波紋管膨脹節的設計標準

文章來源：http://www.cnsmq.com.cn 發布時間：2020-08-28 瀏覽次數：92

波紋管膨脹節也稱為波紋管補償器，是由波紋管和導管、增壓環、限位螺栓等部件組成。金屬波紋膨脹節的材質主要由奧氏體不銹鋼制成，也可以根據用戶要求的材料制成。具有優良的柔韌性、耐腐蝕性、耐高溫（-235℃～+450℃）、耐高壓（高達32Mpa）。波紋管作為柔性元件，決定了膨脹節的補償性能，因此波紋管的設計是膨脹節設計的關鍵。下面主要介紹波紋管膨脹節的設計標準。

不銹鋼波紋補償器作為一種補償元件，具有一系列的特性：

（1） 波紋管作為一種能夠吸收管道在內壓作用下的機械位移或熱膨脹的柔性元件，必須具有完全變形的能力；

（2） 波紋管的應力分布非常復雜，伸縮節的主要應力為子午線彎曲應力；

（3） 波形殼材料的金相組織在成形過程中會發生顯著變化；

（4） 在內壓作用下，波紋管側壁膨脹屈服。

波紋管的上述特性在設計中應充分考慮。一般來說，波紋管的設計必須滿足三個要求：波紋管作為一個柔性元件，能吸收熱膨脹、冷縮和機械位移；同時，作為承壓部件，波紋管應具有足夠的強度來承受系統的內外壓力；為了保證波紋管的安全運行，波紋管的設計必須滿足三個方面的要求工作安全穩定，波紋管還應具有一定的疲勞壽命和穩定性。

目前，波紋管的理論設計方法主要有解析法、工程近似法和數值模擬法三種。[14] 基于薄殼應力的解析解，建立了薄殼位移的解析解。計算過程非常復雜，很難用于實際設計。為了便于設計計算，采用工程近似法將波紋管簡化為兩級固定梁模型，然后利用材料力學公式進行計算。考慮到誤差與實際情況相吻合，目前國內外標準普遍采用梁模型計算結果對實驗數據進行修正。這種工程近似方法具有一定的精度，但作為一種經驗公式，許多應力計算結果過于保守，而且由于實驗數據有限，經驗公式的適用性也受到限制。近年來，計算機技術得到了極大的改進和完善，為數值模擬方法在工程中的應用創造了條件。有限元軟件為計算機數值模擬提供了強有力的工具。目前，我國波紋管的設計一般采用工程近似法，輔以計算機軟件數值模擬，然后通過實驗進行驗證。經過幾十年的研究，結合國內外設計標準，得出了適合我國的設計標準：GB/t12777-2008《金屬波紋管膨脹節通用技術條件》。本標準對波紋管膨脹節的設計計算作了詳細說明。