管道膨胀节在内压作用下的失稳情况

管道膨胀节在热力管网敷设中是管道   运行的重要部件。管道膨胀节根据位移形式可基本分为轴向、横向、角向三类，每一类都有各自的优点和缺点，所以   根据不同的使用条件，恰当地选用才能使波纹补偿器正常工作，做到波纹补偿器设计选型经济、合理。

轴向补偿直管段上的膨胀节对沿膨胀节及管段的轴向方向拉伸与压缩进行补偿。膨胀节给出的额定补偿量包括拉伸、压缩位移的总和。

角向补偿管路补偿需要膨胀节作弯曲变形，它们往往是两个或三个角向式膨胀节组合使用，实现直线补偿。铰链型补偿器在结构上由波纹管、活动铰链、销轴组成。该补偿器可在同一平面内作角向偏转，因此可吸收管道在同一平面内的角位移。

热力管网两固定点之间的较大长度是由管道失稳条件决定的，它与管径的大小及补偿器的补偿能力有关，一条管线无论如何复杂都可以通过设置固定支座将其分割成若干形状相对简单的独立管段，如直管段，L形管段，Z形管段等。管道膨胀节补偿器的计算应从以下几方面着手。

管道膨胀节应力验算补偿器在内压作用下的失稳包括两种情况，即平面失稳和轴向柱状失稳。

A、平面失稳表现为一个或几个波纹的平面相对于波纹管轴线发生转动而倾斜，但其波平面的圆心基本在波纹管的轴线上。这是由于内压产生的子午向弯曲应力和周向薄膜应力的合力超过材料屈服强度，局部出现塑性变形所致。

B、柱失稳波纹管的波纹连续地横向偏移，使波纹管偏移后的实际轴线成弧形或S形（在多波情况下呈S形）。波纹数太多，波纹管   长度L跟内径d之比（L/d）太大造成的。为避免失稳情况发生，对管道应进行应力验算。

热力管道的热伸长量通常按下式计算：Δx=α(t1-t2)L其中：Δx —— 管道的热伸长量，mm；α —— 钢管的线膨胀系数，mm/(m ℃)， t1 —— 管内介质温度，℃，管内介质指蒸汽、热水、过热水等； t2 —— 管道安装时的温度，℃， L —— 管道计算长度，m。计算管道热伸长量，是为了确定补偿器的所需补偿量，或验算管道因热伸长而产生的压缩应力，所以对于管道的热伸长量应计算其较大值，即取冷态安装条件的较低温度和热态运行条件的较高温度之间的较大温差。由于管网安装的气候条件差异很大，因此t2不应有统一的取值，应根据当时的气候条件和施工环境，确定适当的管道安装温度。