外壓金屬波紋管膨脹節(jié)的研究分析

　　金屬波紋管膨脹節(jié)作為管道熱補(bǔ)償元件，在石化、冶金、供熱、電力等領(lǐng)域被應(yīng)用，經(jīng)過不斷探索研究，常規(guī)的膨脹節(jié)設(shè)計計算已趨于成熟。但隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，新的應(yīng)用領(lǐng)域的開發(fā)，對于金屬波紋管膨脹節(jié)應(yīng)用要求不斷提高，相應(yīng)的帶來了許多新的問題。

　　近年來，外壓金屬波紋管在供熱管道中大量應(yīng)用，關(guān)于承受外壓的金屬波紋管的設(shè)計方法，GB12777、EJMA和ASME B31.3等國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中均與承受內(nèi)壓的金屬波紋管相似。但隨著供熱技術(shù)進(jìn)步和節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，金屬波紋管膨脹節(jié)產(chǎn)品口徑逐漸增大，對其補(bǔ)償性能指標(biāo)也不斷提高，外壓金屬波紋管產(chǎn)品的失效時有發(fā)生，并且出現(xiàn)了與內(nèi)壓金屬波紋管有所區(qū)別的失效形式，需要對外壓金屬波紋管進(jìn)一步研究。

　　根據(jù)系列原理分析和理論計算，得出以下結(jié)論：

　　1）在拉伸位移的條件下，外壓金屬波紋管發(fā)生了失穩(wěn)。失穩(wěn)的形式并非平面失穩(wěn)，而是外壓局部失穩(wěn)。

　　2）產(chǎn)生外壓失穩(wěn)的原因是：一方面金屬波紋管側(cè)壁與圓弧連接處受到拉伸變形產(chǎn)生的彎矩和外壓載荷的共同作用，另一方面波峰受到了周向壓應(yīng)力和徑向收縮變形共同作用，使金屬波紋管側(cè)壁與圓弧連接處和波峰出現(xiàn)了局部應(yīng)力集中；

　　3）對金屬波紋管外壓穩(wěn)定產(chǎn)生的拉伸位移范圍目前還無法確定，需要通過試驗數(shù)據(jù)和理論分析進(jìn)一步研究；

　　4）在外壓金屬波紋管設(shè)計中應(yīng)適當(dāng)增加外壓穩(wěn)定性，控制單波拉伸位移量，可參考GB12777-2008中單波額定拉伸位移公式。