波纹管膨胀节详解

一、波纹膨胀节的类型

波纹管配备相应的构件，形成具有各种不同补偿功能的波纹膨胀节。按补偿形式分为轴向型、横向型、角向型及压力平衡型。

轴向型：

普通轴向型、抗弯型、外压型、直埋型、直管力平衡型、一次性直埋型。

横向型：

单向横向型、万向铰链横向型、大拉杆横向型、小拉杆横向型。

角向型：

单向角向型、万向角向型。

以上是基本分类，每类都具备共同的功能。在一些特定情况还可以有特殊功能，如耐腐蚀型、耐高温型。按特定场合的不同，分为催化裂化装置用、高炉烟道用。按用于不同介质分为：热风用、烟气用、蒸汽用等。 二、波纹膨胀节的结构 1、轴向型波纹膨胀节

（1）普通抽向型：是最基本的轴向膨胀节结构。其中支撑螺母和预拉杆的作用是支撑膨胀节达到最大额定拉伸长度和到现场安装时调整安装长度（冷紧）。如果补偿量较大，可用两节，甚至三节波纹管。使用多节时，要增加抗失稳的导向限位杆。

（2）抗弯型：增加了外抗弯套筒，使整体具有抗弯能力。这样可以不受支座的设置必须受4D、14D的约束，支架的设置可以将这段按刚性管道考虑。 （3）外压型：这种结构使波纹管外部受压，内部通大气。外壳必须是密闭的容器，它的特点是：

1）波纹管受外压不发生柱失稳，可以用多波，实现大补偿量。

2）波纹内不含杂污物及水，停气时冷凝水不存波纹内可从排污阀排掉不怕冷冻。

3）结构稍改进也具有抗弯能力。

（4）直埋型：它的外壳起到井的作用，把膨胀节保护起来．密封结构防止土及水进入。实际产品分防土型和防土防水型。对膨胀节的特殊要求是必须与管道同寿命。

（5）一次性直理型：它的使用是装在管线上后整个管线加热升温到管线的设计温度范围的中间温度，管线伸长，波纹管被压缩，两个套筒滑动靠近，然后把它们焊死，再由检压孔打压检验焊缝不漏即可。它的特点是： 1）焊死后波纹管再不起作用，它的寿命一次就够。

2）波纹管的设计压力按施工加热的压力设计。材质用普通碳钢。 2、横向型波纹膨胀节

（1）单向横向型：它只能在垂直于铰链轴的平面内弯曲变形。

（2）万向横向型：它可以对不在一个平面内的空间管道进行各方向的补偿变形。

（3）大拉杆横向型：它属于万向横向型，除了可以承受较大的横向变形，还能吸收中间长接管的热变形。如果不需要用拉杆平衡内压的推力，它还可以补偿来自管线的轴向变形，即所谓“万能膨胀节”。由干弯曲和轴向变形同时发生且轴向变形由两个波纹管均担，则要求它们的变形量要在膨胀节结构上给以限位，以便均匀分配各波纹管的变形量，使其各自的变形量都小超过额定值。 （4）小拉杆横向型：在需要由拉杆平衡内压推力时，它可以进行横向和自身热变形补偿。如不需拉杆平衡内压推力，它可以承受轴向补偿，这也是万能膨胀节的一种。横向膨胀节具有下列优点： 1）能进行大位移补偿。

2）内压引起的轴向力由自身的拉杆及铰链平衡，使它的支架成为次固定支架，降低支架的造价。

3） 拉杆横向式还具有吸收轴向变形的能力，在变形较复杂的管线上可以发挥它的作用。

4） 它更大的优点是由子在结构上受拉杆及铰链的保护，对管道的安装误差甚至事故不像轴向膨胀节那样敏感，有时即使有管道事故也不致损坏膨胀节。在管系设计中如果可能尽量用横向型膨胀节。 3．角向型波纹膨胀节

（1）单向角向型：它只能弯曲变形，形成角位移。内压推力由铰链承受。 （2）万向角向型：万向角向型波纹膨胀节特点是采用万向铰链，可以在过轴线的任何平面内弯曲。角向型一般由两个或三个组合使用补偿线位移。 4．力平衡型波纹膨胀节

波纹膨胀节内压推力比较大，易对相连的设备产生不良影响。力平衡型膨胀节通过自身结构使内压引起的推力保持平衡．而不作用或很少作用于相连的设备，且能保持本身的轴向补偿功能。

（1）直管力平衡型：它由两个工作波纹管，一个平衡波纹管及端板、平衡拉杆组成。其中的关键是平衡波纹管的有效面积必须是工作波纹管有效面积的两倍，这样工作波纹管内压引起的向外侧的轴向推力通过平衡拉杆被平衡波纹管因内压引起的相反方向的推力所抵消，而无轴向推力输出，管道或设备不再受力在正常的补偿过程中，它自身的力平衡关系不变。

