1、波紋管膨脹節(jié)在工程現(xiàn)場的使用,2016年8月,鮑德氣體公司 楊秀玉,一、波紋管膨脹節(jié)一般知識(shí) 二、波紋管膨脹節(jié)作用機(jī)理 三、現(xiàn)場應(yīng)用注意事項(xiàng),主要內(nèi)容,一、波紋管膨脹節(jié)一般知識(shí),常用標(biāo)準(zhǔn),1、國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn) 主要標(biāo)準(zhǔn)： GB/T 12777-2008 金屬波紋管膨脹節(jié)通用技術(shù)條件 （波紋膨脹節(jié)設(shè)計(jì)和制造的技術(shù)要求） 其他標(biāo)準(zhǔn)： GB/T6171-1992 金屬多層波紋膨脹節(jié) GB16749-1997 壓力容器波形膨脹節(jié)(替代GB150-89及JB1121-83中相關(guān)內(nèi)容 ) GB12522-1996 不銹鋼波形膨脹節(jié) CB1153-95 金屬波形膨脹節(jié)（船用）,常用標(biāo)準(zhǔn),2、國外標(biāo)準(zhǔn) 美國膨脹節(jié)制造

2、商協(xié)會(huì)EJMA標(biāo)準(zhǔn),常用膨脹節(jié)類型,1. 按是否能吸收管道內(nèi)介質(zhì)壓力所產(chǎn)生的壓力推力（盲板力），可分為無約束型波紋管膨脹節(jié)和有約束型膨脹節(jié)。,常用膨脹節(jié)類型,2. 按波紋管的波形結(jié)構(gòu)參數(shù)，可分為U形、形、S形、V形；目前多數(shù)采用U形波紋。,常用膨脹節(jié)類型,3. 按波紋管的位移型式，可分為軸向型、橫向型、角向型及壓力平衡型波紋管膨脹節(jié)。 這是目前通用分類,慣例是綜合它的特性分類的，沒有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。,我公司在用膨脹節(jié)類型舉例,單式約束 軸向型,單式鉸鏈型,單式自由 （軸向）型,我公司在用膨脹節(jié)類型舉例,彎管壓力平衡型,另外一種類型使用廣泛,串式通用型（軸向復(fù)式）,二、波紋管膨脹節(jié)作用機(jī)理,一個(gè)重要

3、概念,盲板力,盲板力： 百度詞條盲板力主要是由于管道材料發(fā)生變化產(chǎn)生的內(nèi)壓推力！比如管道上加裝了波紋管膨脹節(jié)來吸收管道位移，由于管道的材料和膨脹節(jié)的材料的彈性模量、膨脹系數(shù)等的不同，造成的在管道改變走向時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)壓推力，我們稱為盲板力！ 盲板力產(chǎn)生要在管段上有柔性可以自由伸縮的接頭。柔性接頭到盲板之間的管段研究受力時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)，氣/液體在盲板端產(chǎn)生的沖擊力和壓力會(huì)給管子一個(gè)朝向盲板的力。通常這個(gè)力靠管靠自身是可以承受的。而另一端如果是柔性的，那就不好說了。特別是如果用波紋補(bǔ)償器等補(bǔ)償管道伸長量的時(shí)候，固定支架的推力需要加強(qiáng)了。,“盲板力”概念的理解,密閉管道內(nèi)壓力介質(zhì)對(duì)管道的作用力： 作用于管道內(nèi)

4、壁的徑向的力相互平衡，作用于兩端盲板上的力也平衡，這個(gè)力對(duì)管道有軸向拉伸的作用。,“盲板力”概念的理解,密閉管道內(nèi)壓力介質(zhì)對(duì)管道的作用力：,如果管道較軟、管壁較薄或其他原因?qū)е螺S向強(qiáng)度不夠，這個(gè)軸向力會(huì)將管道拉長。（管道徑向也如此，這里不討論）,“盲板力”概念的理解,密閉管道內(nèi)壓力介質(zhì)對(duì)管道的作用力：,如果在管段中加入柔性連接件（波紋管膨脹節(jié)），這個(gè)力就會(huì)將連接件拉伸,“盲板力”概念的理解,盲板力： 在管道系統(tǒng)中，壓力介質(zhì)對(duì)管道的作用力在軸向的體現(xiàn)。 盲板力的粗略估算： F=P S F:盲板力 Kgf P：壓強(qiáng) Kgf /cm2 S:管道截面積cm2,“盲板力”概念的理解,盲板力存在于任何壓力

