陳 偉，董 立

(中國五環(huán)工程有限公司，湖北 武漢 430223)

化工裝置中，輸送介質(zhì)的管道會隨著介質(zhì)的溫度而升高，從而引起一定的熱膨脹量，即熱位移。當(dāng)熱位移無法釋放時，就會在管壁產(chǎn)生很大的應(yīng)力，應(yīng)力達(dá)到一定水平時，就會對管道支架或設(shè)備管口造成破壞?？刂乒芟档奈灰茟?yīng)力是管道應(yīng)力分析的主要目的之一。吸收熱位移的辦法通常有兩種：(1)通過改變管道走向，增加與熱位移方向垂直的直管段長度吸收掉管道的熱位移，即自然補(bǔ)償；(2)通過增設(shè)彈簧和膨脹節(jié)等柔性元件，吸收管道的熱位移。自然補(bǔ)償既經(jīng)濟(jì)又穩(wěn)定，是我們增加管道柔性的首選，但是，當(dāng)空間有限或管道的溫度較高，所需要的補(bǔ)償量較大時，自然補(bǔ)償無法滿足要求，我們就要考慮選用合適的膨脹節(jié)達(dá)到我們的補(bǔ)償要求。本文將從膨脹節(jié)的選型、支架設(shè)置和安裝注意事項分別進(jìn)行闡述。

1 膨脹節(jié)的選型

膨脹節(jié)是由一個或幾個波紋管及附屬結(jié)構(gòu)組成，用來吸收管道或設(shè)備由于熱脹冷縮引起的熱位移的裝置。膨脹節(jié)的種類很多，大致可分為兩類，一是無約束型膨脹節(jié)，二是帶限位裝置的拉桿型膨脹節(jié)。使用較多的膨脹節(jié)有五種：通用型、橫向大拉桿、直管壓力平衡型、曲管壓力平衡型和非金屬膨脹節(jié)。

(1)通用型膨脹節(jié)由一個波紋管和兩個端接構(gòu)件組成，通過波紋管的柔性變形來吸收軸向位移和少量的橫向位移，膨脹節(jié)本身不能承受介質(zhì)的壓力推力，壓力推力要由兩側(cè)的固定支架來承受。該類型的膨脹節(jié)結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，當(dāng)管道的設(shè)計壓力較小時應(yīng)優(yōu)先選用此類型膨脹節(jié)。

(2)橫向大拉桿膨脹節(jié)由兩個波紋管、中間接管和拉桿裝置組合而成，可以吸收任意平面內(nèi)的橫向位移。位移發(fā)生時，大拉桿上的球面螺母繞球面墊圈轉(zhuǎn)動，同時大拉桿還可以承受一定的內(nèi)壓推力。當(dāng)管道的安裝空間有限，橫向位移較大時，我們可以選用此類型的膨脹節(jié)。

(3)直管壓力平衡型膨脹節(jié)的兩端各有一個工作波紋管，中間由一個平衡波紋管，只能吸收軸向位移，拉桿可以承受一定的內(nèi)壓推力。當(dāng)管系的口徑較大，溫度較高時，需要較大的軸向補(bǔ)償量可以選擇用此類型的膨脹節(jié)。

(4)曲管壓力平衡型膨脹節(jié)有兩個工作波紋管和一個平衡波紋管及一個彎頭組成，既可以吸收軸向位移，又可以吸收橫向位移，拉桿裝置可以承受內(nèi)壓推力。管道的高空位置彎頭處，既有軸向位移，又有橫向位移時，我們可以選用此類膨脹節(jié)。由于曲管壓力平衡型膨脹節(jié)昂貴，我們通常選用彈簧和橫向大拉桿的組合代替此類膨脹節(jié)。

(5)非金屬膨脹節(jié)一般是由復(fù)合非金屬材料組成的補(bǔ)償元件與金屬法蘭組成。其中復(fù)合非金屬材料由纖維織物、硅橡膠、氟塑料等性能優(yōu)異的材料結(jié)合而成。非金屬膨脹節(jié)可以吸收多種向的位移，有效的減少噪音和震動，結(jié)構(gòu)簡單，安裝維修都很方便。為了防止膨脹節(jié)的位移過大，減小壓力反力，通常非金屬膨脹節(jié)上添加一個拉桿裝置，可以承受一定的內(nèi)壓推力。當(dāng)管道的口徑較大，溫度、壓力均較低時，壓縮機(jī)和風(fēng)機(jī)的進(jìn)口以及煙道和煤氣管道通常選用此類型的膨脹節(jié)。

2 膨脹節(jié)附近的管道支架的設(shè)置

管道支架的合理設(shè)置是保證膨脹節(jié)正常發(fā)揮作用的必要條件，不同類型的膨脹節(jié)對管道支架也有不同的要求。

對于無約束機(jī)構(gòu)的膨脹節(jié)，必須就近設(shè)置一個固定支架(機(jī)器、容器等設(shè)備也可以起固定支架的作用)，承受膨脹節(jié)的壓力推力，為了保證膨脹節(jié)在規(guī)定的方向吸收熱位移，并防止管系失穩(wěn)，要在膨脹節(jié)規(guī)定的距離內(nèi)設(shè)置導(dǎo)向支架(第一個導(dǎo)向支架與膨脹節(jié)之間的距離應(yīng)≤4倍管道外徑，第二個導(dǎo)向支架與第一個導(dǎo)向支架的距離要≤14倍的管道外徑)。而且任何兩個相鄰的固定支架之間只能設(shè)置一個無約束型膨脹節(jié)。

對于帶限位裝置膨脹節(jié)，雖然自身可以吸收壓力推力，但是，也要就近設(shè)置承重支架，因為膨脹節(jié)不能承重，為了防止管系失穩(wěn)，必要的位置同樣要設(shè)置導(dǎo)向支架。

另外，膨脹節(jié)的抗扭能力較差，應(yīng)盡量避免膨脹節(jié)受扭。對于復(fù)雜的管道系統(tǒng)，可以通過固定支架將管系分解為直管段、L形管段或Z形管段，然后分別進(jìn)行補(bǔ)償。

3 膨脹節(jié)的安裝和試壓注意事項

(1)膨脹節(jié)不能承受過多的重量，因此，安裝膨脹節(jié)時，需要單獨(dú)吊裝，不允許與管道焊接后整體吊裝。

(2)對于有方向要求的膨脹節(jié)，安裝時要注意介質(zhì)的流動方向與膨脹節(jié)要求的方向保持一致。

(3)膨脹節(jié)周圍要留有足夠的空間，以保證膨脹節(jié)在設(shè)計的范圍內(nèi)能自由運(yùn)動。

(4)膨脹節(jié)安裝完畢后，膨脹節(jié)上運(yùn)輸保護(hù)機(jī)構(gòu)可立即拆除。對于帶拉桿的膨脹節(jié)，將限位裝置調(diào)整到規(guī)定位置；對于通用型膨脹節(jié)，保護(hù)拉桿要等到水壓試驗之后才能拆除。

(5)對于補(bǔ)償量很大的膨脹節(jié)，可以在管道安裝前，進(jìn)行預(yù)拉伸(或預(yù)壓縮)，以減少膨脹節(jié)對鄰近支架的彈性反力，同時又能保證膨脹節(jié)處于最佳的工作狀態(tài)。

(6)對于氣體介質(zhì)管系上的膨脹節(jié)，在進(jìn)行水壓試驗時，要在膨脹節(jié)附近增設(shè)臨時的承重支架，防止膨脹節(jié)承受載荷過大而損壞。