5.8　金属波纹补偿器

5.8.1　波纹管补偿器选择及应力计算应按现行国家标准《金属波纹管膨胀节通用技术条件》GB/T 12777执行。

5.8.2　无加强U形金属波纹管（图5.8.2）应力计算及其校核应按下列公式进行：

式中：Acu——单个U形波纹的金属横截面积（mm2），Acu可按式5.8.2-8计算；

Cw——纵向焊接接头有效系数，下标b、c、f和p分别表示波纹管、套箍、紧固件和管子；其中，当波纹管管坯纵向焊接接头经100％渗透检测或射线检测合格且焊接接头内外表面都齐平时Cwb取1.0；

Cp——U形波纹管σ4的计算系数，可按照表5.8.2的规定选取；

Cm——低于蠕变温度的材料强度系数；热处理态波纹管Cm可取1.5；成形态波纹管Cm可取1.5Ysm，1.5≤Cm≤3.0；

Ysm——屈服强度系数；对于奥氏体不锈钢可按式5.8.2-9计算；对于镍基合金可按式5.8.2-10计算；对于其他材料Ysm可取1；

Db——波纹管直边段内径（mm）；

Dc——波纹管直边段加强套环平均直径（mm），Dc可按式5.8.2-11计算；

Dm——波纹管平均直径（mm），Dm可按式5.8.2-12计算；

E——室温下的弹性模量的数值；下标b、c、f、p分别表示波纹管、加强套环、紧固件、管子（MPa）；

Et——设计温度下的弹性模量的数值；下标b、c、f、p分别表示波纹管、加强套环、紧固件及管子（MPa）；

Fs——波纹管变形率（％），Fs可按式5.8.2-13计算；

h——波纹管波高（mm）；

k——计算系数，k可按式5.8.2-14计算且应小于等于1；

Kf——成型方法系数，对于滚压成型或胀压成型Kf为1，对于液压成型Kf为0.6；

Lb——波纹管的波纹长度（mm），Lb应等于Nq；

Lc——波纹管直边段套箍的长度（mm）；

Ld——U形波纹管单波展开长度的数值（mm），Ld可按式5.8.2-15计算；

Lt——波纹管直边段长度（mm）；

N——一个波纹管的波数；

n——厚度为“δ”波纹管层数；

p——设计压力（MPa）；

q——波距（mm）；

rc——U形波纹管波峰内壁曲率半径（mm）；

rm——U形波纹管波峰（波谷）平均曲率半径（mm）；

rr——U形波纹管波谷外壁曲率半径（mm）；

δ——波纹管一层材料的名义厚度（mm）；

δc——直边段加强套环材料的名义厚度（mm）；

δm——波纹管成形后一层材料的名义厚度（mm），δm可按式5.8.2-16计算；

σ1——压力引起的波纹管直边段周向薄膜应力（MPa）；

——压力引起的加强套环轴向薄膜应力（MPa）；

σ2——压力引起的波纹管直边段周向薄膜应力（MPa）；

σ3——压力引起的波纹管子午向薄膜应力（MPa）；

σ4——压力引起的波纹管子午向弯曲应力（MPa）；

［σ］t——设计温度下材料的许用应力，下标b、c、f、p分别表示波纹管、加强套环、紧固件及管子（MPa）。

5.8.3　设计疲劳寿命［Nc］在100～10000之间，设计温度低于425℃的成形态奥氏体不锈钢和耐腐蚀合金波纹管的疲劳寿命应按式（5.8.3-1）计算。

式中：e——计算单波总当量轴向位移（mm）；

Cf——U形波纹管σ5算修正系数，可按表5.8.4-1的规定选取；

Cd——U形波纹管σ6的计算修正系数，可按表5.8.4-2的规定选取；

nf——设计疲劳寿命安全系数，nf大于等于10；

σ5——位移引起的波纹管子午向薄膜应力（MPa）；

σ6——位移引起的波纹管子午向弯曲应力（MPa）。

5.8.4　单波轴向的弹性刚度应按下式计算：

5.8.5　稳定性应按下列公式计算：

1　波纹管两端为固支时，柱失稳的极限设计内压应按下式计算：

对于复式膨胀节，计算psc时，N为两个波纹管波数总和。

对于弯管压力平衡型膨胀节的平衡波纹管，柱失稳极限设计内压应按下式计算：

式中：psc——波纹管两端固支时柱失稳的极限设计内压的数值（MPa）；

——波纹管端部支撑条件变化时柱失稳的极限设计内压的数值（MPa）。

2　波纹管两端为固支时，平面失稳的极限设计压力应按下式计算：

式中：psi——波纹管两端固支时平面失稳的极限设计压力的数值；

σ0.2y——成形态或热处理态的波纹管材料在设计温度下的的屈服强度，可按式5.8.5-4计算（MPa）；

σ0.2——室温下的波纹管材料的屈服强度（MPa）；

——设计温度下的波纹管材料的屈服强度（MPa）；

σ0.2m——波纹管材料质保书中的屈服强度（MPa）。