膨脹節的選型以及支架設置的注意事項

陳 偉，董 立

(中國五環工程有限公司，湖北 武漢 430223)

化工裝置中，輸送介質的管道會隨著介質的溫度而升高，從而引起一定的熱膨脹量，即熱位移。當熱位移無法釋放時，就會在管壁產生很大的應力，應力達到一定水平時，就會對管道支架或設備管口造成破壞?？刂乒芟档奈灰茟κ枪艿缿Ψ治龅闹饕康闹?。吸收熱位移的辦法通常有兩種：(1)通過改變管道走向，增加與熱位移方向垂直的直管段長度吸收掉管道的熱位移，即自然補償；(2)通過增設彈簧和膨脹節等柔性元件，吸收管道的熱位移。自然補償既經濟又穩定，是我們增加管道柔性的首選，但是，當空間有限或管道的溫度較高，所需要的補償量較大時，自然補償無法滿足要求，我們就要考慮選用合適的膨脹節達到我們的補償要求。本文將從膨脹節的選型、支架設置和安裝注意事項分別進行闡述。

1 膨脹節的選型

膨脹節是由一個或幾個波紋管及附屬結構組成，用來吸收管道或設備由于熱脹冷縮引起的熱位移的裝置。膨脹節的種類很多，大致可分為兩類，一是無約束型膨脹節，二是帶限位裝置的拉桿型膨脹節。使用較多的膨脹節有五種：通用型、橫向大拉桿、直管壓力平衡型、曲管壓力平衡型和非金屬膨脹節。

(1)通用型膨脹節由一個波紋管和兩個端接構件組成，通過波紋管的柔性變形來吸收軸向位移和少量的橫向位移，膨脹節本身不能承受介質的壓力推力，壓力推力要由兩側的固定支架來承受。該類型的膨脹節結構簡單，價格低廉，當管道的設計壓力較小時應優先選用此類型膨脹節。

(2)橫向大拉桿膨脹節由兩個波紋管、中間接管和拉桿裝置組合而成，可以吸收任意平面內的橫向位移。位移發生時，大拉桿上的球面螺母繞球面墊圈轉動，同時大拉桿還可以承受一定的內壓推力。當管道的安裝空間有限，橫向位移較大時，我們可以選用此類型的膨脹節。

(3)直管壓力平衡型膨脹節的兩端各有一個工作波紋管，中間由一個平衡波紋管，只能吸收軸向位移，拉桿可以承受一定的內壓推力。當管系的口徑較大，溫度較高時，需要較大的軸向補償量可以選擇用此類型的膨脹節。

(4)曲管壓力平衡型膨脹節有兩個工作波紋管和一個平衡波紋管及一個彎頭組成，既可以吸收軸向位移，又可以吸收橫向位移，拉桿裝置可以承受內壓推力。管道的高空位置彎頭處，既有軸向位移，又有橫向位移時，我們可以選用此類膨脹節。由于曲管壓力平衡型膨脹節昂貴，我們通常選用彈簧和橫向大拉桿的組合代替此類膨脹節。

(5)非金屬膨脹節一般是由復合非金屬材料組成的補償元件與金屬法蘭組成。其中復合非金屬材料由纖維織物、硅橡膠、氟塑料等性能優異的材料結合而成。非金屬膨脹節可以吸收多種向的位移，有效的減少噪音和震動，結構簡單，安裝維修都很方便。為了防止膨脹節的位移過大，減小壓力反力，通常非金屬膨脹節上添加一個拉桿裝置，可以承受一定的內壓推力。當管道的口徑較大，溫度、壓力均較低時，壓縮機和風機的進口以及煙道和煤氣管道通常選用此類型的膨脹節。

2 膨脹節附近的管道支架的設置

管道支架的合理設置是保證膨脹節正常發揮作用的必要條件，不同類型的膨脹節對管道支架也有不同的要求。

對于無約束機構的膨脹節，必須就近設置一個固定支架(機器、容器等設備也可以起固定支架的作用)，承受膨脹節的壓力推力，為了保證膨脹節在規定的方向吸收熱位移，并防止管系失穩，要在膨脹節規定的距離內設置導向支架(第一個導向支架與膨脹節之間的距離應≤4倍管道外徑，第二個導向支架與第一個導向支架的距離要≤14倍的管道外徑)。而且任何兩個相鄰的固定支架之間只能設置一個無約束型膨脹節。

對于帶限位裝置膨脹節，雖然自身可以吸收壓力推力，但是，也要就近設置承重支架，因為膨脹節不能承重，為了防止管系失穩，必要的位置同樣要設置導向支架。

另外，膨脹節的抗扭能力較差，應盡量避免膨脹節受扭。對于復雜的管道系統，可以通過固定支架將管系分解為直管段、L形管段或Z形管段，然后分別進行補償。

3 膨脹節的安裝和試壓注意事項

(1)膨脹節不能承受過多的重量，因此，安裝膨脹節時，需要單獨吊裝，不允許與管道焊接后整體吊裝。

(2)對于有方向要求的膨脹節，安裝時要注意介質的流動方向與膨脹節要求的方向保持一致。

(3)膨脹節周圍要留有足夠的空間，以保證膨脹節在設計的范圍內能自由運動。

(4)膨脹節安裝完畢后，膨脹節上運輸保護機構可立即拆除。對于帶拉桿的膨脹節，將限位裝置調整到規定位置；對于通用型膨脹節，保護拉桿要等到水壓試驗之后才能拆除。

(5)對于補償量很大的膨脹節，可以在管道安裝前，進行預拉伸(或預壓縮)，以減少膨脹節對鄰近支架的彈性反力，同時又能保證膨脹節處于最佳的工作狀態。

(6)對于氣體介質管系上的膨脹節，在進行水壓試驗時，要在膨脹節附近增設臨時的承重支架，防止膨脹節承受載荷過大而損壞。