2014年膨胀节专业技术培训讲义.pdf

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1、洛阳双瑞（725所）特种装备有限公司目次☼波纹管膨胀节设计程序☼波纹管膨胀节的基础知识☼波纹管设计参数的确定☼波纹管的设计1☼波纹管膨胀节设计程序合同签订(设计参数输入)膨胀节结构设计(确定膨胀节的结构形式)波纹管设计(设计计算书，确定波纹管参数)结构件设计(设计计算书，确定结构件尺寸)修改设计不通过设计图纸图纸评审(新型号、及新型式)通过施工图纸☼波纹管膨胀节的基础知识波纹管膨胀节的作用补偿热位移当管道输送的介质存在温度变化时，管道的长度会由于热胀冷缩而发生变化，如果不对管道的这种变化提供补偿，则会在管子中产生很高的温度应力，并会将一个很

2、大的力通过系统传递到固定支架或相连的设备上。管子的应力过高会使管子破坏，传递的力过大，有可能导致固定支架和相连设备的损坏。波纹管膨胀节就是为了补偿管道尺寸变化而设置的。隔离振动当设备存在振动时，为了避免设备的振动传递到管道或相邻的设备，通常采用波纹管膨胀节隔离设备的振动。2波纹管膨胀节的定义波纹管膨胀节（或称波形膨胀节、波形补偿器、挠性接管）是由一个或多个波纹管及相应的附件组成的挠性部件，用以补偿因热胀冷缩、机械位移或振动引起的管线、设备等的尺寸变化或位移。波纹管是膨胀节的核心元件，波纹管的性能决定了膨胀节的性能。波纹管膨胀节的设计所需的

3、基础理论知识波纹管膨胀节设计所需的基础知识主要有：材料力学、板壳理论、弹性力学、塑性力学、机械振动基础、金属材料的腐蚀与防护EJMA、GB/T12777、GB16749、ASME等相关标准有限元分析应用软件：NANSIS、I-DEAS3☼波纹管设计参数的确定波纹管设计温度设置膨胀节管系输送介质的温度通常由设计院或用户提供，可根据该温度和膨胀节的结构型式确定波纹管的设计温度。对于供热系统用膨胀节，用于热水管系的波纹管，设计温度一般取150℃，用于蒸汽管系的波纹管，设计温度一般取350℃。当介质温度高于波纹管用材允许使用温度范围时，可采用内

4、隔热结构降低波纹管工作温度。隔热层厚度一般同管道隔热衬里厚度，隔热后的波纹管设计温度可参照加热炉隔热效果设计方法计算或根据经验取350℃。波纹管膨胀节设计压力波纹管膨胀节的设计压力通常根据工作压力确定，工作压力一般由设计院或用户提供。可根据工作压力确定波纹管的公称压力，并按该公称压力确定波纹管的性能参数（按样本选）。公称压力不得小于工作压力。4波纹管设计疲劳寿命波纹管设计疲劳寿命通常与其输送的工作介质（场合）相关。合同有要求时按要求，无要求时按下表。波纹管设计疲劳寿命序号工作介质（场合）许用疲劳寿命（次）1热水、空气5002蒸汽、热风、

5、成品油1000催化裂化装置、介质中含3高氯离子场合、柴油机排3000气、海水、高压容器波纹管膨胀节技术特性表技术特性表一般应给出膨胀节公称直径、工作压力、工作温度（无隔热层时，工作温度等于介质温度；有隔热层时，应给出波纹管设计温度和介质温度两栏）、膨胀节位移量及相应的疲劳寿命和刚度。5☼波纹管的设计波纹管选材波纹管用材料应按照工作介质、外部环境和工作温度等工作条件适当选用。常用波纹管材料如下表所示。常用波纹管材料允许使用牌号标准号适用工作介质（场合）名称温度范围，℃0Cr18Ni9热水、蒸汽、热风、空气奥氏体0Cr18Ni10Ti-200~

6、500GB/T4237不锈钢0Cr17Ni12Mo2GB/T3280热水、蒸汽、淡水、成品00Cr17Ni14Mo2-200~450油、柴油机排气催化裂化装置(再生斜管、Inconel625(Ⅰ)<593ASTMSB443待生斜管、烟道)、介质中含高氯离子场合催化裂化装置(烟机入口593~815Inconel625(Ⅱ)ASTMSB443管线)、介质中含高氯离（650~710慎用)子场合耐蚀合金催化裂化装置(再生斜管、Incoloy800-200~650ASTMSB409待生斜管、烟道)、介质中含高氯离子场合催化裂化装置(再生斜管、待生斜管、烟

7、道)、介质Incoloy825-200~525ASTMSB424中含高氯离子及二氧化硫场合、海水铜合金BFe30－1－1-149～300GB/T2040海水工业纯钛TA2-200～300GB/T36216波纹管应力分析方法结构的应力分析通常用以下几种方法:解析法、数值法、工程近似法和实验方法。解析法：解析法是根据已知结构形状、材料常数、外载荷及结构的约束情况，通过平衡方程、几何方程、物理方程、变形协调方程及边界条件求得问题的解答，结构内部的应力、应变及位移均可表示为某点坐标的连续函数。波纹管是以波纹曲线为母线轴对称回转壳体，结构复杂，应用解

8、析法求解比较困难，其结果复杂，很难应用于工程设计数值法：通常采用有限元分析法，该法通过将波纹管离散成若干单元，同时将外载荷离散化，通过能量原理建立以