讲解波纹补偿器作用及原理

波纹补偿器按是否能吸收管道内介质压力所发生的压力推力（盲板力），可分为无约束型波纹管补偿器和有约束型补偿器；按波纹管的位移型式，可分为轴向型补偿器、横向型补偿器、角向型补偿器及压力平衡型波纹管补偿器。

波纹补偿器的管道固定支架分为主固定支架和次固定支架。波纹补偿器主固定支架要承受产生的压力推力即盲板力、波纹补偿器变形反力、管道摩擦力、风载、重量等载荷以及它们产生的力矩等。波纹补偿器的次固定支架则只要承担除压力推力以外的其它力的作用。

波纹补偿器的主要弹性元件为不锈钢波纹管，依靠波纹管伸缩、弯曲来对管道进行轴向、横向、角向补偿。其作用可以起到：

一、吸收设备振动，削减设备振动对管道的影响。

二、补偿吸收管道轴向、横向、角向热变形。

三、吸收地震、地陷对管道的变形量。

波纹补偿器多用于大口径的管道上，多数用在0200管径以上。波形补偿器不能承受大的工作压力，目前一般均用于。0.15-0.4MPa,大工作压力不超过0.7MPa。这种补偿器常用于压缩空气和半水煤气管道系统，常与螺旋卷管配套使用。波形补偿器一般用液压胀突成形法制造。也可用钢板手工制作或用机械压制成半波，然后将半波组焊成完整的波形补偿器。

介质压力对固定支座轴向力的套筒补偿器为与普通膨胀节相区别，这类补偿器常在"套筒"前冠以"平衡式""压力平衡式""无推力"等定词，其结构型式从介质轴向力的原理上分为旁通式和活塞平衡式及平衡转角式三种。

一、施工安装对波纹补偿器的影响

经对现场安装的波纹补偿器勘查，发现其安装时出现偏斜，造成波纹补偿器受力方向主要不是轴向力，而是偏向力，偏向力对补偿器产生的扭矩，而波纹补偿器管壁较薄抗扭矩能力差，致使补偿器变形。

二、波纹补偿器的布置问题

图纸设计波纹补偿器距、导向支架间距，不符合国标要求。按照要求，在两个固定支座间设置的轴向位移补偿器，宜一端靠近固定支座安装、二导向支座设置。

三、管道水击对波纹补偿器影响

由于蒸汽管道间断运行，管道中产生凝结水不能排出来，冷凝水在蒸汽的压力作用下，会对管壁产生冲击，水击产生的能量释放不出来，终作用在管道保温结构、支架、补偿器及阀门上。弯头处或管道出地处，发生水击情况多，但因管道是刚性的，抗水击，波纹补偿器波纹是柔性体，无法抵御水击瞬间剧增压力波冲击振动，造成破坏。波纹补偿器薄弱的环节是波纹补偿器的波纹，水击的结果造成波纹变形甚至破裂。

四、现场变对波纹补偿器的影响

蒸汽管道施工中在56#支架处遇到障碍，56#管架处的波纹补偿器改成方形补偿器，这两种补偿器的固定支架位置是不同的，施工单位对此没有充足认识，一方面改后的方形补偿器尺寸偏小，另一方面没有重新分布固定支架，致使固定点的间距增大一倍多，即由原来的53m扩大到110m。这样造成管道热胀量过大。固定支架在管道改变走向后，原来不承受压力推力改为承受压力推力或者产生大弯距，支架受力结构形式发生重大变化，处置不当很容易推坏固定支架，导致事故发生。

五、波纹补偿器质量问题

现场使用的波纹补偿器只有产品合格证，没有使用说明书和设备出厂检验报告，波纹管材料材质有可能不符合工作介质、外部环境等工作条件，其性能也不符合现行标准《不锈钢冷轧钢板》GB/T3280-12中NO.2D或NO.2B的要求。

波纹补偿器常常工作在高温高压的环境中，时常会受到具有较不错腐蚀性的介质的作用，而波纹管在制作成形方面又具有自身的工艺，所以成形后的波纹管会有大的应力残余，再加上工作应力和介质压力的作用，波纹管补偿器机体被腐蚀破坏，从而补偿器发生失效。而波纹管补偿器因腐蚀作用发生破裂时，在材料表面却看不到明显的腐蚀痕迹，也没有明显的腐蚀产物。

可以说，应力腐蚀开裂是一种潜在的波纹管破坏形式，通常腐蚀会分为三个阶段发展：先在波纹管的金属表面会出现很微小的坑点，也就是点蚀坑，随着腐蚀程度的增加，加上拉应力的作用，点蚀坑逐渐扩大形成细小的不明显的裂纹，裂纹逐渐扩大，在腐蚀的作用下和拉应力的影响下逐渐扩大呈细长的裂缝；后，在局部产生的集中的拉应力的作用下，裂纹发展加长加深，终导致材料整体发生断裂，波纹管补偿器被破坏，发生失效。

对于奥氏体不锈钢来说有一个敏感化的温度区间。在做固溶处理时，奥氏体不锈钢倘若较长时间的停留在敏化温度区间，奥氏体晶界成分中的碳化铬就会发生沉淀然后析出，这样就会导致奥氏体晶界附近的固溶体中铬的浓度逐渐发生降低直至贫化，从而使晶界区域的含铬量无法达到钝化的需求，导致奥氏体晶界弱化。本文的波纹管补偿器为奥氏体组织形态，奥氏体晶界发生弱化而导致的失效。

波纹管补偿器的工作原理主要是利用自身的弹性变形功能，补偿管道由于热变形、机械变形和各种机械振动而发生的轴向、角向、侧向及其组合位移，补偿的作用具有不怕压、密封、、不怕温度、不怕冲击、减振降噪的功能，起到降低管道变形和提升管道使用寿命的作用。