金属补偿器的密封与标准性能

发布时间：2021-04-23

金属补偿器的密封结构组成：

目前，大部分密封结构设计采用焊接法兰结构，即补偿器两端焊有法兰，法兰端面为平滑的密封面，将法兰两端与管道上的法兰用螺栓把紧便可实现密封。但这种设计在实践过程中存在大的缺陷。当补偿器两端以焊接形式与法兰连接是，先会对法兰密封面的加工质量提出严格的要求，而且对这种固定结构的补偿器焊接装配精度来说，也是考验。即使补偿器组件自身的装配精度能够达到要求，但当补偿器应用于管道内部时，波纹补偿器两端需要与管道连接装配。这样，空间位置或连接法兰的螺纹通孔位置都可能会出现偏差，而这种偏差会对这种固定式的补偿器组件结构产生扭矩，严重影响补偿器的使用寿命。

安装金属补偿器时，应先检查波纹补偿器膨胀节的型号、规格和管道支撑配置，对于有内衬的膨胀节，内衬方向应与介质流动方向一致(补偿器的外壁明确识别)，平面棉角膨胀节的铰链旋转平面应与位移平面一致，需要用于预变形的“冷紧”膨胀节。

严禁使用波纹管变形的方法来调整管道的安装偏差，防止影响膨胀节的正常功能。否则寿命会缩短，管道系统、设备和支撑构件的负荷会增加。安装过程中焊接工作需要注意。要防止焊接渣溅到波纹管表面，使波纹管受到其他机械损伤，焊接完成后要去掉焊接区域的铁锈，一般要用铁棍敲打焊接区域，直到金属光泽显现。

检查时，如果没有出现焊接，就等于达到了施工标准。请注意，由于膨胀节不吸收扭矩，安装膨胀节时不允许膨胀节扭曲，安装膨胀节的管线在工作时阀门的打开和关闭会逐渐进行，防止管道内温度和压力急剧变化，从而损坏支架或膨胀节。因此，金属补偿器的安装技术都很重要。

金属补偿器应用于发动机排气系统管道中时，会流经高温气体介质，因此多数金属补偿器的设计采用硬性密封结构将补偿器连接在管道中。

金属补偿器是以波纹管为核心的扰性元件，在管线上可作轴向、横向和角向三个方向的补偿。

一、横向补偿器由接管与两个波纹管以及大拉杆等零件构成，能吸收管系任意平面内的横向位移，位移是拉杆上球面螺母绕球米那垫圈转动，同时拉杆还具有承受内压推力能力，还可以补偿弯曲管道的横向位移和角位移；

二、铰链补偿器（也称角向补偿器），它以两个或三个补偿器配套使用（单个使用铰链补偿器没有补偿能力），用以吸收单平面内的横向变形；万向铰链（角向）补偿器，由两个或三个配套使用，可吸收三维方向的变形量。

三、轴向补偿器为了减少介质的自激现象，在产品内部设有内套管，在很大程度上限制了径向补偿能力，故一般仅用以吸收或补偿管道的轴向位移（如果管系中确需少量的径向位移，也可以吸收轴向、角向和任意三个方向位移的组合；

金属补偿器的标准性能分析：

一、金属补偿器的补偿能力：

金属补偿器的补偿能力源于波纹管的弹性变形，有拉伸、压缩、弯曲及它们的组合变形。补偿能力的大小，由设计者根据需要确定，体现到产品即为规定的额定补偿量，即表示在条件下具有的大补偿能力。不同类型的补偿器补偿形式不同，主要有轴向、横向、角向及它们的组合补偿。

二、金属补偿器的刚度：

金属补偿器的刚度就是波纹管的刚度。这里只提补偿器的整休刚度按变形形式可分为轴向刚度、横向刚度、角向刚度。在补偿器中涉及到刚度的计算有自振频率、柱稳定性和管系中的弹性反力。

三、金属补偿器的不怕压能力：

金属补偿器在管道中工作，要承受的压力（内压或外压），这就要求金属补偿器有足够的不怕压能力。它通过设计和实验，确定出正确的结构参数来确定。设计确定的不怕压能力是设计压力。由于补偿器是系列产品，是按公称通径和公称压力分成系列。在大多数情况下它的设计压力就按公称压力0.25、0.6、1.0、2.5……（MPa）系列分档。只有少数在公称压力系列之外按要求压力设计产品。在管系设计中，设计者根据实际需要确定管道较不错工作压力，然后选用所需补偿器的公称压力。一般是就高不就低，使之趋于。

四、金属补偿器的面积：

面积对于金属补偿器没有使用意义，只能带来麻烦。因内压作用于面积会产生大的轴向推力。一个DN500，内压16MP的膨胀节将产生37xl04N的轴向推力。轴向补偿器内压引起的推力作用于固定支架。横向、角向补偿器内压推力要由拉杆、铰链平衡。

五、金属补偿器的不怕温能力：

金属补偿器的不怕温能力主要取决于波纹管材质的不怕温性能。补偿器的使用温度较低为-96℃，较不错达1000℃，甚至高。它需要有各种不怕温能力的金属材料来达到使用要求。但材料的不怕温能力是有限的，靠材料本身解决这样大温度范围的不怕温同题是不可能的，还要采取其它措施提升膨胀节的使用温度。大多数波纹补偿器的工作温度在400℃以下，碳素结构钢、低合金结构钢和奥氏体不锈钢等材料能够胜任。

六、金属补偿器的使用寿命：

寿命是金属补偿器在给定工作条件下满额定位移所确定的疲劳次数。由于影响寿命的因素多，对寿命的确定应当严格，除了设计计算中给出足够的系数外，还要通过实验给以确定。补偿器给出的额定寿命以2~5倍的平均实验寿命作确定。