管道波紋補償器的熱補償計算和應力計算

文章來源：http://www.cnsmq.com.cn 發布時間：2020-07-05 瀏覽次數：86

管道補償器的熱補償作用是減小管道熱脹冷縮引起的應力，保證管道在加熱狀態下的穩定性和安全性。熱補償是通過設置在管道上的補償裝置來實現的。常用的補償裝置可分為自然補償和補償器補償。

在管道應用中，熱膨脹和冷縮會產生應力，形成推力，引起管道變形，影響管道系統在工作狀態下的穩定性和安全性。為了減輕和消除這種影響，應在管道系統中安裝波紋補償器等補償元件。在安裝和使用中，應根據管道的使用情況，對補償器的熱補償和管道的應力進行計算，以選擇合適的波紋補償器產品。

1、管道熱補償計算

波紋管補償器有兩種性能：一種是為滿足使用而必須保證的性能，如耐壓、耐高溫、抗疲勞、彈性補償等；另一種是剛度、有效面積、材料等性能，不需要使用，但它們都有對管道系統的設計和補償器的使用有重要影響。

波紋管的補償能力來源于波紋管的彈性變形，包括張力、壓縮、彎曲及其組合變形。補償容量的大小由設計人員根據規定的額定補償需要確定，即在一定條件下的最大補償容量。熱網兩固定點之間的最大長度由管道的失穩條件決定，這與管徑大小和補償器的補償能力有關。無論管道有多復雜，通過設置固定支架，可以將管道劃分為幾個相對簡單的獨立管段，如直管段、L形管段和Z形管段。

管道熱伸長量的計算是為了確定補償器所需的補償量，或是為了檢查由管道熱伸長引起的壓縮應力。因此，應計算管道熱伸長的最大值，即冷安裝條件下的最低溫度與熱運行條件下的最高溫度之間的最大溫差。由于管網安裝的氣候條件差異較大，T2值不應統一。管道的安裝溫度應根據當時的氣候條件和施工環境確定。

2、管道應力驗算

補償器在內壓作用下的失穩包括平面失穩和軸向柱狀失穩。

1） 平面不穩定性。結果表明，波紋板的一個或多個相對于波紋管軸線旋轉并傾斜，但波面中心基本上在波紋管軸線上。這是由于內壓引起的子午線彎曲應力和環向薄膜應力的合力超過材料的屈服強度，導致局部塑性變形。

2） 軸向柱狀不穩定性。波紋管的實際軸線是彎曲的或S形的（在多個波的情況下為S形）。