（2）弯管力平衡型：这是用于管道转弯处进行轴向、横向或两者组合补偿。由工作波纹管和平衡波纹管及平衡拉杆、弯头组成。平衡波纹管的有效面积必须与工作波纹管的有效面积相等，则内压引起的轴向推力正好方向相反，大小相等。通过拉杆相抵消。横向位移校大时可用两个工作波纹管，如横向位移和轴向位移都比较小，可用一个工作波纹管。

（3）其它力平衡型：由于发展的需要，开发了适合于在不同情况下使用的各种力平衡式波纹膨胀节。一般都是根据内压自身平衡的原理按特殊要求设计的。常见类型如：

1）套叠直管压力平衡型膨胀节 2）外压浮筒式膨胀节

3）内联式直管压力平衡式膨胀节

4）内压并联型膨胀节 5）旁管力平衡式膨胀节

力平衡型膨胀节主要用于设备之间或不适于设置固定支座的场合。而不适合用在需要很多膨胀节的长管线上。因它的造价很高，是相同使用参数的普通轴向膨胀节的四倍以上。

力平衡型和普通轴向型膨胀节不能在同一管线上串联使用，否则平衡型和普通轴向型之间的支架将变成主固定支架，力平衡变得无意义。强调这点是因为曾经出现过对力平衡型膨胀节的错误理解和使用。 5．特殊结构的波纹膨胀节

（1）带隔热层：在导流筒和波纹管之间加绝热材料层。在绝热材料和波纹之间的气体是死区，与在导流简内流动的高温介质几乎隔绝。高温介质的热量只能通过绝热层传给波纹管，热传导缓慢。波纹管外面是大气温度，大气被加热自然形成对流，起散热作用，也可用人工强化对流。通过设计不同厚度的绝热层，可以控制波纹管的温度，使其不超过波纹管材料的允许使用温度。根据介质温度的高低选用不同类型的绝热材料。绝热材料起隔热作用，也可用由外部通入高于管道的介质压力的蒸汽或空气代替，导流筒端部与端管之间配合间隙相对要小些。由于连续通人气体，在导流筒端部与端管之间的间隙不断喷出气体到管道内，使高温介质不能进入导流筒和波纹之间，波纹管的实际温度不会高于汽或气的温度。

（2）带加强环：在U型波纹的波谷加刚性圆截面的圆环，能提高抗柱失稳和平面失稳的能力，从而提高耐压能力。工作压力在2.5MPa以上时应用加强环比较合适，加强环截面可以是实心圆．也可以是空心圆环。如果采用加稳定环措施，其抗失稳能力更强。

（3）焊接结构：波纹管由焊接而成。特点是刚度小、补偿量大、轴向尺寸小。缺点是耐压强度低。为提高耐压也可以焊成多层。此外，其上艺技术要求高，成本高，它只适合在特殊场合使用。

（4）矩形：它用于低压、通风矩形管道。它的工作跟圆形波纹膨胀节相同，有轴向、角向、横向及它们的组合。波形一般为U 型和V 型。它的拐角结构型式常见的有三种，其中以圆弧转角受力状态较好。

膨胀节的计算与设计

一、膨胀节的分类和特点

波纹膨胀节的主要元件是波纹管，利用波纹管易于伸缩变形而起补偿作用。按波纹管横截面可分为U形、Ω形、S形、V形等波纹膨胀节。U形波纹管工艺性好，便于加工，耐压能力和补偿能力较好，无增强U 型波纹管一般适用于压力2.5MPa以下场合。目前，波纹膨胀节绝大多数采用U形波纹管。Ω形波纹管工艺性一般，采用加强环在波谷处加强，适用于压力和温度较高的场合，但补偿能力较差。S形波纹管工艺性较差，制造比较复杂，但不易产生应力集中，波纹管受力状态较好。在既要耐压高，又要求较大位移时，可采用S形波纹管。V形波纹管补偿能力强，可用以吸收超大伸缩，但边角应力较集中，耐压能力差。

