管道补偿器基础知识.ppt

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1、一、补偿器的合理选用,原因管道敷设：常温输送介质 温度变化：管道热胀冷缩合理选用：安全性；经济性；美观程度,补偿器的合理选用管道分类,根据介质及状态：热力管道；燃气管道；气体管道；油品，化学药品等液体管道；粉尘等混合态管道根据压力：低压，中压，高压,补偿器的合理选用管道敷设方式,地上架空敷设：低支架敷设；中支架敷设；高支架敷设；地下敷设：通行地沟敷设；半通行地沟敷设；不通行地沟敷设；直埋敷设,补偿器的合理选用管道补偿方式,方形（门形）补偿器-弯L型和Z型补偿器-自然补偿填料式（套筒式）补偿器 波纹补偿器 优点：结构紧凑，占地面积小，补偿量大，适用范围广。,补偿器的合理选用波纹补偿器分类,按安装

2、补偿器后固定支座是否需承受盲板力分约束型和非约束型补偿器。非约束型：通用型（含减振型）、外压型、小拉杆横向型、直埋型、串式通用型等。特点：固定支架承受所有受力和力矩,通用型膨胀节,复式自由型膨胀节,串式膨胀节,补偿器的合理选用波纹补偿器分类,约束型：大拉杆横向型、角向型、角向横向型、万向角型、万向横向型、直管压力平衡型、曲管压力平衡型、旁通压力平衡型等。特点：自身结构吸收盲板力，固定支架受力小。,大拉杆复式膨胀节,铰链型膨胀节,万向铰链型膨胀节,曲管压力平衡型膨胀节,直管压力平衡型膨胀节,二、管线选型,固定支架主固定和次固定主固定支架位置主固定支座是安装在具有一个或几个无约束波纹补偿器的管系上

3、 管线盲端；弯头；分支；变径；阀门。设备可以同时作为固定支架受力计算F=F盲板力+F弹性力+F摩擦力+F其他+M,管线选型,次固定支架：需承受除盲板力外主固定支座所承受的所有载荷。F=F弹性力+F摩擦力+F其他+M,管线选型,管线分割通过固定支架分割成5种基本类型一维管线：直线；门型管线二维管线：L管线；平面Z管线三维管线：空间Z管线,管线选型,直管线设置主固定支架：TB，TCB，WDB不能设置主固定支架：ZPB，ZPP,管线选型,门管线2DHB，3JB或4JB,管线选型,L Z管线允许管线变形：DHB，两个JB不允许管线变形：QPHB，三个JB,管线选型,三维 Z管线允许管线变形：DHB，两

4、个WJB不允许管线变形：QPHB，一个JB+两个WJB,补偿器选型图,管线选型,导向支座：保证波纹补偿器沿轴线方向位移，并防止管路失稳，水平管线导向支座还可承重。导向支座的典型设置：,管线选型,滑动支座用于带横向位移和偏转的管段时，除沿轴线方向位移外，还应在横向留出合适的附加裕量，以允许补偿器一定幅度的横向位移和偏转。,三、补偿器设计的基本要素1.设计依据,EJMA 1998ED A2000GB/T12777-1999ASME SEC-1 APPENDIX 26ASME B31.3ASME B31.1GB16749-1997,三、补偿器设计的基本要素 2.设计条件,1设计温度2设计压力3介质4

5、介质的流速5补偿量和疲劳寿命（当存在两种或两种以上的工况时，应进行疲劳累积）6刚度要求7固定支座受力要求8接口尺寸及连接形式9外保温情况,四、波纹管材料的合理选用,主要选择依据：介质特性 波纹管常用材料：18-8型不锈钢、800系列和600系列高温合金，其他特殊合金材料等,波纹管材料的合理选用（续）,不锈钢包括304，304L，316，316L，321，310s等304：在氧化性酸和大气、水、蒸汽等介质中耐腐蚀性好，焊接或敏化时有晶间腐蚀倾向，使用温度：-196600。304L：含碳量低，耐晶间腐蚀和点蚀，使用温度：-196425316：总体耐腐蚀性及抗高温氧化性比304高，使用温度：-196

6、600。316L：含碳量低，耐晶间腐蚀和点蚀，使用温度：-196425321：抗敏化腐蚀能力强，使用温度：-196600。310s：耐高温氧化性高，使用温度：6001000。,波纹管材料的合理选用（续）,高温合金800系列：incoloy800（铁镍铬合金），广泛应用于需要耐腐蚀场合，具有高强度和高抗氧化性，推荐温度：-196 593；800H，800HT可适用于593-1000以上。Incoloy825（铁镍铬合金），广泛应用于各种需要耐酸碱腐蚀场合，具有高强度和高抗氧化性，推荐温度：-196 593；综合性能好600系列：Inconel625（镍基合金），广泛应用于强腐蚀场合，具有高强度和