5、介質(zhì)的管系中，與是否安裝波紋管膨脹節(jié)沒有直接關(guān)系。 盲板力概念的認(rèn)識(shí)與理解，在工程設(shè)計(jì)、系統(tǒng)檢修維護(hù)和故障分析中具有十分重要的意義。,“盲板力”概念的理解,工程和生產(chǎn)現(xiàn)場中： 任何設(shè)備系統(tǒng)、管系中的某一個(gè)管段，長度都是有限的，管段的兩端必然會(huì)是盲板或是彎頭。,設(shè)備和管道現(xiàn)場,“盲板力”概念的理解,設(shè)備和管道現(xiàn)場,“盲板力”概念的理解,盲板力常常對(duì)膨脹節(jié)和管道造成破壞。,“盲板力”概念的理解,原有拉爪被拉斷,波紋管膨脹節(jié)的作用機(jī)理,波紋管膨脹節(jié)的作用： 用來 補(bǔ)償管道由于環(huán)境變化（如溫度）導(dǎo)致的變形、機(jī)械變形和吸收各種機(jī)械振動(dòng)。 一般主要用來補(bǔ)償管道受熱（冷）變化引起的軸向變形。特殊情況下，補(bǔ)償

6、角向變形。,波紋管膨脹節(jié)的作用機(jī)理,問題： 盲板力作用使膨脹節(jié)拉長；管道受熱伸長使膨脹節(jié)壓縮，怎樣解釋及處理這一矛盾？,波紋管膨脹節(jié)的作用機(jī)理,無約束型膨脹節(jié)的使用： 無約束型膨脹節(jié)一般用于介質(zhì)壓力較低的場合中，由于產(chǎn)生的盲板力較小，可不約束，但需要固定支架承受由此產(chǎn)生的推力或力矩。,波紋管膨脹節(jié)的作用機(jī)理,特別注意： 并不是介質(zhì)壓力低，盲板力就一定小。管道截面積較大時(shí)同樣會(huì)產(chǎn)生很大的盲板力。,波紋管膨脹節(jié)的作用機(jī)理,大多數(shù)波紋管膨脹節(jié)： 解決盲板力的方法：約束 為了避免盲板力對(duì)膨脹節(jié)和管道造成破壞，膨脹節(jié)通過拉桿約束，使膨脹節(jié)受到的外力變成為膨脹節(jié)與管道組合體的內(nèi)力。避免或減少了對(duì)主體設(shè)備、

7、整個(gè)管系和支架的作用力及力矩。,波紋管膨脹節(jié)的作用機(jī)理,約束后怎樣實(shí)現(xiàn)膨脹節(jié)的補(bǔ)償和緩沖作用？ 約束后，膨脹節(jié)的補(bǔ)償作用主要是通過“預(yù)補(bǔ)償”來實(shí)現(xiàn)。,波紋管膨脹節(jié)的作用機(jī)理,膨脹節(jié)的“預(yù)補(bǔ)償”： 安裝前計(jì)算出管道的熱膨脹量，將膨脹節(jié)預(yù)補(bǔ)償（壓縮）。這樣，當(dāng)管道受熱時(shí)，伸長的量與預(yù)壓縮的量相抵，避免了管道膨脹對(duì)設(shè)備和管系的作用力及力矩。 低溫系統(tǒng)中，預(yù)補(bǔ)償方向相反，即約束波紋管時(shí)，預(yù)拉長（預(yù)留管道收縮量）。,波紋管膨脹節(jié)的作用機(jī)理,膨脹節(jié)的“預(yù)補(bǔ)償” 管道的膨脹量公式: L=LT L:管道長度m :為線膨脹系數(shù)，碳鋼取0.012mm/m T:管道溫差 預(yù)補(bǔ)償?shù)牧?，可參考理論膨脹量，根?jù)實(shí)際情況決

8、定。,波紋管膨脹節(jié)的作用機(jī)理,膨脹節(jié)的“預(yù)補(bǔ)償”：,L=2500,蝸殼中心到冷卻器中心L=2.5米 ，假設(shè)安裝時(shí)20，工作溫度90 L=0.0122.5（90-20） =2.1（mm） 可預(yù)壓縮2.1mm或適當(dāng)減少。,波紋管膨脹節(jié)的作用機(jī)理,膨脹節(jié)的安裝調(diào)節(jié)方法 （怎樣實(shí)現(xiàn)預(yù)補(bǔ)償）： 1、管道安裝完成后，松開約束，測量各約束拉桿部位法蘭的距離； 2、分析計(jì)算線性膨脹量； 3、對(duì)角依次緊固約束螺栓，使達(dá)到預(yù)補(bǔ)償量； 3、拉桿螺栓加背帽（很重要）。,波紋管膨脹節(jié)的作用機(jī)理,更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)呐蛎浌?jié)安裝方法 ： 在膨脹節(jié)被安裝到管道上之前，對(duì)其反向補(bǔ)償；管道安裝完成后，對(duì)其預(yù)補(bǔ)償調(diào)整；管道溫變后膨脹節(jié)將接近自