波纹膨胀节按波纹管层数可分为单层多层波纹膨胀节。单层波纹管由一层管壁组成，容易制造，但补偿能力一般。多层波纹管由多层管壁组成，如同多个薄片弹簧，因而刚度小。与单层波纹管相比，在总的管壁厚度和波形相同条件下，多层波纹管容易变形，补偿能力大。变形所产生的应力较小，疲劳寿命高。因此，它可满足大补偿量与高压力冲击的要求（单层波纹管要求管壁薄，波纹深；多层波纹管要求管璧厚，波纹浅）在一定的工作条件下，即一定的压力、补偿量与疲劳寿命下，多层波纹管比单层波纹管外径较小，长度较短。使得多层波纹膨胀节结构紧凑，可节省材料，制造时成形容易。由于波高小，设置外套筒保护容易，安装支撑和间隔方便。当波纹膨胀节用于腐蚀环境时，多层波纹管只需在内、外层用耐腐蚀材料制造，因而可节省贵重金属。有时为了防腐，内、外层可用较大板厚的材料制造。此外，如果管壁内层由于某一原因，如腐蚀、缺陷、疲劳、安装等而出现裂纹，虽然内层已经泄漏，但其它层仍能起密封作用，这样多层波纹膨胀节不易出现突发性破坏，可延长检修周期。 由于多层波纹膨胀节具有良好的性能，因此在国外已经有了较大的发展。例如美国，日本、德国、英国、前苏联等国家，均已设计、制造与使用。国外制造的多层波纹膨胀节产品，直径已超过4m。美国膨胀节制造商协会标准已将多层波纹膨胀节列入标准。在我国，多层波纹膨胀节也得到了很大的发展，大多数生产厂家采用了多层结构。由于现在国内生产和使用的波纹膨胀节绝大多数都采用U形，下面所谈的主要是U形波纹膨胀节。 二、膨胀节的几种主要计算方法

波纹管的设计计算是一个复杂的弹性力学间题，而且随着波纹膨胀节在管道、设备、装置上日益广泛应用，波纹管的变形不再局限于弹性变形，而且有很大的塑性变形，仅用弹性力学的理论来分析将会产生较大误差。由于波纹管是一个复杂的壳体，其工艺过程及使用条件对性能又有很大的影响，故不可能提出能适应各种条件的工程上实用的计算公式。近些年来，人们作过大量的分析研究和实验验证工作，提出了不少工程设计使用的计算公式和图表但是有的方法由于公式和图表繁复，工程设计使用不方便；也有些假设条件过于简化和理想．与实际应用情况偏差较大，难以保证工程上的安全可靠，均未能为工程

界所接受。目前，能够符合工程实用要求的计算方法并不很多，应用较普遍的主要有以下几种方法：

1. 美国膨胀节制造商协会标准计算法（EJMA法） 2. 美国凯洛格公司计算法（KELLOGG法） 3. 日本东洋公司计算法（TOYO法）

4. 前苏联维赫曼等人提出的计算方法（维赫曼法） 5. 前西德AD受压容器规范计算法（AD法） 6. 日本滨田一竹园提出的计算法（滨田一竹园法）

EJMA 法在计算方法上有比较明显的优点，如：对波壳的应力分析比较全面，假设条件较合理，加上算式对实际存在的影响作了必要的修正，因而计算结果有一定准确性。同时，在内容上不仅对工程设计中必须考虑的间题，如强度、刚度、位移、疲劳、稳定性、振动等都规定了相应的算式，而且对各种多层或单层、无加强和带加强元件的波壳均可适用，较好地满足了工程上实用的要求。特别是作为膨胀节制造者的专用标准，这个标准不仅在计算方法具有优点，而且对膨胀节的制造和使用，甚至包装运输都作出了相应的规定，因而EJMA有相当大的影响。目前国外一些标准和规定已逐步采用EJMA 法，可推荐作为工程设计中的通用计算方法。

我国的国家标准《金属膨胀节通用技术条件（GB/T 12777）》、《钢制压力容器（GB 15）》和《钢制管壳式换热器（GB 151）》中有关波纹管的计算均采用EJMA 的计算方法。目前，我国的波纹膨胀节生产厂家大多也是应用EJMA 法进行产品设计。

KELLOGG法是美国凯洛格公司工程设计的规定方法，具有简便实用的特点，而且对各项计算内容的评定标准有一定的实践基础，故比较稳妥可靠，多年来在国外广为采用。如1977 年日本工业标准JISB 8243 - 1977 和JISB2352 - 1977仍将KELLOGG法列入其中。近些年来，凯洛格公司又在总结实践的基础上进一步对计算方法进行了修订，内容更加完善，计算准确性和应用范围大有改进，适于在工程设计中使用和参考。

TOYO法由于其假设条件能较好反映波壳特性，计算有一定的准确性，而且算法简便，规定较具体，近些年来国内的工程设计上也有应用此种方法。但与上面两种方法相比，无论在计算内容和算式对有关实际因素的修正方面均有不及之处，作为通用性计算方法不够理想。

维赫曼法在我国也有应用，《钢制石油化工压力容器设计规定（1977年版）》就采用了此法。维赫曼法和AD法一个很大的缺点是不作疲劳分析，这对许多补偿量要求大、载荷变动剧烈和波形比较特殊的场合，不很适用，具有很大的局限性。滨田一竹园法由于计算图表繁复，故国内很少采用此法。 三、膨胀节的结构设计 1、波纹管连接型式设计

