波纹补偿器中波纹元件的功能与安全使用技术检验

波纹补偿器由波纹元件及接管（筒节）、导流筒、外护管、端板等相关结构件组成。波纹补偿器（膨胀节、弹性节）主要用于补偿管道的轴向位移及少数补偿管道的横向位移，减震吸噪，具有管系规划简略，易装置，造价低等长处。但在用于大口径管系时因内压推力过大，要特别注意固定支架的强度，避免发作固定支架坍塌现象。波纹补偿器可单独用做轴向补偿或横向补偿，但不宜单独用作角向补偿。波纹补偿器所用的波纹元件又被称作波纹管弹性元件广泛应用于仪表及电动仪表中作为敏感元件、机械设备中作密封元件、也可作为两种介质的隔离装置、在管路中作为温度补偿器、也可用于气动附件及电子工业、真空开关等方面。

波纹补偿器与波纹管密不可分，这种波纹管主要是指用可折叠皱纹片沿折叠伸缩方向连接成的管状弹性敏感元件。波纹管在仪器仪表中应用广泛，主要用途是作为压力测量仪表的测量元件，将压力转换成位移或力。波纹管管壁较薄，灵敏度较高，测量范围为数十帕至数十兆帕。它的开口端固定，密封端处于自由状态，并利用辅助的螺旋弹簧或簧片增加弹性。工作时在内部压力的作用下沿管子长度方向伸长，使活动端产生与压力成相应关系的位移。活动端带动指针即可直接指示压力的大小。波纹管常常与位移传感器组合起来构成输出为电量的压力传感器，有时也用作隔离元件。由于波纹管的伸展要求较大的容积变化，因此它的响应速度低于波登管。波纹管适于测量低压。

关于波纹补偿器的功能性方面，波纹管上的应力是由系统中的压力和波纹管变形所产生的。压力在波纹管上产生环（周向）应力，而在波的侧壁、波谷和波峰处产生径向的薄膜和弯曲应力。不能抗弯的薄壳有时称为薄膜，忽略弯曲而算得的应力则称为薄膜应力。波纹管变形时产生径向薄膜应力和弯曲应力。波纹管在工作时，有的承受内压，有的承受外压，例如波纹膨胀节和金属软管在多数情况下其波纹管承受内压，而用于阀门阀杆密封的波纹管一般情况下承受外压在这里主要分析波纹管承受内压时的应力，波纹管承受外压的能力一般情况下高于耐内压能力。随着波纹管的广泛应用，人们对波纹管的应力进行大量的分析研究和实验验证工作，提出了许多供工程设计使用的计算公式、计算程序和图表。但是，有的方法由于图表或程序繁复使用不方便，有的方法假设条件不是过于简化就是过于理想，难以使用上的稳定，不少方法未能为工程界所接受。

另外，波纹补偿器也会将波纹管作为压力测量仪表中的一种测压弹性元件，它是具有多个横向波纹的圆柱形薄壁折皱的壳体，波纹管具有弹性，在压力、轴向力、横向力或弯矩作用下能产生位移。波纹管在仪器仪表中应用广泛，主要用途是作为压力测量仪表的测量元件，将压力转换成位移或力。波纹管管壁较薄，灵敏度较高，测量范围为数十帕至数十兆帕。另外，波纹管也可以用作密封隔离元件，将两种介质分隔开来或防止流体进入设备的测量部分。它还可以用作补偿元件，利用其体积的可变性补偿仪器的温度误差。有时也用作为两个零件的弹性联接接头等。波纹管按构成材料可分为金属波纹管、非金属波纹管两种；按结构可分为单层和多层。单层波纹管应用较多。多层波纹管，好，应力小，用在重要的测量中。波纹管的材料一般为青铜、黄铜、不锈钢、蒙乃尔合金和因康镍尔合金等。

使金属波纹元件或其它弹性元件产生单位位移所需要的载荷值称为元件的刚度，一般用“K”表示。如果元件的弹性特性是非线性的，则刚度不再是常数，而是随着载荷的增大发生变化。一般工程用的波纹管类弹性元件，刚度允差可限定在+/-50%之内。波纹管的刚度按照载荷及位移性质不同，分为轴向刚度、弯曲刚度、扭转刚度等。在波纹管的应用中，绝大多数的受力情况是轴向载荷，位移方式为线位移。

一般情况下，选用波纹膨胀节的材料应满意下列条件：

（1）、抗拉强度和疲劳强度，波纹膨胀节正常工作。

（2）良好的焊接性能，满意波纹膨胀节在制作过程中的焊接工艺要求。

（3）良好的塑性，便于波纹膨胀节加工成形，且能通过随后的处理工艺（冷作硬化、热处理等）获得足够的硬度和强度。

（4）较好的性能，满意波纹膨胀节在不同环境下工作要求。

有时，用户使用波纹补偿器需要预先对其进行焊接组装。为了波纹补偿器能够供正常的使用，需要对焊接组装后的波纹补偿器进行技术检验，具体的检验内容整理如下。

（1）波纹管直边段内外径的尺寸公关应符合GB1804中H12级要求。

（2）波纹补偿器与管道（或设备）的连接法兰和端管的尺寸及技术要求应符合相应的标准。端管连接时，两端管口应开30度±2.5度的坡口。

（3）波纹补偿器的端管为钢板卷制电焊管时，端管的外接端四周长公差和圆度公差应符合公差表。

（4）波纹管与端管（或法兰）等相连的环焊缝应采用钨极氩弧焊或熔化极氟弧焊，波纹管单层壁厚大于2mm时可采用电弧焊。

（5）补偿器各部位的焊缝不得有裂纹、气孔、夹渣等缺陷，咬边不得大于0.5mm。

（6）波纹补偿器承压焊缝焊接之后，应对承压焊缝进行压力试验，试验压力为设计压力的1.5倍。根据膨胀节的容积大小，保压10-30min，检查膨胀节各部位有无渗漏，受压时波距与受压前波距之比不超过1.15。

（7）外观和几何尺寸的检验。膨胀节两端面同轴度公差；当公称通径小于等于500mm时，为5mm；当公称通径大于500mm时，为公称通径的1%，且小于等于10mm。补偿器两端面与主轴线垂直度公差为公称通径的1%，且小于等于3mm。