補(bǔ)償器又稱為伸縮器或伸縮節(jié)、膨脹節(jié)，主要用于補(bǔ)償管道受溫度變化而產(chǎn)生的熱脹冷縮。如果溫度變化時(shí)管道不能完全自由地膨脹或收縮，管道中將產(chǎn)生熱應(yīng)力。在管道設(shè)計(jì)中必須考慮這種應(yīng)力，否則它可能導(dǎo)致管道的破裂，影響正常生產(chǎn)的進(jìn)行。作為管道工程的一個(gè)重要組成部分，補(bǔ)償器在保證管道長期正常運(yùn)行方面發(fā)揮著重要的作用。

1 常用補(bǔ)償器的種類和選用原則

根據(jù)補(bǔ)償器的形成和外形可分為兩類：凡是因工藝需要在布置時(shí)自然形成的彎曲管段稱為自然補(bǔ)償器，如L 形補(bǔ)償器和Z 形補(bǔ)償器。凡是專門設(shè)置的用來吸收管道熱膨脹的彎曲管段和伸縮裝置稱為人工補(bǔ)償器，如П 形補(bǔ)償器、波紋式補(bǔ)償器、套管式補(bǔ)償器(填料式補(bǔ)償器)等。

1.1 自然補(bǔ)償器

由于自然補(bǔ)償器是布置管道時(shí)自然形成的，不必多費(fèi)管材，也不增加介質(zhì)的流動(dòng)阻力，因此應(yīng)盡量利用自然補(bǔ)償器，只有在自然補(bǔ)償器不能滿足要求時(shí)，才采用人工補(bǔ)償器。當(dāng)彎管轉(zhuǎn)角大于150°時(shí)不能用自然補(bǔ)償，自然補(bǔ)償?shù)膹澢鷳?yīng)力不應(yīng)超過80MPa。

1.2 П形補(bǔ)償器

最常用的人工補(bǔ)償器。它是用無縫鋼管彎制成的，由4 個(gè)90°彎管組成。П形補(bǔ)償器的補(bǔ)償能力大(可達(dá)400 mm)，使用和維護(hù)都很簡便。缺點(diǎn)是尺寸大，占地面積大，結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜，還增加了介質(zhì)的流動(dòng)阻力。由于優(yōu)點(diǎn)多于缺點(diǎn)，П形補(bǔ)償器在油庫和煉油廠得到廣泛應(yīng)用，只有當(dāng)安裝地點(diǎn)受限制時(shí)才選用其它類型補(bǔ)償器。

1.3 波紋式補(bǔ)償器

這種補(bǔ)償器是用3 ～4 mm 的鋼板、紅銅、鋁板等金屬薄片制成的。它利用金屬本身的彈性伸縮來減小管道的熱應(yīng)力。每個(gè)波紋可吸收膨脹值5～15mm，波紋總數(shù)一般不超過6個(gè)。波紋補(bǔ)償器的優(yōu)點(diǎn)是體積小和結(jié)構(gòu)嚴(yán)密，缺點(diǎn)是強(qiáng)度低，補(bǔ)償能力小，通常只適用于直徑大于150 mm 的低壓管道和內(nèi)壓力小于0.7 MPa 的氣體管道上。

1.4 套管式補(bǔ)償器

這種補(bǔ)償器是用鑄鐵或鋼制成的。用鑄鐵制成的用于內(nèi)壓不超過10MPa 的管道上，用鋼制成的用于內(nèi)壓不超過1.6MPa的管道上。這種補(bǔ)償器的優(yōu)點(diǎn)是體積小，補(bǔ)償能力大(可達(dá)150～300 mm)，使用于因地域受到限制不宜采用П形補(bǔ)償器的管道上，如地溝中的管道和油碼頭上的管道等。這種補(bǔ)償器的最大缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)難于做得十分嚴(yán)密，填料壓得太緊會妨礙伸縮，太松易漏油，需要經(jīng)常檢修更換填料。因此這種補(bǔ)償器不宜用于輕油管道及埋地鋪設(shè)的管道上。

2 補(bǔ)償器的安裝

2.1 自然補(bǔ)償器

自然補(bǔ)償器的安裝最簡單，但是占用空間大，有一定的局限性。通常情況下，L 形補(bǔ)償器長臂的長度不宜過大，一般為20～25 m，否則會造成短臂的側(cè)向移動(dòng)力過大而失去作用;Z 形補(bǔ)償器的有效長度一般控制在40～50m的范圍內(nèi)。

在制作安裝自然補(bǔ)償器時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照施工圖進(jìn)行，不宜對其長短臂和支架進(jìn)行隨意改動(dòng)，以免補(bǔ)償器失去應(yīng)有的作用。

2.2 П形補(bǔ)償器

安裝П形補(bǔ)償器前必須對補(bǔ)償器進(jìn)行預(yù)拉伸或預(yù)壓縮。補(bǔ)償器吊裝就位后，對正式生產(chǎn)運(yùn)行后管道膨脹的進(jìn)行預(yù)拉伸，對管道收縮的進(jìn)行預(yù)壓縮。預(yù)拉伸或預(yù)壓縮的值為其設(shè)計(jì)補(bǔ)償量的一半，偏差不得大于±10 mm，以充分利用其補(bǔ)償能力。預(yù)拉伸、預(yù)壓縮的焊縫位置應(yīng)選擇在距補(bǔ)償器彎曲點(diǎn)2.0～2.5 m處。

