烟气管道膨胀节

1、 催化裂化装置烟气管道膨胀节波纹管的基本变形类型.轴向变形；（伸长或缩短）：图14.角变形：图15图15 角位移（单式膨胀节）图14 轴向位移（单式膨胀节）.横向变形：图16图16 横向位移（单式膨胀节）（三）波纹管材质选用原则：过去蜡油催化波纹管材料多选用0Cr18Ni9Ti 或0Cr17Ni12Mo2Ti已基本可满足要求，现蜡油催化多改造成重油催化，掺渣比例逐渐增大，操作温度提高，操作条件苛刻，原料中氯化物、硫化物增多，烧焦强度增高，导致烟气中NO，NO2，SO2，SO3产生，介质腐蚀性大增，致使蜡油催化中工作很好的波纹管在改为重油催化后很快腐蚀穿孔、应力腐蚀开裂和腐蚀疲劳断裂破坏。参照国

2、外相关公司重油催化波纹管选材，选用抗高温和抗腐蚀性能都特好的INCONeL625或1NCOLOY825。（四）波纹管内压力产生的盲板力影响波纹管轴向膨胀节的使用：管道的盲板力：封闭容器内，介质压力作用到封头内壁，将产生使封头分开的力此力大小等于容器横截面积乘压力称之为盲板力。压力管道两端总是与伐门、设备、机器相连，有起止端，压力当然也作用到管线起止端，这就是盲板力，此力大小也等于管道横截面积乘压力。其作用是轴向拉伸管线，当管线上插入膨胀节后，此力就作用在膨胀节上。若不想让此力作用在膨胀节上，就必须在膨胀节两端的管线上设计能承受此力，并有足够大刚度的固定支座。但这个盲板力常被有些人员所忽视或不理

3、解而产生一系列错误的判断和结论。管道盲板力对波纹管的破坏作用，将波纹管波谷外胀，波纹管鼓胀、拉长、拉直、破裂，管线的固定支架推歪、推弯、推倒、开裂；管线从支架上被推吊下来。盲板力限制了轴向和复式自由型膨胀节的使用，非约束型膨胀节只能在下列条件下使用： （）低压，小直径管道（）固定支架刚度可设计得很大的低空管道。由于波纹管内压力所产生的巨大的盲板力，所起的破坏作用，使轴向膨胀节不能在压力高，直径大，难于设计大刚度固定支座的管线中使用，在限制波纹管轴向膨胀节使用的同时，另一类经过精心思考，而可用在迂迴补偿方案中的约束型膨胀节就诞生了，这就是大家常看见又不太理解的，铰链、大栏杆、压力平衡等类的膨胀节

4、产生并得到广泛的成功应用。（五）单个波纹管膨胀节.轴向膨胀节：图17 用于吸收轴向变形和少量横向变形，盲板力和弹性反力外传。波纹管外的螺栓是安装运输时保护波纹管用的，叫装运螺栓安装运输过程不能松动、拆除，但在安装焊接完毕后烘炉前必须将内外螺母后退到头。 图17 轴向型膨胀节.铰链膨胀节：图18 能吸收单一平面的角位移和铰链板间的轴向变形，内压力产生的盲板力，由环板、立板、铰链板、销轴吸收不外传，角变形引起的波纹管弹性反力外传。波纹管外的螺栓叫装运螺栓，是安装运输保护波纹管用的，安装运输过程不得松动、拆除；但在安装焊接完毕后，烘炉前必须拆除。铰链膨胀节无单独完成管线热补偿的能力，二个或三个铰链膨

5、胀节联合使用。热补偿效果特优良。图18 单式铰链型膨胀节.万向铰链膨胀节：图19 可吸收多平面内的角变形和铰链板间的轴变形，盲板力由环板、立板、平衡环、铰链板、销轴吸收不外传，角变形引起的波纹管弹性应力外传，波纹管外的螺栓叫装运螺栓。是安装运输保护波纹管用的，安装运输过程不能松动、拆除；但安装焊接完毕后，烘炉前必须拆除。万向铰链膨胀节无单独完成管线热补偿的能力；两个万向铰或两个万向铰与一个铰链膨胀联合使用，热补偿效果特优良。图19 万向铰链型膨胀节（六）双波纹管组成的膨胀节.复式膨胀节; 图20 可同时吸收轴向、横向变形和转角：两个波纹管同时产生轴向变形和协同产生转角来完成热补偿任务:盲板力、

