讲解金属补偿器的主要作用和材料的选择

发布时间：2022-04-21

金属补偿器在压力和位移组合作用下，波纹管补偿器与增加段非接触的分界点处和波峰处为弹塑性变形区，侧壁处为弹性变形区。金属补偿器在吸收轴向位移后几何形状发生变化，变为近似Ω形波，承压能力相对增强从而使增加套环的应力降低。由于多层波纹管补偿器各层复杂的受力条件及位移作用的影响，其周向薄膜应力值相比单内压作用下应力值略高。

金属补偿器也称为管式伸缩节、管道伸缩器，是热流体管道的主要补偿装置。金属补偿器主要是用于直线管道的辅设。可以应用于热水、蒸气以及油脂类的介质，通过滑动套筒对外套筒的滑移运动，以达到热膨胀的补偿。金属补偿器适用于介质工程压力≤2.5MPa，介质温度-40℃~600℃的环境。

金属补偿器选择材料时应该针对工作温度、循环应力、不易腐蚀性、制造工艺性几方面选择。在高温下，多数波纹管材料的弹性率和疲劳寿命会明显降低。循环应力，长寿命波纹管需设计在弹性范围内工作，但是大多数波纹管的工况均在弹塑性范围，因此应选取屈服，疲劳寿命不错的材料。能与所接触的流体相容。薄壁波纹管对于应力腐蚀是敏感的。制造工艺性，补偿器用波纹管多是用板材或带材卷成圆筒，沿纵缝焊成管坯，同时焊接又是波纹管与补偿器两端接头连接常用的方法，因此材料的可焊性是选材需要考虑到的。

由于金属补偿器内压载荷作用下侧壁的隆起变形及位移载荷作用，会在波纹管补偿器外壁与接管相接触部位形成局部应力集中，影响波纹管补偿器实际使用寿命，是当波纹管补偿器壁厚较薄时。所以该部位应避免尖角接触，对接管的该处应进行倒圆处理。对于增加金属补偿器，波纹管与增加段非接触的分界点处及波峰处为包含塑性应变的高应力区，侧壁为仍处在弹性变形区的低应力区，其中波峰的内部处当处于低位时又是容易出现积液的部位，故当金属补偿器内部输送介质包含腐蚀性物质时，易在上述高应力区产生应力腐蚀性破坏造成金属补偿器的提前失效。

金属补偿器主要用于输送微尘气体、烟雾、气体和其他气体的管道和设备体系，以补偿温度、机械振动和基础沉降引起的位移。金属补偿器应用于发动机排气体系管道中时，会流经高温气体介质，因而大都金属补偿器的规划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。轴向补偿器为了削减介质的自激现象，在产品内部设有内套管，在很大程度上约束了径向补偿才能，故一般仅用以吸收或补偿管道的轴向位移（如果管系中确需少数的径向位移，也可以吸收轴向、角向和恣意三个方向位移的组合。

横向补偿器由接收与两个波纹管以及大拉杆等零件构成，能吸收管系恣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才能，还可以补偿曲折管道的横向位移和角位移；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才能），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。

金属补偿器是由复合非金属和两个可与相邻管道组成设备相连接的接收（或法兰）及隔热材料组成的挠性部件，主要运用于补偿输送微压粉尘气体、烟、煤气及其他气体的管道和设备体系因温度、机械振动及基础下沉引起的位移。沿法兰结构还设置若干支撑件，用以支撑整个膨胀节的分量，形成一个活动结构，既提升整个膨胀节的结构的刚性、稳定性和稳定性，又可削减波纹管的横向曲折应力和挠度。

金属补偿器的品种很多，普通有轴向型、横向型、角向型、压力均衡型等4大类12多个种类，各种膨胀节的构造不同，对管道系统热收缩的补偿方式用推力大小也不一样，因而需要全部剖析管系是单一轴向热收缩还是在轴向、横向、角向均有热位移，再针对性地选择适用的膨胀节。管道热收缩是不可防止的，设置固定支架就是为了把管系分红若干个立的管段单元，使两个固定支架间的管道热收缩遭到限制和控制。

金属补偿器在运用过程中，如果能下降其疲惫寿数，就能够很好的提升波纹管的单波位移。波纹管的强度和稳定性等综合功能进一步的提升。反面说明，波纹管的规划寿数过低，综合应力较不错，环向应力也随之添加，导致的成果便是很快进入塑性变形、波纹管失稳。内压波纹管、位移应力在波纹管波峰和波谷处产生塑性铰，又加上压力应力，波纹管相同很快进入平面失稳。这便是低疲惫寿数在工作中，会愈简单出现失稳状况的原由。