双向自由膨胀节

复式自由型膨胀节

复式自由型膨胀节由两个金属波纹管 和一段中间管组成。 与只处理单一方向位移的膨胀节不同， 它可以在同一组件内分配轴向位移 和横向位移。

“自由型”表示产品没有用于持续承受 全部介质压力推力的整体约束结构。 因此，膨胀节的柔性更高， 但必须与经过设计的主固定支架、 导向支架和承重支架配合使用。

两个波纹管如何分担位移

当管道产生轴向热伸长或收缩时， 两个波纹管可以按照各自的轴向刚度 分担压缩量或伸长量。

当两端管道发生横向偏移时， 两个波纹管分别产生角向变形， 中间管随之发生平移， 从而形成整个膨胀节的横向补偿。

当管道同时存在轴向和横向位移时， 两种变形会共同占用波纹管的位移能力。 因此不能分别按最大轴向位移 和最大横向位移简单叠加选型。

“自由型”的真正含义

自由型并不表示产品可以在管道中 不受控制地向任意方向运动。

它表示产品没有铰链、万向环 或贯穿整体的承载拉杆 来约束内部介质产生的压力推力。

管道压力作用于波纹管有效面积后， 会形成沿管道轴线方向的压力推力。 该载荷通常需要由管道主固定支架承受。

主固定支架还应考虑波纹管弹性反力、 管道摩擦力、介质重量 以及其他项目规定载荷。

图中控制杆的作用

部分复式自由型膨胀节会设置 控制杆、限位杆或比例连杆， 用于稳定中间管并帮助两个波纹管 更合理地分配位移。

这些部件是否属于永久控制结构， 以及是否能够承受压力推力， 取决于它们的连接位置、结构尺寸 和经过确认的设计计算。

只连接单个波纹管两侧的短控制杆， 通常不能等同于贯穿产品两端、 用于承受全部压力推力的整体拉杆。

现场不得根据外观自行拆除、 拧紧或调整控制杆螺母。

横向补偿能力与中间管长度

中间管建立了两个波纹管 转动中心之间的距离。

在波纹管允许转角相同的情况下， 增加中间管长度通常有利于获得 更大的横向位移， 同时也会增加产品总长、自重 和现场安装空间要求。

中间管长度属于位移设计的一部分， 不应在现场随意切短、加长 或更换为其他长度。

与复式拉杆型的区别

复式自由型和复式拉杆型 都采用两个波纹管和中间管结构， 外形可能较为接近。

复式自由型允许轴向与横向组合位移， 但不能自行承受波纹管压力推力。

复式拉杆型通过永久承载拉杆 约束产品总长度并承受压力推力， 常规结构主要用于横向位移， 通常不允许自由轴向伸缩。

两种结构不能仅根据是否看到螺杆判断， 应结合拉杆连接方式和制造图纸确认。

适合的管道布置

• 同时存在轴向和横向热位移的管段
• L形、Z形或具有高度差的管道布置
• 设备与主管道之间存在相对位移的连接段
• 工业蒸汽、热水和循环介质管道
• 石化、电力、冶金和工业工艺管线
• 能够设置可靠主固定支架的管道系统

不宜直接使用的工况

当现场无法设置承受压力推力的主固定支架时， 不宜直接使用普通复式自由型膨胀节。

设备管口允许载荷较低、 管道压力较高或压力推力较大时， 应评估复式拉杆型、铰链型、 万向铰链型或压力平衡型结构。

产品不应承受未经计算的管道扭转， 也不应被用来强制纠正 过大的施工错位。

导流筒设计

高流速、含颗粒或存在明显湍流的介质， 可根据项目需要配置内部导流筒， 以减少介质直接冲刷波纹管。

由于产品可能同时产生轴向和横向位移， 导流筒必须预留足够的轴向搭接量 和径向运动间隙。

双向流动、反向吹扫或颗粒沉积工况， 应在设计阶段明确说明， 避免导流筒限制产品运动。

安装预偏移

当管道横向热位移主要向一个方向发展时， 可根据冷态和热态位置 对膨胀节进行设计预偏装。

正确预偏移可以更充分地利用 两个波纹管的正反向运动能力。

预偏移方向和数值必须来自 管道热位移计算及制造图纸， 不能在现场凭经验确定。

支架系统要求

主固定支架应将管道划分为 明确的补偿管段， 并承受介质压力推力 及其他轴向载荷。

导向支架应控制管道运动轨迹， 防止不受控位移、侧向失稳 或过量扭转进入膨胀节。

管道、阀门、介质和保温层重量 应由独立承重结构承担， 不应由波纹管支撑。

安装前检查

• 核对产品流向、安装方向和冷态长度
• 确认设计轴向和横向位移方向
• 检查主固定支架是否已可靠完成
• 确认导向支架不会限制设计横向运动
• 按照图纸核对预偏装方向和数值
• 不得使用膨胀节拉合错位管道
• 不得扭转产品校正法兰孔位
• 不得擅自拆除控制杆或限位部件
• 现场焊接时保护波纹管和控制组件

运行状态判断

正常运行时，两个波纹管应按照设计 合理分担位移。

如果全部变形集中在单侧波纹管， 或中间管出现明显偏斜、下沉和扭转， 可能表示控制结构、支架布置 或安装预偏状态不正确。

运行检查还应关注波纹管局部变形、 控制杆弯曲、导流筒摩擦、 焊缝泄漏及相邻支架异常位移。

选型时需要提供的资料

• 完整管道布置及产品安装位置
• 轴向压缩量和轴向伸长量
• 横向位移量、方向及运动平面
• 轴向和横向位移是否同时发生
• 管道尺寸、壁厚及连接形式
• 设计压力、运行压力和试验要求
• 设计、运行和安装温度
• 介质成分、流向、流速和腐蚀性
• 主固定、导向和承重支架布置
• 可用安装长度及横向运动空间
• 材料、循环寿命和检验要求

最终结构、控制杆功能、中间管长度、 轴向与横向组合位移能力、 波纹管弹性反力和支架载荷， 以双方确认的技术规格书、 设计计算和制造图纸为准。