訚俊鋒

摘 要：膨脹節(jié)具有柔性，能夠吸收熱位移，并有一定的承壓能力。但膨脹節(jié)是一個(gè)比較特殊的受力元件，具有一定的獨(dú)特性和復(fù)雜性。尚未被許多人員深入了解和掌握。因此在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，容易出現(xiàn)一些問(wèn)題，引發(fā)一些事故。本文重點(diǎn)介紹常用的膨脹節(jié)的類(lèi)型、使用特點(diǎn)及使用過(guò)程中容易出現(xiàn)的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：膨脹節(jié);熱位移;柔性;支架;注意事項(xiàng)

熱膨脹使材料內(nèi)產(chǎn)生極大的應(yīng)力，如兩端固定的剛才構(gòu)件，由0℃變化到300℃，材料內(nèi)出現(xiàn)的溫差應(yīng)力達(dá)到近700MPa，遠(yuǎn)超材料的屈服極限，并大于材料的強(qiáng)度極限，容易造成屈服變形，甚至發(fā)生斷裂，有的會(huì)將管系兩端的支點(diǎn)破壞或撕裂設(shè)備管口。管道應(yīng)力分析的目的就是要加強(qiáng)管道的柔性，控制管道的熱位移，降低相連設(shè)備的管口受力。一般情況下，采用調(diào)整管道走向或者在管系中使用彈簧來(lái)吸收熱位移可以起到不錯(cuò)的效果。但是，在工程實(shí)際中，由于有些廠房里面管道布置較緊湊、管徑較大，場(chǎng)地空間極為有限，這種情況下，可以考慮采用波紋管膨脹節(jié)來(lái)吸收熱位移。當(dāng)管徑較大，溫度較高，壓力較低時(shí)，使用膨脹節(jié)來(lái)吸收熱位移更是工程實(shí)際中經(jīng)常使用的方法。

1 波紋管膨脹節(jié)的選用

化工裝置工程實(shí)際中，經(jīng)常用來(lái)吸收管道熱位移，增加管道柔性的常用元件主要有金屬軟管、填料函式及波紋管膨脹節(jié)。填料函式膨脹節(jié)現(xiàn)在工程中使用較少，特別是重要管道，主要是填料函式容易泄露，可靠性不強(qiáng)，尤其是劇毒及易燃易爆管道，更是嚴(yán)禁使用。金屬軟管主要用在防止不均勻沉降的地方，如大儲(chǔ)罐的進(jìn)出口管道，因?yàn)閯偠容^小，容易振動(dòng)，一般不會(huì)做的很大。

金屬波紋管膨脹節(jié)具有一定的剛度，主要用在需要吸收熱膨脹的地方，利用彎管的撓曲變形來(lái)吸收熱膨脹量，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便。在工程實(shí)際中，低壓高溫大管徑管道上，波紋管膨脹節(jié)用的越來(lái)越多。

2 金屬膨脹節(jié)的選型

膨脹節(jié)的類(lèi)型非常多，按補(bǔ)償位移形式，可分為軸向位移、橫向位移和角向位移三種類(lèi)型。按承載靜壓推力，可分為兩類(lèi)：一為自由型膨脹節(jié)，二是約束性膨脹節(jié)。經(jīng)常使用的由以下幾種膨脹節(jié)：

①單式軸向型：在兩個(gè)固定支架之間，若為一直管段，且直管段不是很長(zhǎng)，工作溫度又不是很高，則該管段產(chǎn)生不太大的軸向熱位移，此時(shí)應(yīng)優(yōu)先選用單式軸向型膨脹節(jié)。此類(lèi)膨脹節(jié)價(jià)格低廉，簡(jiǎn)單實(shí)用，軸向補(bǔ)償性能好;

②復(fù)式軸向型：?jiǎn)问捷S向型膨脹節(jié)的軸向補(bǔ)償量?jī)?yōu)先，如果兩固定支架間距稍長(zhǎng)，且工作溫度較高，則該管段軸向熱變形較大，單式軸向型膨脹節(jié)不能滿(mǎn)足其補(bǔ)償要求時(shí)，可選用復(fù)式軸向型膨脹節(jié)。它比單式軸向型補(bǔ)償量大。此類(lèi)型膨脹節(jié)，同樣必須在兩端設(shè)置固定支架來(lái)承受壓力推力;