波纹管的连接型式有焊管式和法兰式。焊管式焊接工艺性较好，结构简单，成本低。外圆焊接式波纹管直边段受力较大，可根据计算采用加强套箍，内圆焊接式适用于直径较大的波纹管，对于直径较小的波纹管，由于空间小，操作不便而不宜采用。法兰式焊接工艺性好，装配比焊管式方便、容易。法兰可作为拉杆或外套的支撑，结构紧凑，但成本比焊管式高，不适用于大直径的波纹管。 2、结构设计

波纹膨胀节按结构型式可分为轴向型、角向型（铰链式）、横向型、力平衡式等。因为波纹膨胀节的轴向刚度很小，所以管路内压产生的轴向力常常影响管路系统的设计和使用。轴向力不受任何约束传导至管路系统中的波纹膨胀节，叫做自由型（不平衡型）波纹膨胀节；轴向力受到某些机构或装置的约束而不能传导至波纹膨胀节上的，叫做平衡型波纹膨胀节。其中平衡型波纹膨胀节又分为阻尼式和吸收式两种：采用拉杆、铰链等构件阻止轴向力传导的波纹膨胀节，为阻尼式；利用工作压力自身来实现平衡的波纹膨胀节，为吸收式。 轴向型（包括轴向类型的抗弯式、直埋式、外压式、一次性补偿式）和万能式，均为自由型波纹膨胀节；铰链式（可分为角度型、万向角度型、横向型、万向横向型）和大拉杆式为阻尼式平衡型波纹膨胀节；直管力平衡式和弯管力平衡式为吸收式平衡型波纹膨胀节。

膨胀节的制造工艺

波纹膨胀节的制造工艺主要是由管坯制造，波纹管制造和膨胀节组装焊接三部分组成。

一、波纹管管坯制造工艺

波纹管的管坯有无缝管坯和焊接管坯，无缝管坯一般采用旋压拉伸和轧制等压力加工方法制造，适用于直径较小的管坯制造；而波纹膨胀节的直径较大，因此大多采用焊接管坯。波纹管管坯的焊接可采用钨极直流氢弧焊、钨极脉冲氢弧焊、微束等离子焊、熔化极氩弧焊等方法。根据管坯单层厚度不同来选择适当的焊接方法，一般单层厚度在0.5~1mm可选用钨极直流氢弧焊；1mm以上可选用熔化极氢弧焊；2mm以上也可用手工电弧焊；单层厚度在0.5mm以下，可采用钨极脉冲氩弧焊和微束等离子焊。不论采用哪种焊接方法，都应采用硬规范（即大电流、高焊速）焊接，使焊接时接头的热影响尽量的小，提高焊接接头的力学性能。

多层波纹管的管坯，单层厚度一般都小于2mm，而在通径小于lm的波纹管中，大量采用）0.5mm厚的板材制造管坯。焊接时通常采用自动焊，这样有利于保证管坯焊接的质量。

对于薄壁焊接，焊接缺陷主要是外部缺陷，如烧穿、未焊透、过烧、咬边、焊缝凹陷等。所以焊缝通常只进行外观检验，而不进行X射线检测。壁厚为0.5mm的管坯焊缝用X射线检测必要性不大，因为这么薄的板材焊缝内部不可能有大于φ0.5mm的缺陷（气孔、夹杂），即使存在这么小的缺陷，由于X 射线检测的灵敏度关系也难以确定。波纹管管坯材料大都采用SUS300系列不锈钢，焊接性较好，另外，薄壁材料焊接时焊接接头的拘束度小，不易产生裂纹。对于壁厚为1~2mm的管坯焊缝，如果采用钨极氢弧焊或熔化极氩弧焊，并且是自动焊，采用单面焊双面成形工艺，焊接层数为一层时，也可以不进行X射线检测。对于壁厚大于2mm的管坯焊缝根据使用要求，供需双方可协议决定是否对焊缝进行X射线检测。

管坯的纵焊缝条数应尽量少，相邻纵焊缝的间距应大于25Omm。 管坯制造工序如下：

板材剪切—卷筒—焊前清理—管坯焊接—管坯校圆—管坯套装

1、板材剪切：按工艺排版图和工艺卡的要求，调整剪切机的定位挡板（或在板材上划线），然后剪切板材。第一张剪切后，应进行尺寸检查，合格后再进行批量剪切，并每间隔一定数量（5~ 10张）抽检一次。检查项目有圆周展开长度和高度、切口直线度、相邻两边的垂直度。

