2023年4月18日发(作者：彩虹3无人机)
波纹管（膨胀节/补偿器）功能及工作原理
补偿器的功能及工作原理
波纹管补偿器习惯上也叫膨胀节、伸缩节，由构成其工作主体的波纹管
（一种弹性元件）和端管、支架、法兰、导管等附件组成。是用以利用波纹管
补偿器的弹性元件的有效伸缩变形来吸收管线、导管或容器由热胀冷缩等原因
而产生的尺寸变化的一种补偿装置，属于一种补偿元件。可对轴向，横向，和
角向位移的的吸收，用于在管道、设备及系统的加热位移、机械位移吸收振
动、降低噪音等.在现代工业中用途广泛。
2.补偿器执行标准：
金属波纹管采用GB/T12777-2008并参照美国＂＂EJMA＂＂标准，优化设
计，结构合理，性能稳定，强度大，弹性好、抗疲劳度高等优点，材料采用
1Cr18Ni9Ti,OCr19Ni9奥氏体不锈钢，800，800H，600，625，钛材（TA1，
TA2），钛合金等材料。两端接管或法兰采用低碳钢或低合金钢。
金属波纹管----补偿器选用U形波，分单层和多层制成，有较大的补偿量，
耐压可高达4Mpa，使用温度----1960C一≤450度，结构紧凑，使用成本低，耐
腐蚀，弹性好，钢度值低，允许疲劳度寿命1000次，解决了管道热胀冷缩，位
移和机械高频振动与管道之间的柔性联接，广泛用于石油、热力、电力、西南政法大学专业
煤
气、化工等管路上安装。
3.补偿器连接方式：
补偿器连接方式分为法兰连接和焊接两种。直埋管道补偿器一般采用焊接
方式（地沟安装除外）
4.补偿器类型：
补偿器分为轴向型、横向型、坚韧作文
角向型三大类型二十多个品种。
轴向型补偿器主要包括：内压式、外压式、复式、平衡式、直埋式补偿器
等。
横向型补偿器包括：大拉杆横向补偿器、万向铰链横向型补偿器等。
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角向型补偿器包括：铰链补偿器、万向铰链补偿器等。
二.补偿器作用：
补偿器也称伸缩器、膨胀节、波纹补偿器。补偿器分为：波纹补偿器、套
筒补偿器、旋转补偿器、方形自然补偿器等几大类型，其中以波纹补偿器较为
常用，主要为保障管道安全运行，具有以下作用：
1.补偿吸收管道轴向、横向、角向热变形。
2.波纹补偿器伸缩量，方便阀门管道的安装与拆卸。
3.吸收设备振动，减少设备振动对管道的影响。4.吸收地震、地陷对管道的
变形量。
方形自然补偿器有两个作用：
1.在管道穿越基础梁或地下室墙的时候，为了避免基础的沉降对管道的压
力，需要安装方形补偿器。
2.在热力管道过长的情况下，需要安装方形补偿器来减小‘热胀冷缩’对管道
的拉伸。
三.管道的热变形计算：
计算公式：X=aL△T
x管道膨胀量
a为线膨胀系数，取0.0133mm/m
L补偿管线（所需补偿管道固定支座间的距离）长度
△T为温差（介质温度-安装时环境温度）
三.关于轴向型、横向型和角向型补偿器对管系及管架设计的要求
（一）轴向型补偿器
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1、安装轴向型补偿器的管段，在管道的盲端、弯头、变截面处，装有截止
阀或减压阀的部们及侧支管线进入主管线入口处，都要设置主固定管架。主固
定管架要考虑波纹管静压推力及变形弹性力的作用。推力计算公式如下：
Fp=100*P*A
Fp-补偿器轴向压力推（N），
A-对应于波纹平均直径的有效面积（cm2），
P-此管段管道最高压力（MPa）。
轴向橱窗设计说明
弹性力的计算公式如下：
Fx=f*Kx*X
FX-补偿器轴向弹性力（N），
KX-补偿器轴向刚度（N/mm）；
f-系数，当“预变形”（包括预变形量△X=0）时，f=1/2，否则f=1。
管道除上述部位外，可设置中间固定管架。中间固定管架可不考虑压力推
力的作用。
2、在管段的两个固定管架之间，仅能设置一个轴向型补偿器。
3、固定管架和导向管架的分布推荐按下图配置。
补偿器一端应靠近固定管架，若过长则要按第一导向架的设置要求设置导
向架，其它导向架的最大间距可按下计算：
LGmax-最大导向间距（m）；
E-管道材料弹性模量（N/cm2）；