6、波纹管、弹性反力外传。单个波纹管外所设置的螺栓叫装运螺栓，是运输安装时保护波纹管用的，运输安装时不得松动和拆除，但在安装焊接完毕后，烘炉前必须将内、外螺母后退到头。 图20 复式自由型膨胀节 2. 大拉杆膨胀节：图21 可吸收横向变形和大拉杆内的轴向变形：两个波纹管协同转角变形来满足主要是管线横向变形的热补偿任务。还可吸收大拉杆间的少量压缩变形，盲板力由环板大拉杆吸收不外传。但横向变形引起的弹性反力外传，跨两个波纹管和整个膨胀节长度的大螺栓，叫大拉杆。是吸收盲板力用的，工作时保护波纹管不因压力而破坏用的。是工作所需的受力件。在任何时候都不能拆除。跨单个波纹管处的短小螺栓叫装运螺栓。是运输、安装

7、过程保护波纹管用的，在运输安装时不能松动和拆除，但在安装焊接完毕后，烘炉前必须拆除。图21 复式拉杆型膨胀节3. 比例连杆膨胀节：图 22 比例连杆有如下作用：(1) 控制复式、大拉杆和复式压力平衡膨胀中的两个波纹管的变形均匀协调，同步，防止变形不均，避免某波纹管受力大，提前破坏。(2) 防止波纹管振动，中间筒节上下和左右振动或扭动，产生负加载荷而使波纹管提前破坏，或影响正常工作。(3) 支承并传递中间筒节的重量。 图22 比例连杆型膨胀节(七） 三波纹管膨胀节组成的变形热补偿结构：图23图23 1. 三铰链或二万向铰链和一铰膨胀节补偿结构：由三个可转动的铰链膨胀节组成的机构，就好像人的一只胳

8、膊，可进行两个或三个方向的运动，其运动方便，自由，弹性反力小。烟机入口管线热补偿结构，就是这种三铰变形补偿结构，这种补偿方案的优劣取决于膨胀节位置的设计，弯头处膨胀节应离弯头近。其它两个膨胀应离弯头远，这样补偿能力大，推力小。为减小膨胀节对烟机的推力，还可采取予变位的措施，可减少膨胀节对烟机的推力1/2以上。图23 2.曲管复式压力平衡膨胀节：图24此膨胀节与管道连接端有两个波纹管是温度变化过程中起热补偿作用的叫工作波纹管；另一个在盲端的波纹管叫平衡波纹管。是为平衡内压推力（盲板力）用的，并与两个工作波纹管协同配合动作。此膨胀节有同时吸收轴向和横向变形能力，盲板力由平衡波纹管、环板、大拉杆吸收

9、不外传，轴向和横向变形引起的弹性反力外传，跨三个波纹管与膨胀节长度相当的大螺栓叫大拉杆。是保护波纹管、平衡盲板力和传送位移用的，是重要的受力工作件；在任何时候都不能松动和拆除，跨单个波纹管的小螺栓叫装运螺栓，是运输和安装时保护波纹管用的，在运输过程和安装初期不能松动、拆除。但在安装后期，管线进行予变位时需拆除，对不进行予变位的管线，在安装焊接完毕烘炉前拆除。图24 压力平衡型膨胀节（八） 烟机入口管线：图 25图25 烟机入口管线示意图 1. 热补偿原理：热补偿采用三铰链方案，本方案不是将热变形用膨胀节内的波纹管压缩变短吸收，而是用三个膨胀节波纹管的转角产生的管线移动来满足管线热膨胀变形的需要