2、卷筒：将剪切好的板材按直径大小用卷板机卷制成圆筒。对于直径与壁厚比值较大，能够自由弯曲成圆简的管坯可以不进行卷筒。

3、焊前清理：为了保证焊接质量，必须进行焊前清理，焊接接头处不得有油污和灰尘，可用无水乙醇或丙酮清洗待焊处表面，晾干后尽快进行焊接，焊工在焊接装配操作时不要用手直接接触待焊处表面。

4、管坯焊接：按工艺卡上的焊接规范参数调整好管坯焊机，将管坯在焊接夹具上装夹好，然后进行焊接。焊接后逐件进行检查，不得有烧穿和未焊透等焊缝缺陷，焊缝凹陷（或余高）和对口错边量应小于板厚的10%。 5、管坯校圆：在卷板机上对管坯进行校圆。

6、管坯套装：多层波纹管在制造过程中，各层间的间隙应小于或等于单层板厚。公称通径小于或等于1500mm时，层间间隙小于或等于0.5mm；公称通径大于1500mm时，层间间隙小于或等于lmm。管坯套装前应将管坯端口的毛刺清理干净，以免划伤管坯表面。应认真清洗每一层管坯的内外表面，不得有油污、水、灰尘。套装时各层管坯的纵焊缝应相互均匀错开。 二、波纹管制造工艺

目前，波纹管成形主要方法有液压成形、机械胀形和滚压成形。

液压成形和滚压成形是较传统的波纹管成形方法，在小通径的波纹管成形中大都采用液压成形方法；对大通径的波纹管一般则采用滚压成形，但滚压成形通常只能滚压单层波纹管。机械胀形是近年发展起来的较先进的成形方法，与液压成形相比，生产效率提高10倍以上（对通径较大的波纹管），劳动强度也大为降低。在成形大通径的多层波纹管时，端口不用密封，也能保证波纹管层间的清洁。且设备简单，投资小，通径100mm以上的波纹管均能采用机械胀形法。

波纹管机械胀形时采用一种圆形内模，它由若干个模瓣组成。 波纹管制造工序如下：波纹成形—波纹管端边缝焊—波纹管端口剪切 1、波纹成形（机械胀形法）

将已套装好的管坯套在机械胀形膜具外面，确定第一个波的位置，然后开动液压机，模具的模瓣在液压机（通过模具的锥体上下运动）的作用下向外运动，使管坯成形出波纹，当波纹形状符合图样或工艺卡的要求时，由于模具中的限位装置的作用，模瓣向外运动受到不再运动。此时，将液压机开到回程方向，模具中的锥体和模瓣在复位弹簧的作用下，随液压机的回程运动逐渐复位。待完全复位后，将管坯移动一定的距离，再重复上述的步骤，成形出第二个波纹。如此往复，直到成形出所要求的波纹数。

管坯的定位可采用在管坯上划线或在外部采用辅助定位装置。划线法是在管坯圆周上三等分处沿管坯的轴向按单波展开长划线，确定波纹成形的位置，然后按线成形；外部辅助定位装置是用三个托架支撑管坯（在管坯圆周上三等分处），利用管坯端口确定第一个波纹的位置，之后．利用前一个波的波纹端面来确定要成形波纹的位置。 2、波纹管端边缝焊

由于多层波纹管是由多层薄壁圆筒组成，为了保证波纹管与连接件（法兰或接管）的焊接质量，应采用电阻缝焊，将端边熔成单层，这样使波纹管与连接件的焊接工艺性变好．焊接质量可靠，不易出现层间渗漏。按工艺卡规定的直边段长度定位，根据壁厚和层数选定焊接规范进行焊接。一般在电阻缝焊时普遍采用水冷却，但在波纹管端边缝焊中禁止采用水冷却，因为冷却水如果进

入波纹管层间，两端被焊后，波纹管层间是一个密封空间．在波纹管使用过程中，如果使用温度较高，残留在波纹管层间的水就会急剧汽化，使波纹管层间由于水的汽化产生非常大的压力，造成波纹管破坏。 3、波纹管端口的剪切

按图样或工艺卡要求的直边段长度进行端口剪切，剪切方法有以下几种：（1）采用手动或电动剪进行端口剪切，此方法投资小，切口质量也较好，但生产效率低、劳动强度大，且不能剪切较厚的材料。

（2）采用专用的滚剪机，此方法生产效率高，切口质量好。但是，此设备不是通用设备，需生产厂家自行设计和制造。

（3）采用空气等离子切割的方法，此法简单易行，设备已形成系列，价格适宜，生产效率高，但切口质量不如前两种方法，并且切口表面有氧化物，切割后需用角向砂轮进行修磨，在切割和修磨过程中产生的金属粉尘，使得作业环境很差。