i-tp管道断面惯性矩（cm4）；
KX-补偿器轴向刚度（N/mm），
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X0-补偿额定位移量（mm）。
当补偿器压缩变形时，符号“+”，拉伸变形时，符合为“-”。当管道壁厚按标
准壁厚设计时，LGmax可按有关标准选取。
（二）横向型及角向型补偿器
1、装在管道弯头附近的横向型补偿器，两端各高一导向支座，其中一个宜
是平面导向管座，其上、下活动间隙按下式计算：
-活动间隙（mm）；
L-补偿器有效长度（mm）；
△Y-管段热膨胀量（mm）；
△X-不包括L长度在内的垂直管段的热膨胀量（mm）；
2、角向型补偿器宜两个或三个为一组配套使用，用以吸收管道的横向位
移，对Z形和L形管段两个固定管架之间，只允许安装一个横向型补偿器或一
组角向型补偿器。此时平面铰链销的轴线必须垂直于弯曲管段形成的平面（万
向铰链补偿器不受此限制）。
装有一组铰链补偿器的管段，其平面导向架的间隙亦可按上式计算。但
是L长度应为两补偿器铰链轴之间的距离，△X是整个垂直管段的热膨胀量。
3、补偿器两侧的导向支座应接近补偿器，支座的型式应使补偿器能定向运
动。
三.供热管道直埋式补偿器安装要求
（一）用途：
直埋式波纹补偿器主要用于直埋管线的轴向补偿，具有抗弯能力，所以可
不考虑管道下沉的影响，产品具有补偿量大，寿命长的特点。
（二）使用说明：
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直埋式波纹补偿器主要适用于轴向补偿，同时具有超强抗弯能力，所以不
考虑管道下沉的影响。直埋式波纹补偿外壳及导向套筒保护下实现自由伸缩补
偿，其它性能跟普通波纹补偿器相同。
（三）选用与安装：
3.1管道最大安装长度计算
有补偿直埋的管道应在二处高固定点，一是在直管段的端部，二是在管道
的分支处。长的无分支的直线管道两补偿器之间可以不设固定点，靠管道自然
形成的“驻点”即可发挥固定点的作用。驻点是两补偿器之间管道的那个不动
点，在管径相同，埋深一致时，驻点与两补偿器间的距离相等。褡补偿器（包
括转角处自然补偿器）至固定点之间的距离不得超过管道的最大安装长度
Lmax，管道最大安装长度的定义是固定点至自由端（补偿器）的长度，在此长
度下产生的摩擦力不得超过管道许用应力下相应的弹性力。
Lmax按下式计算：
常用管道的最大安装长度Lmax。应考虑16kgf/cm2内压力所产生的环向应
力的综合影响。
3.2固定支座的设计计算
具有2个管道分支并在主干线上有一处转角管道平面，补偿器的布置应满
足Ln＜Lmax的条件。驻点G1、G2的推力为零，所以，此点处不必设置固定支
座，但为了防止回填土的不均匀，埋深的不一致和预制保温管外壳粗糙度的不
规则等可能会造成驻点的漂移，所以，对处于驻点位置的管道分支处G1、G2需
设置支座，以G1为例其轴向推力可按下式计算：F1=Pb2+L2f-0.8(Pb3+L2f)
式中F1-固定支座G1的水平推力，kgf；f-管道单位长度摩擦力，Kgf/mPb2-
B2膨胀节的弹性力，Kg；Pb3-B3膨胀节的弹性力，Kgf
k2-B2膨胀节的刚度，Kgf/mm；
△L2-B2膨胀节的补偿量，mm；
L2-膨胀节至G1的距离，m；
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假如某一分支如自G2接出的分支带有补偿器B。那么，G2还受到一侧向
推力的作用，如图中的F2（y），当L5很短（实际布置时L5也应很短），那
么，侧向力F2（y）的大小为：F2(y)=Pn*A5+Pb5
式中Pn-管道工作压力，Kgf/cm2
A5-B5膨胀节的有效面积，cm2；
Pb5-B5膨胀节的弹性力kgf。
固定支座G3也驻点位置，从管道和土壤的摩擦力来讲，该点也受到大小相
等，方向相反的两个时作用，但应注意到该点同时又受到转角处的盲板力的作
用，考虑驻点漂移的影响，固定支座G3的推力
F3=1.2Pn*A4
式中F3-作用在固定支座G3的水平推力，Kgf；
