金属补偿器标准性能及疲劳寿命的设计

金属补偿器标准性能有两种：其中一种是为使用性能，如耐压、耐温、耐疲劳和弹性补偿等；另一类，如刚度、面积等，它们不是使用所需要的，但它们对管系的设计及金属补偿器的使用有重要影响，所以对它们都要了解。

补偿器在管道中工作，要承受的压力（内压或外压），这就要求金属补偿器有足够的耐压能力。它通过设计和实验，确定出合理的结构参数。设计确定的耐压能力是设计压力。由于补偿器是系列产品，是按公称通径和公称压力分成系列。在大多数情况下它的设计压力就按公称压力0.25、0.6、1.0、2.5……（MPa）系列分档。只有少数在公称压力系列之外按要求压力设计产品。在管系设计中，设计者根据实际需要确定管道高工作压力，然后选用所需补偿器的公称压力。

补偿器的补偿能力

补偿器的补偿能力源于波纹管的弹性变形，有拉伸、压缩、弯曲及它们的组合变形。补偿能力的大小，由设计者根据需要确定，体现到产品即为规定的额定补偿量，即表示在条件下具有的大补偿能力。不同类型的补偿器补偿形式不同，主要有轴向、横向、角向及它们的组合补偿。

补偿器的耐温能力

补偿器的耐温能力主要取决于波纹管材质的耐温性能。补偿器的使用温度低为-96℃，高达1000多℃。它需要有各种耐温能力的金属材料来满足使用要求。但材料的耐温能力是有限的，靠材料本身解决这样大温度范围的耐温同题是不可能的，还要采取其它措施提高膨胀节的使用温度。大多数波纹补偿器的工作温度在400℃以下，碳素结构钢、低合金结构钢和奥氏体不锈钢等材料能够胜任。

补偿器的使用寿命

寿命是波纹补偿器在给定工作条件下满额定位移疲劳次数。由于影响寿命的因素较多，对寿命的确定应当严格，除了设计计算中给出足够的系数外，还要通过实验给。补偿器给出的额定寿命以2~5倍的平均实验寿命。

补偿器的刚度

波纹补偿器的刚度就是波纹管的刚度。这里只提补偿器的整休刚度按变形形式可分为轴向刚度、横向刚度、角向刚度。在补偿器中涉及到刚度的计算有自振频率、柱稳定性和管系中的弹性反力。

补偿器的面积

面积对于波纹补偿器没有使用意义，只能带来麻烦。因内压作用于面积会产生较大的轴向推力。一个DN500，内压16MP的膨胀节将产生37xl04N的轴向推力。轴向补偿器内压引起的推力作用于固定支架。横向、角向补偿器内压推力要由拉杆、铰链平衡。

金属波纹补偿器的平均疲劳寿命根据公式(3-1)进行估算，该公式用于预测奥氏体不锈钢成型态金属波纹补偿器在低于4250C温度下的平均疲劳寿命。由于对于非常低或非常高的循环所获得的数据有限，只适用于平均疲劳寿命(Nc)在10-10之间。

金属波纹补偿器疲劳寿命的设计

根据此函数我们可以绘制出图3-1“应力幅值一平均疲劳寿命”曲线

金属波纹补偿器应力曲线

该曲线是奥氏体不锈钢成型态波纹管工作在1 _50℃时的平均疲劳寿命曲线。从图中我们可以清楚地看出应力幅值与平均疲劳寿命的关系，子午向总应力范围(at)越高，平均疲劳寿命(N})就越低。同时，可以这样一个结论:金属波纹补偿器的疲劳寿命取决于应力的大变化范围(at)，相比之下，大应力幅(6W66)的影响要小得多。从例1中的计算值中可知:因位移所产生的应力，在大应力变化范围中占很大的比例(7 8 070)位移越大，金属波纹补偿器的疲劳寿命就越小。所以，在金属波纹补偿器的设计计算中，设计人员就需要对产品前提下的额定补偿量和设计疲劳寿命进行不断的优化，在产品能够满足寿命要求的，尽可能地提高额定补偿量，使产品具有较高的性能价格比。

金属补偿器安装方法大全：

1.金属补偿器在安装前应先检查其型号、规格及管道配置情况，须符合设计要求。

2.对带内套筒的补偿器应注意使内套筒子的方向与介质流动方向一致，铰链型补偿器的铰链转动平面应与位移转动平面一致。

3.需要进行“冷紧”的补偿器，预变形所用的辅助构件应在管路安装完毕后方可拆除。

4.严禁用波纹补偿器变形的方法来调整管道的安装超差，以免影响补偿器的正常功能、降低使用寿命及增加管系、设备、支承构件的载荷。

5.在金属补偿器的安装过程中，不允许焊渣飞溅到波壳表面，不允许波壳受到其它机械损伤。

6.管系安装完毕后，应尽快拆除波纹补偿器上用作安装运输的黄色辅助定位构件及紧固件，并按设计要求将限位装置调到规定位置，使管系在环境条件下有充分的补偿能力。