4、波纹管在制造过程中的检验

（1）波纹管允许有轻微的模痕，不得有大干钢板厚度负偏差的划痕，凹坑或凸凹不平。

（2）波纹管的波高、波距、波纹总长的尺士公差应符合GB 1804 中Js18级要求。

（3）波纹管两端同轴度公差值，当公称通径小于等于500mm时，为5mm；当公称通径大于500mm时，为公称通径的1%，且小于等于l0mm。

（4）波纹管两端口平面应与主轴线垂直，垂直度偏差为公称通径的1%，且小于等于3mm。

三、膨胀节的组装焊接

波纹膨胀节的组焊工序由于膨胀节的结构型式不同，生产工序也不尽相同，但主要工序有：波纹管与端管（或法兰）的组焊—复式膨胀节组焊（包括导向块或挡板等附件）—压力试验—其他附件的装配或焊接（如内导流套、外套、导向杆、预拉伸杆等）—总装检验。

波纹膨胀节在组焊过程中应对以下各项进行检验：

1、波纹管直边段内外径的尺寸公差应符合GB1804 中H12（或h12 ）级要求。 2、波纹膨胀节与管道（或设备）的连接法兰和端管的尺寸及技术要求应符合相应的标准端管连接时，两端管口应开30度+/-2.5度的坡口。

3、波纹膨胀节的端管为钢板卷制电焊管时，端管的外接端口周长公差和圆度公差应符合相关规定。

4、波纹管与端管（或法兰）等相连的环焊缝应采用钨极氨弧焊或熔化极氩弧焊，波纹管单层壁厚大于2mm时可采用电弧焊。

5、组装波纹膨胀节时应对波纹管采取保护措施，防止焊接电弧烧穿波纹管和焊渣飞溅到波纹管上。膨胀节各部位的焊缝不得有裂纹、气孔、夹渣等缺陷，咬边深度不得大于0.5mm。

6、波纹膨胀节承压焊缝焊接之后，应对承压焊缝进行压力试验，试验压力为设计压力的1.5倍。根据膨胀节的容积大小，保压10~30min，检查膨胀节各部位有无渗漏，受压时最大波距与受压前波距之比不超过1.15。

7、膨胀节组焊后应进行外观和几何尺寸的检验。膨胀节两端面同轴度公差：当公称通径小于等于500mm时，为5mm；当公称通径大于500mm时，为公称通径的1%，且小于等于10mm 。膨胀节两端面与主轴线垂直度公差为公称通径的1%，且小于等于3mm。膨胀节在出厂前进行预拉伸的，预拉伸后的出厂长度公差也应符合规定，对膨胀节自由状态长度和预拉伸后的出厂长度分别进行检验。

膨胀节出厂前的检验主要有上述的外观检查、几何尺寸检查和压力检验。对有特殊要求的膨胀节，可根据使用工况、工艺要求等，按供需双方协议进行其它方法的检验，如气密性试验、渗漏和着色，无损检验等。

膨胀节的应用

波纹膨胀节作为一种管道补偿构件，在电力、石化、供热、钢铁、城建等领域被广泛地应用。其作用是在动力或热力管网中、设备与管路、设备与设备之间的连接中起补偿作用。波纹膨胀节以它的轴向伸缩或角度变化来补偿管路系统或设备因温差（或机械运动）造成的位置移动；消除设备开车、停车或正常运行条件下的振动。

一、波纹膨胀节在动力或热力管网中的应用

在工厂的动力管网和城市的集中供热管网中，由于管路工作时与停用时的温差较大，管路存在较大的热膨胀。采用波纹膨胀节来补偿这些管路的热膨胀比传统的补偿方法（如Π形张力、套筒式补偿器等）有明显的优点，波纹膨胀节占地面积小、密封性能好，不易泄漏、补偿能力大，所以，近年来在工厂的动力管网和城市的集中供热管网中大量地使用波纹膨胀节。根据管路的布置可使用不同类型的波纹膨胀节。

二、波纹膨胀节在设备与管路、设备与设备之间连接中的应用

弯管力平衡式波纹膨胀节用于设备与设备之间的连接，其作用是补偿两设万备之间管路的热膨胀，减小安装误差对设备产生的力，方便安装。采用弯管力平衡式波纹膨胀节能使设备不受内压产生的盲板力作用，改善设备的受力状况，设备容易固定。

波纹膨胀节作为泵用软联管应用在泵的进、出口管路上。在泵的进、出口管路上安装的通用型（即万能式）膨胀节来补偿管路的热膨胀，减小管路热膨胀对泵的推力，或吸收泵运行产生的振动。

