5.8　金屬波紋補償器

5.8.1　波紋管補償器選擇及應力計算應按現行國家標準《金屬波紋管膨脹節通用技術條件》GB/T 12777執行。

5.8.2　無加強U形金屬波紋管（圖5.8.2）應力計算及其校核應按下列公式進行：

式中：Acu——單個U形波紋的金屬橫截面積（mm2），Acu可按式5.8.2-8計算；

Cw——縱向焊接接頭有效系數，下標b、c、f和p分別表示波紋管、套箍、緊固件和管子；其中，當波紋管管坯縱向焊接接頭經100％滲透檢測或射線檢測合格且焊接接頭內外表面都齊平時Cwb取1.0；

Cp——U形波紋管σ4的計算系數，可按照表5.8.2的規定選取；

Cm——低于蠕變溫度的材料強度系數；熱處理態波紋管Cm可取1.5；成形態波紋管Cm可取1.5Ysm，1.5≤Cm≤3.0；

Ysm——屈服強度系數；對于奧氏體不銹鋼可按式5.8.2-9計算；對于鎳基合金可按式5.8.2-10計算；對于其他材料Ysm可取1；

Db——波紋管直邊段內徑（mm）；

Dc——波紋管直邊段加強套環平均直徑（mm），Dc可按式5.8.2-11計算；

Dm——波紋管平均直徑（mm），Dm可按式5.8.2-12計算；

E——室溫下的彈性模量的數值；下標b、c、f、p分別表示波紋管、加強套環、緊固件、管子（MPa）；

Et——設計溫度下的彈性模量的數值；下標b、c、f、p分別表示波紋管、加強套環、緊固件及管子（MPa）；

Fs——波紋管變形率（％），Fs可按式5.8.2-13計算；

h——波紋管波高（mm）；

k——計算系數，k可按式5.8.2-14計算且應小于等于1；

Kf——成型方法系數，對于滾壓成型或脹壓成型Kf為1，對于液壓成型Kf為0.6；

Lb——波紋管的波紋長度（mm），Lb應等于Nq；

Lc——波紋管直邊段套箍的長度（mm）；

Ld——U形波紋管單波展開長度的數值（mm），Ld可按式5.8.2-15計算；

Lt——波紋管直邊段長度（mm）；

N——一個波紋管的波數；

n——厚度為“δ”波紋管層數；

p——設計壓力（MPa）；

q——波距（mm）；

rc——U形波紋管波峰內壁曲率半徑（mm）；

rm——U形波紋管波峰（波谷）平均曲率半徑（mm）；

rr——U形波紋管波谷外壁曲率半徑（mm）；

δ——波紋管一層材料的名義厚度（mm）；

δc——直邊段加強套環材料的名義厚度（mm）；

δm——波紋管成形后一層材料的名義厚度（mm），δm可按式5.8.2-16計算；

σ1——壓力引起的波紋管直邊段周向薄膜應力（MPa）；

——壓力引起的加強套環軸向薄膜應力（MPa）；

σ2——壓力引起的波紋管直邊段周向薄膜應力（MPa）；

σ3——壓力引起的波紋管子午向薄膜應力（MPa）；

σ4——壓力引起的波紋管子午向彎曲應力（MPa）；

［σ］t——設計溫度下材料的許用應力，下標b、c、f、p分別表示波紋管、加強套環、緊固件及管子（MPa）。

5.8.3　設計疲勞壽命［Nc］在100～10000之間，設計溫度低于425℃的成形態奧氏體不銹鋼和耐腐蝕合金波紋管的疲勞壽命應按式（5.8.3-1）計算。

式中：e——計算單波總當量軸向位移（mm）；

Cf——U形波紋管σ5算修正系數，可按表5.8.4-1的規定選取；

Cd——U形波紋管σ6的計算修正系數，可按表5.8.4-2的規定選取；

nf——設計疲勞壽命安全系數，nf大于等于10；

σ5——位移引起的波紋管子午向薄膜應力（MPa）；

σ6——位移引起的波紋管子午向彎曲應力（MPa）。

5.8.4　單波軸向的彈性剛度應按下式計算：

5.8.5　穩定性應按下列公式計算：

1　波紋管兩端為固支時，柱失穩的極限設計內壓應按下式計算：

對于復式膨脹節，計算psc時，N為兩個波紋管波數總和。

對于彎管壓力平衡型膨脹節的平衡波紋管，柱失穩極限設計內壓應按下式計算：

式中：psc——波紋管兩端固支時柱失穩的極限設計內壓的數值（MPa）；

——波紋管端部支撐條件變化時柱失穩的極限設計內壓的數值（MPa）。

2　波紋管兩端為固支時，平面失穩的極限設計壓力應按下式計算：

式中：psi——波紋管兩端固支時平面失穩的極限設計壓力的數值；

σ0.2y——成形態或熱處理態的波紋管材料在設計溫度下的的屈服強度，可按式5.8.5-4計算（MPa）；

σ0.2——室溫下的波紋管材料的屈服強度（MPa）；

——設計溫度下的波紋管材料的屈服強度（MPa）；

σ0.2m——波紋管材料質保書中的屈服強度（MPa）。