波紋補(bǔ)償器結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)是依據(jù)GB/T12777-2008《金屬波紋補(bǔ)償器通用技術(shù)條件》及GB150.1——150.4-2011《壓力容器》相關(guān)條款進(jìn)行設(shè)計(jì)核算，參考金屬波紋管結(jié)構(gòu)參數(shù)，預(yù)設(shè)各結(jié)構(gòu)附件尺寸參數(shù)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法計(jì)算各結(jié)構(gòu)附件的承壓能力和各項(xiàng)應(yīng)力，校核計(jì)算結(jié)果是否滿足客戶及標(biāo)準(zhǔn)要求。如不滿足，調(diào)整預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)附件的尺寸參數(shù)，使計(jì)算結(jié)果滿足要求。標(biāo)準(zhǔn)要求波紋補(bǔ)償器的承壓能力要大于產(chǎn)品使用環(huán)境下的設(shè)計(jì)壓力，同時(shí)波紋管的內(nèi)應(yīng)力要小于波紋補(bǔ)償器個(gè)結(jié)構(gòu)附件所用材料在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力。只有這樣，波紋膨脹節(jié)整體的工作狀態(tài)才是安全可靠的。

在設(shè)計(jì)軸向外壓型波紋補(bǔ)償器時(shí)，通常需要設(shè)計(jì)校核的結(jié)構(gòu)附件有波紋管接管、導(dǎo)流筒、外套筒、內(nèi)芯管、環(huán)板運(yùn)輸螺栓等。在設(shè)計(jì)這些結(jié)構(gòu)附件時(shí)，需要考慮的因素很多，如:工作壓力、工作溫度、材料、各結(jié)構(gòu)附件結(jié)構(gòu)尺寸等。在其他條件確定后，波形補(bǔ)償器的規(guī)格越大、工作環(huán)境壓力越大，溫度越高，其結(jié)構(gòu)附件厚度就越大。以下將以DN1000軸向外壓型波紋補(bǔ)償器為例介紹其結(jié)構(gòu)附件的設(shè)計(jì)計(jì)算方法。根據(jù)管系的工況條件:管系工作壓力p=1.6MPa，工作溫度T=150℃。

首先，當(dāng)補(bǔ)償器波紋管用于真空條件或承受外壓時(shí)，除進(jìn)行應(yīng)力和疲勞壽命核算外，還需對(duì)波紋管及其連接的管子進(jìn)行外壓周向穩(wěn)定性校核。

GB150.1——150.4-2011((壓力容器》4-2外壓應(yīng)變系數(shù)A曲線查圖得外壓應(yīng)變系數(shù)A=0.0018;及4-3外壓應(yīng)力系數(shù)B曲線查圖得B=117;預(yù)設(shè)與波紋管相連的接管有效厚度de=16mm,即得:[P]=1.85MPa，筒體許用外壓力[p]為1.85MPa大于波紋管補(bǔ)償器設(shè)計(jì)壓力1.6MPa。故波紋管及與波紋管相連的接管軸向穩(wěn)定性符合設(shè)計(jì)要求，該筒體不會(huì)出現(xiàn)周向失穩(wěn)現(xiàn)象。經(jīng)分析可知，在波紋管尺寸參數(shù)不變的情況下，與波紋管相連的接管的有效厚度越厚，其預(yù)防外壓周向失穩(wěn)的能力越強(qiáng)。即若預(yù)設(shè)與波紋管相連接管的有效厚度不滿足要求，則加厚其有效厚度，重復(fù)上述查圖取值，并重新核算筒體許用外壓力，直至筒體許用外壓力大于波紋補(bǔ)償器設(shè)計(jì)壓力為止。

其次，久安波紋補(bǔ)償器廠家認(rèn)為當(dāng)熱力管道要求保持摩擦損失最小、流動(dòng)平穩(wěn)時(shí);或者介質(zhì)流速較高，可能引起波紋管共振時(shí);或者存在波紋管磨蝕可能時(shí);或者介質(zhì)溫度高，需要降低波紋管金屬溫度時(shí)需要設(shè)置導(dǎo)流筒:根據(jù)GB/T12777-2008標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)套筒的推薦設(shè)計(jì)，為了減少對(duì)補(bǔ)償器沖刷和介質(zhì)流動(dòng)阻力，要求有平穩(wěn)流動(dòng)時(shí)，可以使用導(dǎo)流管。當(dāng)介質(zhì)、流速V>3m/s;通經(jīng)DN>150mm時(shí)，需設(shè)導(dǎo)流管，以防止介質(zhì)高速流動(dòng)引起波紋管的誘發(fā)振動(dòng)。

選擇導(dǎo)流管尺寸(來(lái)自經(jīng)驗(yàn)):當(dāng)DN為1000mm時(shí)，導(dǎo)流管選用材料為Q235、壁厚8=6mm，且根據(jù)補(bǔ)償器實(shí)際使用工況(多熱源聯(lián)合供熱)需要，導(dǎo)流管外徑于進(jìn)出水端管內(nèi)徑間隙小于3mm，可避免由于介質(zhì)流向變動(dòng)而誘發(fā)的振動(dòng)。

再次，軸向外壓型波紋補(bǔ)償器的外套筒和內(nèi)芯管均要受到管道輸送介質(zhì)的內(nèi)壓力，需要設(shè)計(jì)校核外套筒和內(nèi)芯管的承壓能力，根據(jù)GB150.1——150.4-2011《壓力容器》標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)要求設(shè)計(jì)計(jì)算.

根據(jù)金屬膨脹節(jié)的最大外徑，考慮波紋補(bǔ)償器工作時(shí)波紋管與外套筒及內(nèi)芯管的間距不小于25mm(來(lái)自經(jīng)驗(yàn))，取外套筒內(nèi)徑1228mm和內(nèi)芯管外徑1020mm，并將設(shè)計(jì)壓力1.6MPa、焊縫系數(shù)0.85及Q235B材料在150攝氏度下的許用應(yīng)力113MPa代入公式，計(jì)算得:DN1000軸向外壓型波紋補(bǔ)償器外套筒設(shè)計(jì)壁厚為13.31mm、內(nèi)芯管設(shè)計(jì)壁厚為11.36mm，從安全可靠考慮，故最終取DN1000軸向外壓型波紋補(bǔ)償器外套筒壁厚16mm，內(nèi)芯管壁厚12mm。

最后，軸向外壓型波紋補(bǔ)償器，連接外套筒和內(nèi)芯管之間的環(huán)板同樣受到管道輸送介質(zhì)的內(nèi)壓力，也需要設(shè)計(jì)校核其承壓能力，根據(jù)GB150.1——150.4-2011《壓力容器》標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)要求設(shè)計(jì)計(jì)算。