波纹膨胀节可用于贮罐与管路的柔性连接。近年来，油田、油库、化工厂的贮罐越建越大，由于地质条件的，基础自然下沉使贮罐和进、出口管路产生位置变化，易造成连接管路和罐壁的损坏所以在贮罐的进、出口管路中安装波纹膨胀节或金属软管来补偿位移。在贮罐的出口管路中安装了小拉杆式（复式万能式）波纹膨胀节，它不仅能吸收管路热膨胀产生的轴向位移，而且能补偿由贮罐基础下沉引起的横向位移，防止管路和罐壁的损坏，并且还具有一定的防震和抗震作用。

波纹膨胀节在钢铁工业的应用也很广泛。在大型的高炉、热风炉上，主要应用大口径的波纹膨胀节和矩形波纹膨胀节。例如在高炉炉顶设备中的给排压管路系统、高炉炉体的冷却管路系统、送风管路、大型转炉炉顶供氧管路和冷却水管路等，都使用不同类型的波纹膨胀节。在高炉炉体的送风支管中安装了一个通用型波纹膨胀节，它不仅能补偿管路的位移，还可以减小安装应力。 三、波纹膨胀节在列管式换热器中的应用

在列管式换热器中，由于换热管和筒体的温度差异，因而使换热管和筒体的热膨胀量存在差异，使管板的受力增大。在筒体上加上一个波纹膨胀节来吸收换热管和筒体的变形差，将会改善管板受力状况，减小管板的厚度。

膨胀节的选型与使用指南

一、波纹膨胀节的选型 1、波纹膨胀节型号表示方法

目前，我国在膨胀节型号的表示方法上尚无统一标准，各生产企业习惯于按各自的模式来表示。但型号所表示的内容却大致相同，有结构型式、公称通径、工作压力、补偿量或波数，连接方式等。 2、波纹膨胀节公称压力

产品样本中所列的公称压力一般为设计温度300℃时的压力，分为

0.25MPa、0.6MPa、1.0MPa、1.6MPa、2.5MPa及4.0MPa等几个压力等级。当使用温度低于或高于300℃时，膨胀节的压力等级需要进行适当的修正。 3、波纹膨胀节公称通径

波纹膨胀节公称通径与管道的公称通径相同。 4、波纹膨胀节补偿量与循环次数

波纹膨胀节的循环次数与补偿量有直接的联系，一般在产品样本所列的补偿量是保证循环次数为1000 次的值。若实际循环次数高于或低于1000次，可根据补偿量修正系数对补偿量进行修正。 5、波纹膨胀节材料

波纹膨胀节的波纹管一般采用奥氏体不锈钢（1Cr18Ni9Ti，SUS304，SUS316， SUS321等），也可以根据使用工况采用碳钢和复合层（即内外层为不锈钢材料，中间夹层采用伸长率较大的碳钢）。法兰和端管及其它附件采用碳铜，其中焊接零件采用低碳钢。也可以根据用户的要求及使用工况采用不锈钢和低合金结构钢。 二、波纹膨胀节的选用程序

波纹膨胀节的选用按以下程序：

1、对管线进行合理设计与分段，确定各段采用波纹膨胀节的形式与数量 2、确定工作压力等级

3、计算管线各分段需要的补偿量，确定各波纹膨胀节的额定补偿量 4、 根据通径、压力等级及补偿量选择波纹膨胀节的型号 下面对这一过程进行说明：

1、管线的分段与波纹膨胀节型式、数量的确定

不论多么复杂的管线，均可以通过架设管架的方法将管线简化为一定数量的、形状比较简单的典型管段，如直线管段、L 形管段、Z 形管段等。这

些管段的位移均可用不同类型的波纹膨胀节来补偿。一般直线管段采用轴向膨胀节；L 形管段、Z形管段采用横向型或由角向型组成的复式铰链型（或三铰链系统）膨胀节；而空间Z形管段则采用大拉杆式或由万向角向型组成的万向横向型（或万向三铰链系统）膨胀节。

在城市管网中，大部分管段为直线段。因此，城市管网大都采用轴向型膨胀节。轴向型波纹膨胀节一般不能用来做横向位移补偿，但允许用于有少量弯曲的管线中做直线位移补偿，此时十应尽量避免将膨胀节设于折弯处，最好在折弯处设固定支架。

在管网中，若将L形管段和Z形管段再细化分解，也可以变成几个直线管段，那么只选用轴向型膨胀节就可以了。整个管线全部划分为直线管段，这样的设计虽然也能解决管线的补偿问题，也不是错误的设计，但并不是最佳的、合理的设计。将L形管段和Z形管段分解为直线管段需要通过增设固定支架来实现分段，每管段又要轴向型膨胀节来补偿，这样支架和膨胀节的数量都要增多，使得工程造价增加。因此在L形管段和Z形管段中广泛地采用横向型膨胀节。另外由于横向型膨胀节补偿量大，故在有弯头的管线（L形管段和Z形管段）中，人们常常用一个横向型波纹膨胀节取代多个轴向型波纹膨胀节。 2、确定工作压力等级

