淺析膨脹節(jié)的選型及支架設(shè)置

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。因此在實際應(yīng)用過程中，容易出現(xiàn)一些問題，引發(fā)一些事故。本文重點(diǎn)介紹常用的膨脹節(jié)的類型、使用特點(diǎn)及使用過程中容易出現(xiàn)的問題。

關(guān)鍵詞：膨脹節(jié);熱位移;柔性;支架;注意事項

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吸收熱位移可以起到不錯的效果。但是，在工程實際中，由于有些廠房里面管道布置較緊湊、管徑較大，場地空間極為有限，這種情況下，可以考慮采用波紋管膨脹節(jié)來吸收熱位移。當(dāng)管徑較大，溫度較高，壓力較低時，使用膨脹節(jié)來吸收熱位移更是工程實際中經(jīng)常使用的方法。

1 波紋管膨脹節(jié)的選用

化工裝置工程實際中，經(jīng)常用來吸收管道熱位移，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，如大儲罐的進(jìn)出口管道，因為剛度較小，容易振動，一般不會做的很大。

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吸收熱膨脹量，并且結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便。在工程實際中，低壓高溫大管徑管道上，波紋管膨脹節(jié)用的越來越多。

2 金屬膨脹節(jié)的選型

膨脹節(jié)的類型非常多，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型。按承載靜壓推力，可分為兩類：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：在兩個固定支架之間，若為一直管段，且直管段不是很長，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，此時應(yīng)優(yōu)先選用單式軸向型膨脹節(jié)。此類膨脹節(jié)價格低廉，簡單實用，軸向補(bǔ)償性能好;

②復(fù)式軸向型：單式軸向型膨脹節(jié)的軸向補(bǔ)償量優(yōu)先，如果兩固定支架間距稍長，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)不能滿足其補(bǔ)償要求時，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。此類型膨脹節(jié)，同樣必須在兩端設(shè)置固定支架來承受壓力推力;

③直管壓力平衡型：主要用來用于吸收直線管段的軸向熱位移，同時能夠承受內(nèi)壓推力，但價格較貴?？捎糜谟行┐笾睆郊芸展艿阑驈S房內(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，過給你做安全可靠，價格也較低廉。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：單式角向型膨脹節(jié)用于吸收單一平面內(nèi)角位移，為約束型膨脹節(jié)，經(jīng)常由兩個或三個一起為一組，配套使用，布置在同一平面內(nèi)的短臂較長的L型管段，中間管壁較長的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)為兩個單式軸向膨脹節(jié)組合而成，屬自由型膨脹節(jié)，可用來吸收軸向及橫向位移，但兩端需設(shè)置固定支架;

⑦單式萬向鉸鏈型：可用來吸收任意平面管段的熱變形。一般兩個單式萬向鉸鏈成對使用，或兩個單式萬向鉸鏈加一個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、滑動支架等。

①對于無約束膨脹節(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，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，膨脹節(jié)附近需設(shè)置滑動支架，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)由專人指導(dǎo)，或參照有關(guān)的指導(dǎo)書進(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)制變形來補(bǔ)償管道安裝的偏差和錯位，否則會引發(fā)故障，膨脹節(jié)的壽命也會降低;

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

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