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金属波纹膨胀节在供热直埋管道中的设置 |
金属波纹膨胀节在供热直埋管道中的设置
作 者：王绪茂（青岛建筑工程学院)
[摘要]介绍了在供热直埋管道中金属波纹膨胀节(波纹管)的特点、补偿类型及其优缺点和设置步骤及在设计使用时应注意的事项。
1 引 言
金属波纹膨胀节(波纹管)也称波形伸缩器，是近十几年来国际上广泛使用的一种管道补偿构件。近年来，这一新型构件开始在我国不同领域广泛应用。供热管道的直埋技术由于其先进和施工成本低等优点而被广泛采用，直埋管道的补偿方法及其补偿器也随之被开发。用于直埋管道补偿的波纹膨胀节(波纹管)，以其易安装、体积小、占地面积小、补偿量大等特点而较之传统的"π"型等补偿器显示出明显的优势。
波纹膨胀节(波纹管)产品的设计生产涉及材料学、力学、热力学等多种学科，是一个复杂的弹性力学问题。目前国外提出的理论和经验方法很多，各种方法之间差异较大，与实际经验之间的差距有时更大。这就给产品的设计带来了问题。实际上，国内目前各制造厂所采用的设计方法也不尽相同，因而设计结果差异甚远。特别是用直埋供热管道中的波纹膨胀节(波纹管)差别就更大。为避免造成不必要的浪费，甚至导致工程事故的发生，了解、掌握供热直埋管道波纹膨胀节(波纹管)的特点、补偿类型、设置步骤及注意事项便是本文的目的。
2 直埋式波纹膨胀节(波纹管)的特点
尽管直埋式波纹膨胀节(波纹管)与用于架空和地沟内的普通波纹膨胀节(波纹管)其作用是相同的，都是用来补偿因受热而引起的管道膨胀，并且其制造材料均为不锈钢。但是，直埋式波纹膨胀节(波纹管)与普通式波纹膨胀节(波纹管)决不能混同。普通式波纹膨胀节(波纹管)不能浸泡在污水中，更不能直接埋在泥土。因为普通式波纹膨胀节(波纹管)是不锈钢波纹与碳钢经氢弧焊焊接而成，当其浸泡在污水或直埋在泥土里中的氯离子含量超过 -定数量时，将在不锈钢与碳钢焊接的接口处产生电化学腐蚀，加速焊口的破坏降低使用寿命，使波纹膨胀节(波纹管)报废。而直埋式波纹膨胀节(波纹管)由于采取了使膨胀节(波纹管)与积水隔绝的措施，从而实现了全直埋，使波纹膨胀节(波纹管)与管道的使用寿命相同。
3 直埋式波纹膨胀节(波纹管)的类型
直埋式波纹膨胀节(波纹管)按补偿方式分，主要有如下三种。
3.1 一次性直埋膨胀节(波纹管)
一次性直埋膨胀节(波纹管)结构型式见图1。其工作原理是将该种产品装在管道上后，给管道加热到要求的温度，管道热伸长，波纹膨胀节(波纹管)被相应压缩，在此状态下将外套4在A环缝处密封焊接，补偿器成为刚性整体，不再有补偿能力。工作中则由管路的拉伸一压缩弹性变形进行补偿，所以实质上对于管道是属于无补偿直埋。用这种方法波纹膨胀节(波纹管)只补偿了该段管路在设计温差下产生变形总量的一部分，它的作用只使管路工作中拉伸一压缩的平衡点处在设计温差下变形总量的中点。使拉伸、压缩应力基本相等，起降低管路拉伸或压缩变形应力的作用。
这种类型的波纹膨胀节(波纹管)一般补偿量小，无寿命要求，无疲劳失效问题，管路不需滑动支架，造价也低。但施工中需给管路加热和补偿器A处环焊缝的焊接，增加了施工难度。
3·2 自由补偿直埋波纹膨胀节(波纹管)
自由补偿直埋波纹膨胀节(波纹管)如图2。这种结构使波纹管在外壳4的保护下实现自由伸缩补偿，其他性能与非直埋波纹膨胀节(波纹管)相同。这种补偿器与一次性直埋补偿器比，管道变形应力小、安装简单，膨胀节(波纹管)有抗弯能力可不考虑管道下沉的影响。缺点:由于是直埋地下，要求补偿器与管道同寿命，寿命一般不低于20年;体积较大，造价高。
3.3 井置式波纹膨胀节(波纹管)
井置式波纹膨胀节(波纹管)如图3。这种波纹膨胀节(波纹管)是管道直埋补偿器设在井内实现自由补偿的。由于管道埋在地下随土层下沉，使管道轴线对波纹膨胀节(波纹管)轴线产生较大偏离，严重的会使波纹膨胀节(波纹管)损坏。故应对管道增加一个滑动支座，井壁做第一个滑动支座，再增加滑动支座6。支座距离井壁14D。这样即使土层下沉也不会引起管道对波纹膨胀节(波纹管)的偏离。
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