7、高抗氧化性，推荐温度：-196 1095；综合性能极好Inconel600（镍基合金），广泛应用于强腐蚀场合，具有高强度和高抗氧化性，推荐温度：-196 1095；综合性能好，但不宜用于苛性碱类场合。,波纹管材料的合理选用（续）,其他合金Monel合金：耐盐酸类卤族酸及碱性，推荐温度：-196 538 哈氏合金：耐氧族元素酸类优。钛及钛合金：ABS、氯碱等特殊行业（耐有机强酸）SMO254：耐海水,波纹管材料的合理选用（续）,复合材料不锈钢内衬PTFE，可以有效防止各种酸碱腐蚀场合，推荐温度：-20 120，推荐压力：1.0MPa,五、波纹补偿器使用与维护,波纹膨胀节的缺点：不宜，不易维修1产

8、品选型阶段：选型与合理的管系支撑体系的关系。支撑体系不合理后果严重，补偿器会首遭破坏。2产品设计阶段：设计参数准确，不能低，不宜过高 参数低-强度不够，补偿量不够 过高-稳定性降低，提高造价,波纹补偿器使用与维护,3 补偿器储存运输安装储存地：不拥挤，清洁干燥，环境无害运输固定装置可靠；吊装谨防碰撞，大型产品使用专用吊耳；吹扫盘管，报警管等突出部件与波纹管同样属于易损件，不得碰撞。安装完毕应及时松开运输固定装置，防止因环境温度变化造成的热胀冷缩抗扭转,补偿器安装-预拉伸,对补偿量很大的波纹补偿器，宜在管道安装前，进行预拉伸（或预压缩），以减少波纹补偿器对支座的弹性反力，同时使波纹补偿器处于最佳

9、工作状态（可提前在出厂前进行）。预拉伸（或预压缩）的计算方法：X：预拉伸（或预压缩）量，+表示拉伸，-表示压缩X：最大轴向补偿量T：安装时的环境温度TD：管道最底温度TG：管道最高温度简易计算方法：X=1/2 X,补偿器安装-预冷紧,对于横向型、角向型、万向型等用于管线横向补偿的波纹补偿器，应根据配管要求和补偿量的大小考虑50%“冷紧”或100%“冷紧”方式安装，前者可减少50%弹性刚度力并提高波纹补偿器所在管线的稳定性，后者主要用于系统压力较高补偿量又较大的场合，其目的是使波纹管在工作时处于直线状态，提高波纹补偿器所在管线的稳定性。,波纹补偿器使用与维护4补偿器测试,试验压力不得超出膨胀节制

10、造商提供的试验压力大口径地上敷设管道水压试验时，补偿器需要增加支撑。,波纹补偿器使用与维护5补偿器典型破坏原因,运输贮存不当安装方法不当支撑体系不当或使用中固定支架受损波纹管腐蚀系统超压或超变形振动损害（含冲蚀）波腔异物积聚,六、波纹膨胀节在炼油和化工行业中的应用部位,油品行业主要分为贮运和炼制两部分，贮运系统由罐区、装卸油栈台、油泵房、油码头、铁路系统、运油车辆和诸多管线组成。炼制系统主要是炼油厂，一般有常减压系统、催化裂化系统、吸收稳定系统、加氢系统等。,膨胀节在储运系统中的主要应用部位,罐区 油码头,罐区用膨胀节的应用特点,罐区内补偿器按作用一般分为两类：一种是抗震用，一种是油品或伴热线

11、热补偿用。抗震用补偿器一般采用大拉杆形式。主要吸收储罐的地基沉降、温度变形、安装偏差及地震引起的附加位移或沉降等。罐区的伴热管线有时也需设置一些补偿器，设计选用类似于普通热网管线。,膨胀节在罐区的应用,罐区设置膨胀节的注意事项,罐区内轴向位移通常由自然补偿吸收，若补偿困难时，通常用TB型、ZPB型等波纹补偿器。罐前阀不宜设置独立支撑，如需要设置时宜与罐基础成一整体。如果有两个或两个以上的罐和罐群且其各罐前工艺管线不是独立系统时，或罐前管线工艺流程处于带压状态时，应在波纹补偿器后设置控制阀。在罐前阀经常处于密封状态的管线上应在波纹补偿器所在管线上设置泄压装置，特别是轻质油层。重油或原油管线可能会

12、发生沉积及结焦现象，通常不推荐采用ZPP型。如果管线需要扫线，补偿器选型必须考虑扫线工况。,油码头用膨胀节的作用,油码头上补偿器通常有以下作用:是吸收船满空载、涨落潮,以及从船上向硬管过渡时产生的各种位移；吸收重质油管线因伴热而引起的位移以及伴热本身的热位移；吸收长直管线由于热胀冷缩所产生的位移。,波纹膨胀节在炼油及化工中的常用装置,常减压装置催化裂化装置反再单元、能量回收单元、吸收稳定单元、脱硫单元、火炬放空单元、紧急烟气放空单元、蒸汽系统等硫磺回收装置乙烯、聚乙烯、聚丙稀、苯乙烯装置等,常减压装置常用膨胀节类型,铰链型、万向铰链型膨胀节大拉杆型膨胀节曲管压力平衡型膨胀节设计压力需考虑吹扫压