10、，通俗、形象的讲，三个铰链膨胀节相当人的胳膊上的三个活动关节，三个活动灵活的关节构成胳膊，具有满足多方向移位的能力，烟机入口管线的热补偿原理就很容易理解了，烟机前的两个万向铰链膨胀节不起热补偿作用，是补偿管线安装误差用的。 2. 安装和予变位：（1）管线安装从烟机向外按设计图法兰、膨胀节、伐门、膨胀节、管段顺序进行，直到弯头前；垂直管线，从上向下按设计图管段、膨胀节、管段、膨胀节顺序进行直到下弯头前，弯头暂不安装，待管线测量、检查完毕后，再组对安装。（2）各部件和筒节安装后，先将烟道与烟机调对中，并将烟道调水平，将支座、吊架安装就位，支座两侧调平，支力均匀，吊架弹簧安装好，左、右等高，刻度均匀

11、合适；另外需在未装弯头处焊一临时标尺杆；将已调好水平的烟道中心标高，标记在标尺杆上。（3） 垂直段各膨胀节和管段安装后将其调垂直，调好后折去临时支吊结构，安装正式支、吊架，要求支、吊受力均匀刻度合适，并再次检查烟道垂直度，找出烟道中心线。（4）测量垂直管段下口到水平烟道中心的距和垂直管段中心到水平烟道断口的距离，此两距离与弯头相对应尺寸的差值，就是垂直管段下口和水平管段断口所需切割切的多余管段，切完多余管段开好破口，将未组对的弯头对口焊接好。（5）予变位：图26，图27 在垂直烟道上，按设计图所示位置和大小，切除垂直予变位长，拆除三个膨胀节的小拉杆向上提拉管道与上段对口焊接。在水平烟道上，按设

12、计图纸所所示位置和大小，切除水平予变位长，向烟机方向推动烟道与其割口组对焊接 图26图27 烟机入口管线安装方法示意图 （6）拆下烟机前法兰，检查法兰密封面的张口和错口，看其误差值是否在准许范围内，决定其安装是否合格。合格则入口烟道安装完毕。（九） 烟机出口管线：图 28 图28 烟机出口管线示意图 1. 热补偿原理：热补偿选用复式压力平衡膨胀节，三通以下有两个波纹管是满足热补偿用的，是工作波纹管：其轴向变形和协调转角产生的横向变形，可满足烟机的上胀变形需要和烟道少许横向变形需要。三通顶端波纹管叫平衡波纹管是吸收盲板力用的。对烟机推力大小取决于波纹管刚度，和膨胀节的予变位量，为减小对烟机的推力

13、，我们常采用多层薄壁波纹管，和恰当的予变位值。以减小对烟机的推力。2. 安装和予变位：（1）先检查烟机旁固定支架顶标高与烟机中心的标高差，是否与到货的烟机上段高、天圆地方高、膨胀节下段高之和与出口横管加支座的高度差值相等。若有误差应调整，合格后才能使用。（2）再检查烟机旁固定支架支座中心与烟机中心的距离，是否与膨胀节三通横管长和出口烟道的悬臂长之和相同。若不同要进行修改调整，合格后方可安装。 （3 ）按设计图纸中的悬臂伸出长度要求，安装好横置出口烟道。（4 ）在方法兰处垫上与出口膨胀节予变形量等厚的木板，吊上对应方法兰，并穿上所有螺栓，顺序向上组对天圆地方和膨胀节，并于横置出口烟道对口。（5）抽出方法兰间所垫木板，放上永久垫片，拧上方法兰的螺栓，出口烟道安装完毕。（十）使用膨胀节的注 意事项：1. 膨胀节的大拉杆、铰链板、平衡环、销轴等附件是主要受力元件，操作过程中承受很大应力，附件的大小和厚度是强度(刚度）计算决定的，不得随意拆除，更改和更换。2.膨胀节的装运螺栓，是在运输、吊装和安装过程中保护波纹管用的不得随意松动和拆除，在予变位过程和全部安装就位完毕，烘炉前又必须松开或拆除（装运螺栓，制造厂在发货时用黄油漆作了标证）。3.膨胀节对支座和夹持结构有推力，其结构大小和厚度是由推力决定的，不能随意改变、取消和移位。4.膨胀节内套筒开