П形補(bǔ)償器通常采用水平安裝，只有在空間狹小不能水平安裝時(shí)，才允許垂直安裝。水平安裝時(shí)，平行臂應(yīng)與管線坡度相同，兩垂直臂應(yīng)平行并呈水平狀態(tài)。垂直安裝時(shí)應(yīng)根據(jù)不同介質(zhì)設(shè)置排氣或疏水裝置，但不得設(shè)置在彎曲處。埋地管道補(bǔ)償器上下游2m范圍內(nèi)，應(yīng)采用易壓縮土替換較硬的土質(zhì)，敷設(shè)于凍土地帶的補(bǔ)償器，應(yīng)水平安裝在不凍土層。

安裝П形補(bǔ)償器時(shí)，應(yīng)用3 個(gè)以上受力點(diǎn)起吊，將兩垂直臂撐牢，并把撐拉結(jié)構(gòu)和補(bǔ)償器一起固定好，以防變形。當(dāng)補(bǔ)償器與兩個(gè)固定支架之間的管道組對焊接后，才可把撐拉結(jié)構(gòu)從補(bǔ)償器上取下。

2.3 波紋式補(bǔ)償器

波紋式補(bǔ)償器安裝時(shí)，應(yīng)根據(jù)補(bǔ)償零點(diǎn)溫度(t補(bǔ))定位，補(bǔ)償零點(diǎn)溫度就是在管道設(shè)計(jì)時(shí)考慮達(dá)到的最高和最低溫度的中點(diǎn)。當(dāng)環(huán)境溫度(t 環(huán))等于補(bǔ)償零點(diǎn)溫度時(shí)安裝，可不進(jìn)行預(yù)拉伸或預(yù)壓縮；當(dāng)環(huán)境溫度高于補(bǔ)償零點(diǎn)溫度時(shí)安裝，應(yīng)進(jìn)行預(yù)壓縮；當(dāng)環(huán)境溫度低于補(bǔ)償零點(diǎn)溫度時(shí)安裝，應(yīng)進(jìn)行預(yù)拉伸。預(yù)拉伸或預(yù)壓縮的數(shù)值見表1。

波紋式補(bǔ)償器的預(yù)拉伸或預(yù)壓縮應(yīng)在干凈平整場地上進(jìn)行，并保證各波節(jié)的周圍方向受力均勻，拉伸或壓縮的偏差應(yīng)小于5mm，當(dāng)拉伸或壓縮達(dá)到要求的數(shù)值時(shí), 應(yīng)立即安裝固定。

水平安裝時(shí)應(yīng)注意使管道內(nèi)輸送介質(zhì)的流動(dòng)方向從有焊縫的一端流向另一端，并與管道的坡向一致，防止凹槽內(nèi)大量積水，同時(shí)還需在波峰下端設(shè)置防水裝置。垂直安裝時(shí)內(nèi)套有焊縫的一端應(yīng)置于上部。波紋式補(bǔ)償器的中心線不得偏離管道中心線。吊裝過程中，不得將吊繩綁扎在波節(jié)上，更不能在波節(jié)上焊接支架和其它附件。波紋式補(bǔ)償器安裝完畢應(yīng)對其進(jìn)行仔細(xì)檢查，確認(rèn)波紋管沒有損壞。

2.4 套管式補(bǔ)償器

套管式補(bǔ)償器應(yīng)按設(shè)計(jì)文件規(guī)定的安裝長度及溫度變化留有剩余收縮余量。剩余收縮余量可按下式計(jì)算, 其允許偏差為±5mm。

式中：S —插管和套管擋圈間的安裝剩余收縮余量，mm；

S 0 —補(bǔ)償器的最大行程，mm；

T0 —室外最低設(shè)計(jì)溫度，℃；

T1 —補(bǔ)償器安裝時(shí)的溫度，℃；

T2 —介質(zhì)的最高設(shè)計(jì)溫度，℃。

套管式補(bǔ)償器在安裝時(shí)也可不經(jīng)過計(jì)算，按2所示條件留出剩余收縮余量。

套管式補(bǔ)償器分為單向和雙向補(bǔ)償兩種，單向補(bǔ)償器應(yīng)安裝在固定支架旁邊的平直管道上；雙向補(bǔ)償器應(yīng)安裝在兩固定支架中部，同時(shí)兩側(cè)應(yīng)設(shè)1～ 2個(gè)導(dǎo)向支架。安裝前應(yīng)將補(bǔ)償器拆開，檢查內(nèi)部零件是否齊全，質(zhì)量是否符合要求，填料石棉繩應(yīng)涂以石墨粉，并應(yīng)逐圈裝入，逐圈壓緊，各圈接口應(yīng)相互錯(cuò)開。安裝時(shí)，要求補(bǔ)償器中心線和直管段中心線一致，不得偏斜，否則在管道投入運(yùn)行時(shí)，可能發(fā)生補(bǔ)償器的插管和套管咬住事故。在靠近套管補(bǔ)償器的兩側(cè)，至少應(yīng)各有一個(gè)導(dǎo)向支架，以保證補(bǔ)償器在管道運(yùn)行時(shí)不偏離中心，自由收縮。插管應(yīng)安裝在介質(zhì)的流入端，摩擦部分應(yīng)涂上機(jī)油，非摩擦部分應(yīng)涂上防銹漆。