Pn-管道工作压力，Kgf/cm2；
A4-B4膨胀节的有效面积，cm2。
3.3补偿器的选用计算
直埋管道由于土壤摩擦力的影响,实际热伸长量要比架空和地沟敷设的管道
热热伸长量要小。
架空和地沟敷设时的伸长量：△tL
直埋敷设时，因土壤摩擦力影响的热伸长减少量：
实际热伸长量为：
式中E-钢管弹性模理，kgf/cm2；
-钢管的线膨胀系数，取0.0133mm/m℃；
△t-管道温差；
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A、f-同公式①；
L-两固定点之间的距离（最大安装长度）m。
在实际工作中，直埋管道的热伸长量，采用丹麦摩勒公司的简化算法时尚图片头像
。
式中符号同以上公式相同。
按②或③式计算出实际热伸长量后，按系列表选用相应的补偿器。
3.4安装
直埋式膨胀节（不包括一次性直埋式）安装时应有两个后年度学习英语怎么读
护圈（如下
图），且护圈的壁厚不应小于管道的壁厚，设置护圈1的目的是为管道受热膨
胀时，A尺寸范围内有土、砂等进入，图中的各尺寸为：
直埋式波纹补偿器出厂时，所有外露表面已刷防锈漆两遍，直埋式波纹补
偿器及其直埋管道的其它要求为：
（1）保温管埋于地下时，四周需用粒度小于20毫米的砂子填充，然后再
覆盖原土，填充砂子的厚度不小于200毫米。
（2）保温管顶的埋深一般不超过1.2米，但也尽量不要小于0.7米，，保
温管可直接埋在各种管道下面。
（3）如图，除A处外，其余均保温，因管道膨胀时A处不保温并不会造成
显著的热损失。
也是由于护圈的作用，直埋补偿器可以直埋处于车行道下面。
（4）直埋式补偿器安装不必冷紧，也不必按全线钢管接好后再割下和膨胀
节等长管道之后再焊接的方法。使用直埋型膨胀节，不必设导向支架。
（5）安装时要注意保证导流套筒的方向与流动方向的一致。
（6）补偿器内介质应进行除游离氧和除氯离子处理，氯离子含量不得超过
25PPm。
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（7）补偿器允许不超过1.5倍公称压力的系统水压试验。（8）补偿器安装
完毕进行系统水压试验前，要将管道两端固定，防止内压推力拉伸补偿器。
四.补偿器安装和使用要求
1、补偿器在安装前应先检查其型号、规格及管道配置情况，必须符合设计
要求。
2、对带内套筒的补偿器应注意使内套筒子的方向与介质流动方向一致，铰
链型补偿器的铰链转动平面应与位移转动平面一致。
3、需要进行“冷紧”的补偿器，预变形所用的辅助构件应在管路安装完毕后
方可拆除。
4、严禁用波纹补偿器变形的方法来调整管道的安装超差，以免影响补偿器
的正常功能、降低使用寿命及增加管系、设备、支承构件的载荷。
5、安装过程中，不允许焊渣飞溅到波壳表面，不允许波壳受到其它机械损
伤。
6、管系安装完毕后，应尽快拆除波纹补偿器上用作安装运输的黄色辅助定
位构件及紧固件，并按设计要求将限位装置调到规定位置，使管系在环境条件
下有充分的补偿能力。
7、补偿器所有活动元件不得被外部构件卡死或限制其活动范围，应保证各
活动部位的正常动作。
8、水压试验时，应对装有补偿器管路端部的次固定管架进行加固，使管路
不发生移动或转动。对用于气体介质的补偿器及其连接管路，要注意充水时是
否需要增设临时支架。水压试验用水清洗液的96午睡的好处
氯离子含量不超过25PPM。
9、水压试验结束后，应尽快排波壳中的积水，并迅速将波壳内表面吹干。
10、与补偿器波纹管接触的保温材料应不含氯离子。
补偿器产品分类：QB型球补偿器，DSB-I、II型、单向自导式伸缩补偿器，
JR型通用软管，JZ不锈钢减震波纹补偿器，直埋式波纹补偿器，风道补偿器，
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轴向型外压式波纹补偿器ZW型，铰链横向型JH、万向铰链WJL型补偿器，轴
向型内压式波纹补偿器TB型，三维补偿器，DHB大拉杆补偿器等。
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