13、力，波纹管材料常用316L。,催化裂化装置常用膨胀节类型,铰链型、万向铰链型膨胀节大拉杆型膨胀节曲管压力平衡型膨胀节通用型膨胀节四连杆膨胀节通常由于介质具有较强的腐蚀性，波纹管材料通常用Inconel 625，Incoloy 800H，Incoloy 825等高镍合金材料。根据需要设报警装置。,火炬放空单元、紧急烟气放空单元,特点 温度压力相对低，但有流阻要求结构设计特点 设计压力需考虑吹扫压力，结构应简单，缩径少波纹管选材 波纹管材料常用316L。常用产品类型 TB，DHB，JB，ZPB等,硫磺回收装置常用膨胀节类型,通用型铰链型、万向铰链型膨胀节大拉杆型膨胀节用于此处的膨胀节需耐硫、硫化氢

14、的腐蚀。波纹管材料用Incoloy825或316L，波形参数根据腐蚀情况做特殊设计。,乙烯、聚乙烯、聚丙稀、苯乙烯装置等化工装置常用膨胀节类型,铰链型、万向铰链型膨胀节大拉杆型膨胀节曲管压力平衡型膨胀节通用型膨胀节膨胀节需根据化工装置的介质的特点选择合适的波纹管材料，设计波纹管的参数，并根据需要增加特殊装置如：报警装置，吹扫装置等。,石化行业膨胀节的常见腐蚀现象,应力腐蚀晶间腐蚀点蚀露点腐蚀缝隙腐蚀,应力腐蚀的机理及对策,机理应力+腐蚀环境应力=成型应力+工作应力对策选材：增加含Ni量热处理：固溶处理,晶间腐蚀的机理及对策,机理工作温度在敏化温度范围内：470870（奥氏体不锈钢）贫铬理论对策

15、选材：低碳，加Ti、Nb热处理：固溶处理,点蚀的机理及对策,机理波纹管材料表面的局部缺陷局部腐蚀介质浓缩对策选材：增加Mo消除波纹管表面的局部缺陷,露点腐蚀的机理及对策,机理隔温层过厚导致波纹管表面温度过低外部温度过低导致波纹管表面温差过大内部介质温度波动风霜雨雪的袭击对策根据应用部位的实际温度合理地设计隔温层厚度设计外保温结构,缝隙腐蚀的机理及对策,机理存在缝隙结构在缝隙结构处腐蚀介质的浓缩对策合理的设计结构，避免存在缝隙,石化常用膨胀节的结构特点,复式产品带四连杆：均分位移；防止高空振动；承担自由段重量内隔热和外保温综合考虑：保持波纹管工作温度相对稳定柔性密封结构报警装置：易燃易爆剧毒介质

16、及重要装置外防护罩：防止雨雪及外部碰撞,比例连杆型（四连杆）膨胀节,我公司的专利产品，专利号：ZL98 2 25864.X比例连杆（四连杆）结构的作用传递管道重量，避免管道重量加到波纹管上产生过大的工作应力。均分位移，使复式结构的波纹管变形一致，使得两组波纹管的寿命一致。比例连杆（四连杆）结构的设计比例连杆（四连杆）结构的强度及刚度计算,四连杆膨胀节,平面四连杆的工作状态,空间四连杆的工作状态,柔性密封结构,我公司设计的专利结构，专利号：ZL98 227613.3作用在内衬结构的膨胀缝处，增设一个不锈钢柔性密封结构，在保证膨胀节正常变形条件下，有效地防止膨胀节在变形时易出现的窜风现象及介质中的

17、催化剂进入波纹管。,柔性密封结构,外保温结构,带隔热结构的高温膨胀节,我公司膨胀节的应用,我公司膨胀节的应用,我公司膨胀节的应用,油码头膨胀节业绩,大连新港油码头装置锦州油码头长输管网锦西油码头装置福州炼油厂油码头装置湛江东兴油码头装置大连寺而沟油码头装置福建油码头装置金陵石化油码头装置,催化裂化装置用膨胀节部分业绩,苏丹喀土穆炼油厂180万吨/年催化裂化装置大庆化学助剂厂180万吨/年ARGG装置用膨胀节中石化天津分公司120万吨/年催化裂化装置乌石化炼油厂120万吨/年催化裂化装置哈尔滨炼油厂120万吨/年催化裂化装置天津大港炼油厂120万吨/年催化裂化装置中石化金陵天津分公司120万吨/年催化裂化装置中石化扬子天津分公司120万吨/年催化裂化装置燕山石化东方红炼油厂300 万吨/年催化裂化装置,催化裂化装置用膨胀节业绩（续）,石家庄炼油厂120万吨/年催化裂化装置任丘炼油厂120万吨/年催化裂化装置新疆克拉玛依炼油厂40万吨/年催化裂化装置江苏淮阴清江炼油厂60万吨/年催化裂化装置镇海炼油厂300万吨/年催化裂化装置广州石化炼油厂120万吨/年催化裂化装置锦西炼油厂120万吨/年催化裂化装置海南280万吨/年催化裂化装置沧州炼油厂120万吨/年催化裂化装置齐鲁石化胜利炼油厂120万吨/年催化裂化装置,谢谢大家！,