由于季節的變化和輸送介質(zhì)高于常溫,管道會(huì )發(fā)生脹縮,長(cháng)度也會(huì )發(fā)生變化。當溫度較高或管道較長(cháng)時(shí),上述因素會(huì )導致管道破裂超過(guò)木體的極限應力,甚至損壞連接的設備和支架。因此,有必要采取補償措施,降低熱膨脹和冷縮引起的應力,使熱應力降至管道的許用應力,以保證管道的穩定和安全。
目前,天然氣管道的補償器種類(lèi)繁多。設計人員必須充分了解各種補償器的特性,能夠正確選擇合適的補償器。
為了減小管道的熱應力,通常在管道之間安裝補償器,或利用木體彎曲自動(dòng)補償。在管道配置中,應優(yōu)先采用管道彎曲的自然補償,這是采用管道長(cháng)度變化自補償的最佳方式。當自然補償不能滿(mǎn)足要求時(shí),可以設置補償裝置。
1、管道自動(dòng)補償
它是利用管道敷設時(shí)的自然彎曲來(lái)吸收管道的熱伸長(cháng)變形,常見(jiàn)的有L型或Z型。L形和Z形補償器(也稱(chēng)為自然補償器)可由管道中的彎頭組成,安裝方便。在管道施工中,應充分利用這兩種補償器補償熱膨脹,然后再考慮其他類(lèi)型的補償器。
自動(dòng)補償的優(yōu)點(diǎn)是可以節省補償器,缺點(diǎn)是管道變形時(shí)會(huì )產(chǎn)生側向位移。
2、方形補償器
方形補償器廣泛應用于碳鋼、不銹鋼管道和有色金屬管道。它由四個(gè)900彎頭組成,可采用冷彎法或熱彎法,也可采用起皺彎頭。
方形補償器具有制造方便、軸向推力小、補償量大、運行可靠、密封性好、無(wú)需定期維護等優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是單支腿較長(cháng),占地面積大,需要增加管架,管徑較大時(shí)不宜使用。
3、填料補償器
填料式補償器又稱(chēng)套管膨脹節,分為鑄鐵和鋼。填料補償器的工作原理是當管道受熱脹縮時(shí),大小套管相對運動(dòng)以吸收膨脹長(cháng)度。填料與套管之間的摩擦產(chǎn)生反推力,反推力與管道內壓力成正比,但與管道變形無(wú)關(guān)。安裝時(shí),填料補償器的大小套筒兩端都有一個(gè)支點(diǎn),一個(gè)固定,一個(gè)滑動(dòng)。
這種補償器占地面積小,安裝簡(jiǎn)單,流體阻力小,耐腐蝕,補償能力大。適用于溫差大、內壓低、介質(zhì)泄漏的管道。常用于常壓輸氣管道。
4、鼓型補償器
鼓形補償器安裝簡(jiǎn)單,流體阻力小,補償能力小,強度弱。一般用于大直徑、低壓、怕泄漏的介質(zhì),常用于高爐煤氣輸送。卷筒式補償器應布置在兩個(gè)單件支架之間,間距不大于6m,一般布置在兩個(gè)固定支架之間。
鼓形補償器的優(yōu)點(diǎn)是制造簡(jiǎn)單,投資少,缺點(diǎn)是耐腐蝕性差。
5、波紋補償器
目前,最常用的燃氣管道是不銹鋼波紋管補償器。波紋補償器的主要部件是波紋管,其主要性能包括:補償、彈性剛度、抗壓強度、穩定性、疲勞強度等。
一般來(lái)說(shuō),波紋補償器要求滿(mǎn)足強度、穩定性和疲勞壽命。補償越大,剛度越好。波紋補償器的允許補償容量一般按最大補償容量的1/2^-2/3計算。為了防止橫向突出,波紋補償器的波數不宜過(guò)大。一般情況下,通常使用1-4波,因為過(guò)多的波數會(huì )破壞對稱(chēng)變形。
如果環(huán)境溫度高于零補償溫度,應進(jìn)行預壓縮。如果環(huán)境溫度低于零補償溫度,則應預拉伸。
波紋補償器一般采用奧氏體不銹鋼(如1Cr18Ni9Ti、ocr18ni11)和碳鋼??蛇x用特種合金、高溫合金、高鎳合金等金屬材料,也可選用硅橡膠、氟橡膠等復合非金屬材料。這是燃氣管道補償中應用最廣泛的補償器,也可應用于蒸汽、熱水、氧氣、氮氣等非腐蝕性介質(zhì)的管道系統。
天然氣管道補償器種類(lèi)繁多,各有優(yōu)缺點(diǎn)。因此,在選擇補償器時(shí),除了要有良好的補償能力外,還要考慮其它因素,如其可靠性、密封性、推力大小、占用空間、安裝難度等。只有權衡利弊,仔細比較,才能為管道選擇合適的補償器。
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