一般可以根据管道的设计压力直接确定膨胀节公称压力。产品的公称压力等级有 0.1；0.25；0.6；1.0；1.6；2.5；4.0（MPa）。必要时，可以精确确定公称压力等级，一般产品样本中的压力系列是在设计温度为300 ℃ 时的数值。如果管道使用温度不等于300 ℃，可根据温度修正系数对公称压力等级进行修正。

3、计算各管段的位移量，确定膨胀节额定补偿量

计算各管段的位移量是根据管线在最高与最低温度下由热胀冷缩产生的伸缩量来确定。

波纹膨胀节的额定补偿量根据管段的位移量来确定。在确定时，有时还要考虑到与管线相连的容器及固定支架的位移。波纹膨胀节的额定补偿量应当是真实的，不要考虑过大的安全系数。否则，会使膨胀节具有很大的挠性，膨胀节的稳定性变坏。在实际应用中，由于膨胀节失稳导致破坏的事故远远大于疲劳破坏。

4、根据公称通径、公称压力及额定补偿量选用波纹膨胀节 三、支架设计

管道支架起承托管线、将管线分段、约束管线的位移方向的作用。支架分为固定支架、导向支架和滑动托架。对膨胀节有重要影响的是前两种支架。 1、固定支架

固定支架的作用是将管线分段、设置固定点、确保膨胀节在两个固定支架之间的管段内正常工作。固定支架又分为主固定支架和次固定支架。

（1）承受管线内压力产生的盲板推力作用的支架为主固定支架，一般设置在管道的盲端、弯头处、变截面处、阀门及侧支管线连接处等地方。 （2）次固定支架不承受管线内压力产生的盲板力的作用，一般设置在直线管段上轴向型膨胀节之间起固定作用。 2、导向支架

导向支架是用来保证管线按一定的方向位移，管线向其它方向移动，以保证膨胀节安全使用。导向支架分为直线导向支架和平面导向支架。 直线导向支架是指管线在两维方向受到约束，只允许管线沿一维方向（即轴向）运动的支架。平面导向支架是管线的一个方向，允许管线在一个平面内移动和转动的支架。

四、各种类型波纹膨胀节在典型管段的使用及支架受力分析

很多固定支架只考虑了典型管段对固定支架产生的作用力，即只计算了一侧管线对固定支架的力，而在实际的设计中应将固定支架另一侧的作用力什算以后，将自由于固定支架所有的力求出矢量和，得出固定支架所承受的合力。因此，主固定支架和次固定支架也只是考虑了一侧管线的作用，当考虑另一侧管线的作用以后，主、次固定支架有时会互相转换。 五、波纹膨胀节的安装

1、两固定管架之间只能安装一只膨胀节（或一组角向型膨胀节）。 2、波纹膨胀节与刚性管道比较，安装时要方便得多，管道的一些偏差可以由膨胀节补偿但是，这并不意味着对管道安装可以无任何要求。因为安装时如果已吸收较大的位移，工作时，其使用寿命要受到影响。因此，原则上不提倡用膨胀节补偿安装偏差。

3、通常，上述基本型式的膨胀节是不吸收扭矩的，因此在安装膨胀节时不允许膨胀节受到扭转。

4、固定支架必须有足够的强度，以保证膨胀节不受破坏。导向支架必须有足够的导向性，否则，影响管线位移的传递。 5、膨胀节的预拉伸或冷紧

为了确保波纹膨胀节在结构设定的区间内补偿，并减小其变形刚度力，应根据现场安装温度对供货状态的膨胀节进行预变形。 6、安装注意事项

（1） 管道对中性要好，在其它方法无保证时，可采用直管铺设后切下一段再安装膨胀节的方法来保证。

（2）安装中应对波纹管加以保护，不碰伤波纹管。 （3）带导流套的膨胀节，应使导流方向与介质流向一致。

（4）安装完毕后，应拆除预拉伸杆和运输固定杆，使管道在环境温度变化时的伸缩得到补偿。

（5）支架必须符合设计要求，严禁在支架未安装好之前在管线内试压，以免将膨胀节拉坏。

（6）保温层应做在膨胀节外保护套上，不得直接做在波纹管上。不得采用含氯的保温材料。

（7）膨胀节允许不超过1.5倍公称压力的系统压力试验。

（8）装有膨胀节的管线在运行操作中，阀门开启和关闭，要逐渐进行，以免管线内温度和压力急剧变化，造成支架或膨胀节损坏。