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供热直理管道金属波纹膨胀节设计的有关问题

作者:嘉峰机械 时间:2017-11-16

金属补偿器简称波纹膨胀节,是一种管道补偿构件。近年来,这一新型构件在我国不同领域得到广泛应用。供热管道直埋由于其技术的先进性和施工成本低等优点而被广泛采用,直埋管道的补偿方法及其补偿器随之被开发。用于直埋管道补偿的波纹膨胀节,由于易安装、体积小、占地面积小、补偿量大,较之传统的“U”、“L”型补偿器等有明显的优势。
  但是,由于波纹膨胀节的设计生产涉及材料学、力学、热力学等多种领域,设计计算的理论和经验方法较多,互相之间的差异较大,这就给产品的设计带来很大的问题。目前各制造厂家所采用的设计方法不尽相同,有的设计重理论,有的重经验,其结果相差很大。这也给设计院的设计人员在对供热直埋管道波纹膨胀节进行选型时带来难题,不仅造成不   的浪费,有的甚至可能导致工程事故的发生。鉴于此,对供热直埋管道金属波纹补偿器的特点、补偿类型、设计步骤及注意事项作一简要的说明。
  一、直埋式波纹膨胀节的特点
  直埋式波纹膨胀节与普通波纹膨胀节不同。普通式波纹膨胀节不能浸泡在污水中,   不能直接埋在泥土里。因为普通式波纹膨胀节是不锈钢波纹与碳钢经氢弧焊焊接而成,当污水或泥土中的氯离子含量超过   数量时,将在不锈钢与碳钢焊接处产生电化学腐蚀,加速焊口的破坏,降低使用寿命。而直埋式波纹膨胀节由于采用了使膨胀节与积水隔绝的措施,从而实现了全直埋,使非金属补偿器与管道的使用寿命相同。
  二、直埋式波纹膨胀节补偿器的类型
  直埋式波纹膨胀节按补偿方式分,主要有如下两种:
  (1)一次性直埋膨胀节补偿器(也称无补偿直埋波纹膨胀节)。其工作原理是,将该种产品安装在管道上后,把管道加热到要求的温度,管道热伸长,波纹膨胀节补偿器被相应压缩,在此状态下将外套4在A环缝处密封焊死,补偿器成为刚性整体,不再有补偿能力。工作中则由管路的拉伸一压缩弹性变形进行补偿,所以实质上对于管道是属于无补偿直埋。用这种方法,补偿器只补偿了该段管路在设计温差下产生的变形总量的一部分,它的作用只使管路工作时拉伸一压缩的平衡点处在设计温差下变形总量的中点,使拉伸、压缩应力基本相等,起降低管路拉伸或压缩变形应力的作用。该补偿器适合于管道内介质工作温度与安装温度的温差大于65℃,且介质工作温度小于95℃时的情况。这种类型的非金属膨胀节一般补偿量小,无寿命要求,无疲劳失效问题,管路不需滑动支架,造价也低。但是管路的加热以及补偿器上焊缝的焊接,给施工增加了很大难度。
  (2)自由补偿直埋波纹膨胀节补偿器(也称有补偿直埋波纹膨胀节)。这种补偿器可以实现自由伸缩补偿。与一次性直埋补偿器相比,管道变形应力小,安装简单,目前为许多供热工程所广泛采用,但是其体积比较大,造价较高。
  三、两种补偿器的优点及缺点
  一次性直埋波纹膨胀节补偿器,由于安装过程中需要对管道进行加热,需要提供施工热源,增加了施工难度。但是其寿命长,造价低。该种补偿器比较适合于环境温度较高地区使用。
  自由补偿直埋波纹膨胀节补偿器,由于能实现自由补偿,所以很受工程设计以及施工部门的欢迎,但是对生产这种补偿器的厂家来说,   确保该产品结构和寿命的可靠性,其不锈钢的质量应确保抵抗氯离子的腐蚀,故对厂家要求较高,其造价也较高。
  四、直埋式波纹膨胀节补偿器的设计步骤
  (1)管线分段。通过计算,根据管径、埋深等将管线用固定支架进行分段,如直管段、L形管段、Z形管段等。
  (2)确定补偿量。根据管道在不同温度范围内的热膨胀系数、埋深及管段长度,计算出所分管段即两个固定支架间的工作位移量(该管段长度应为管道的   大安装长度)。
  (3)选定补偿器。根据所设计的管道补偿方式、管道的工作温度、压力等,选定补偿器,使之能满足该管段的位移量。
  五、直埋式波纹膨胀节补偿器设计注意事项
  (1)在计算直埋式波纹膨胀节补偿量时,应考虑管道与回填土的摩擦所导致对管道施加的力,所以要校核管道所承受的应力是否超过管道的允许应力。选择非金属波纹补偿器时可以按其补偿量的下限进行选择。
  (2)从直埋式波纹膨胀节补偿器的构造中可以看出,膨胀节均设有导流套,其主要作用是减少介质的流动阻力,但导流套是有方向的,若安装不正确将不能起到导流作用,所以施工时应注意导流套的方向。
  (3)直埋式波纹膨胀节补偿器的设置位置应根据补偿方式的不同而不同。两个固定支架之间,只装一个波纹膨胀节补偿器。一次性直埋波纹膨胀节补偿器应设置在两固定支架的中间;自由膨胀节补偿器应设置在靠近两固定支架之间的一个,而远离另一个。因为自由膨胀节补偿器只能一端在受热时可自由膨胀。
  直埋式波纹膨胀节补偿器作为一种补偿设备以其安装简单、运行可靠等特点而得到了广泛应用。随着直埋式波纹膨胀节补偿器的大量应用,应建立   的技术措施或规范以规范波纹膨胀节补偿器产品的设计、生产。 

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