③直管壓力平衡型：主要用來(lái)用于吸收直線管段的軸向熱位移，同時(shí)能夠承受內(nèi)壓推力，但價(jià)格較貴?？捎糜谟行┐笾睆郊芸展艿阑驈S房?jī)?nèi)部靠墻管道等設(shè)置住固定支架較為困難。由于其自身能承受內(nèi)壓推力，故直管段兩端只需設(shè)置可承受膨脹節(jié)變形彈性反力的中間固定支架;

④復(fù)式拉桿型：復(fù)式拉桿型膨脹節(jié)可吸收橫向熱位移?？捎糜诙坦鼙谳^短的L型管段。將該膨脹節(jié)布置在管壁較短的L型管段上。其補(bǔ)償性能很好，過(guò)給你做安全可靠，價(jià)格也較低廉。且這種膨脹節(jié)為約束性膨脹節(jié)，故管段兩端只需設(shè)置中間固定支架;

⑤單式角向型：?jiǎn)问浇窍蛐团蛎浌?jié)用于吸收單一平面內(nèi)角位移，為約束型膨脹節(jié)，經(jīng)常由兩個(gè)或三個(gè)一起為一組，配套使用，布置在同一平面內(nèi)的短臂較長(zhǎng)的L型管段，中間管壁較長(zhǎng)的Z型管段或π型管段;

⑥復(fù)式自由型：復(fù)式自由型膨脹節(jié)為兩個(gè)單式軸向膨脹節(jié)組合而成，屬自由型膨脹節(jié)，可用來(lái)吸收軸向及橫向位移，但兩端需設(shè)置固定支架;

⑦單式萬(wàn)向鉸鏈型：可用來(lái)吸收任意平面管段的熱變形。一般兩個(gè)單式萬(wàn)向鉸鏈成對(duì)使用，或兩個(gè)單式萬(wàn)向鉸鏈加一個(gè)單式角向鉸鏈型膨脹節(jié)組合使用，布置在空間Z型、π型管段上，補(bǔ)償該管段熱變形位移，只是價(jià)格較貴。

3 金屬膨脹節(jié)支架設(shè)置

為了使管系穩(wěn)定和膨脹節(jié)在管段中能正常零號(hào)的進(jìn)行管道熱變形補(bǔ)償，除了設(shè)置固定支架外，還應(yīng)在管段的適當(dāng)位置，設(shè)置導(dǎo)向支架、滑動(dòng)支架等。

①對(duì)于無(wú)約束膨脹節(jié)，必須在膨脹節(jié)兩端設(shè)置固定支架;

②當(dāng)壓力較高時(shí)，固定支架必須保證足夠的強(qiáng)度;

③管系中，膨脹節(jié)附近需設(shè)置導(dǎo)向支架，避免膨脹節(jié)失穩(wěn)。同時(shí)，膨脹節(jié)附近需設(shè)置滑動(dòng)支架，膨脹節(jié)不能承重。

4 膨脹節(jié)的安裝

①注意單式角向鉸鏈型膨脹節(jié)鉸鏈板安裝的方位;

②一旦管線的固定支架或其他的固定點(diǎn)就位，并且管道得到正確的支撐和導(dǎo)向，膨脹節(jié)安裝完畢，就應(yīng)拆除涂有黃色油漆標(biāo)記的運(yùn)輸拉桿和輔助的固定裝置;

③膨脹節(jié)的冷緊方向和冷緊量的大小，應(yīng)由專(zhuān)人指導(dǎo)，或參照有關(guān)的指導(dǎo)書(shū)進(jìn)行;

④應(yīng)確保膨脹節(jié)前后管道的同心度，不允許用膨脹節(jié)的強(qiáng)制變形來(lái)補(bǔ)償管道安裝的偏差和錯(cuò)位，否則會(huì)引發(fā)故障，膨脹節(jié)的壽命也會(huì)降低;

⑤管道的固定支架、導(dǎo)向支架和滑動(dòng)支架，必須嚴(yán)格按照管道系統(tǒng)圖紙來(lái)進(jìn)行設(shè)置安裝，任何改動(dòng)都必須經(jīng)設(shè)計(jì)單位或有資格的相關(guān)人員決定。

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