9、由狀態(tài)。 例如：工作狀態(tài)受熱的管道上先將膨脹節(jié)拉伸，管道安裝完成后，對(duì)其壓縮調(diào)整。受熱后管道伸長，膨脹節(jié)將達(dá)到接近自由狀態(tài)的形狀。,波紋管膨脹節(jié)的作用機(jī)理,膨脹節(jié)吸收橫向、角向推力及震動(dòng)的情況： 膨脹節(jié)除了吸收軸向推力外，還能吸收部分角向推力，并能緩沖震動(dòng)。但目前國產(chǎn)膨脹節(jié)在發(fā)揮這種作用方面很不理想。,波紋管膨脹節(jié)的作用機(jī)理,膨脹節(jié)吸收橫向、角向推力及震動(dòng)的情況：,進(jìn)口膨脹節(jié),波紋管膨脹節(jié)的作用機(jī)理,進(jìn)口膨脹節(jié)吸收橫向、角向推力：,1#2萬氮壓機(jī),波紋管膨脹節(jié)的作用機(jī)理,進(jìn)口膨脹節(jié)吸收橫向、角向推力：,原始狀態(tài),吸收橫向偏移狀態(tài),波紋管膨脹節(jié)的作用機(jī)理,大多數(shù)國產(chǎn)膨脹節(jié)：,波紋管膨脹節(jié)的作用機(jī)

10、理,普通膨脹節(jié)遇到橫向橫向、角向推力的情況：,波紋管膨脹節(jié)的作用機(jī)理,單式鉸鏈型不能補(bǔ)償軸向變形 ，可補(bǔ)償角向位移,波紋管膨脹節(jié)的作用機(jī)理,應(yīng)用實(shí)例：壓力平衡型膨脹節(jié)的原理與調(diào)整,波紋管膨脹節(jié)的作用機(jī)理,應(yīng)用實(shí)例：低溫環(huán)境下的使用,波紋管膨脹節(jié)的作用機(jī)理,應(yīng)用實(shí)例：低溫環(huán)境下的使用,經(jīng)實(shí)測，裸冷階段-80 -160 ，因管道收縮導(dǎo)致膨脹節(jié)伸長大于6 mm。大多數(shù)情況下沒有裸冷實(shí)測機(jī)會(huì)，而且，裸冷過程中也需要約束膨脹節(jié)，因此需要計(jì)算理論膨脹（收縮）量。 鋁材的線膨脹系數(shù)是：23.6 （10-6/）,即0.0236mm/m ,波紋管膨脹節(jié)的作用機(jī)理,應(yīng)用實(shí)例：彎管壓力平衡型破壞案例,風(fēng)機(jī)出口管道，

11、鼓風(fēng)機(jī)突然發(fā)生連鎖停車，膨脹節(jié)破壞，同時(shí)橫管抬離固定支座。,波紋管膨脹節(jié)的作用機(jī)理,應(yīng)用實(shí)例：彎管壓力平衡型破壞案例,波紋管膨脹節(jié)的作用機(jī)理,應(yīng)用實(shí)例： 一個(gè)彎管壓力平衡型膨脹節(jié)破壞案例原因分析,波紋管膨脹節(jié)的作用機(jī)理,盲板力理解的應(yīng)用舉例：,冷卻塔上水管道，立管730mm，兩條橫向分支管道530mm。2011年12月發(fā)生管道斷裂事故。,波紋管膨脹節(jié)的作用機(jī)理,冷卻塔回水管道破壞案例分析,回水管道進(jìn)塔支管塑料焊接法蘭破壞。,盲板力： F=PS=13.1425.52 =2041.8(kgf),波紋管膨脹節(jié)的作用機(jī)理,冷卻塔回水管道破壞案例分析,兩條支管的合力集中于立管，產(chǎn)生較大力矩，導(dǎo)致立管破壞。,力矩：M=FL =2041.82 9.81 10 =400601.16（牛米） 該焊縫應(yīng)力18225.7N/mm2 許用應(yīng)力=160N/mm2,波紋管膨脹節(jié)的作用機(jī)理,冷卻塔回水管道破壞案例分析,處理方式： 1、通過固定支架約束兩端管段，減少法蘭受力； 2、通過承插方式避免漏水。,三、現(xiàn)場應(yīng)用膨脹節(jié)注意事項(xiàng),現(xiàn)場應(yīng)用膨脹節(jié)注意事項(xiàng),1、安裝前分析管道受力和環(huán)境變化情況，最好能做到反向預(yù)補(bǔ)償。 2、投用前必須進(jìn)行狀態(tài)確認(rèn)，然后進(jìn)