1 引 言
      金屬波紋膨脹節(jié)(波紋管)也稱波形伸縮器，是近十幾年來國際上廣泛使用的一種管道補(bǔ)償構(gòu)件。近年來，這一新型構(gòu)件開始在我國不同領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。供熱管道的直埋技術(shù)由于其先進(jìn)和施工成本低等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛采用，直埋管道的補(bǔ)償方法及其補(bǔ)償器也隨之被開發(fā)。用于直埋管道補(bǔ)償?shù)牟y膨脹節(jié)(波紋管)，以其易安裝、體積小、占地面積小、補(bǔ)償量大等特點(diǎn)而較之傳統(tǒng)的"π"型等補(bǔ)償器顯示出明顯的優(yōu)勢。 
      波紋膨脹節(jié)(波紋管)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)生產(chǎn)涉及材料學(xué)、力學(xué)、熱力學(xué)等多種學(xué)科，是一個(gè)復(fù)雜的彈性力學(xué)問題。目前國外提出的理論和經(jīng)驗(yàn)方法很多，各種方法之間差異較大，與實(shí)際經(jīng)驗(yàn)之間的差距有時(shí)更大。這就給產(chǎn)品的設(shè)計(jì)帶來了問題。實(shí)際上，國內(nèi)目前各制造廠所采用的設(shè)計(jì)方法也不盡相同，因而設(shè)計(jì)結(jié)果差異甚遠(yuǎn)。特別是用直埋供熱管道中的波紋膨脹節(jié)(波紋管)差別就更大。為避免造成不必要的浪費(fèi)，甚至導(dǎo)致工程事故的發(fā)生，了解、掌握供熱直埋管道波紋膨脹節(jié)(波紋管)的特點(diǎn)、補(bǔ)償類型、設(shè)置步驟及注意事項(xiàng)便是本文的目的。

      2 直埋式波紋膨脹節(jié)(波紋管)的特點(diǎn) 
      盡管直埋式波紋膨脹節(jié)(波紋管)與用于架空和地溝內(nèi)的普通波紋膨脹節(jié)(波紋管)其作用是相同的，都是用來補(bǔ)償因受熱而引起的管道膨脹，并且其制造材料均為不銹鋼。但是，直埋式波紋膨脹節(jié)(波紋管)與普通式波紋膨脹節(jié)(波紋管)決不能混同。普通式波紋膨脹節(jié)(波紋管)不能浸泡在污水中，更不能直接埋在泥土。因?yàn)槠胀ㄊ讲y膨脹節(jié)(波紋管)是不銹鋼波紋與碳鋼經(jīng)氫弧焊焊接而成，當(dāng)其浸泡在污水或直埋在泥土里中的氯離子含量超過 -定數(shù)量時(shí)，將在不銹鋼與碳鋼焊接的接口處產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，加速焊口的破壞降低使用壽命，使波紋膨脹節(jié)(波紋管)報(bào)廢。而直埋式波紋膨脹節(jié)(波紋管)由于采取了使膨脹節(jié)(波紋管)與積水隔絕的措施，從而實(shí)現(xiàn)了全直埋，使波紋膨脹節(jié)(波紋管)與管道的使用壽命相同。

      3 直埋式波紋膨脹節(jié)(波紋管)的類型 
      直埋式波紋膨脹節(jié)(波紋管)按補(bǔ)償方式分，主要有如下三種。 
      3.1 一次性直埋膨脹節(jié)(波紋管) 
      一次性直埋膨脹節(jié)(波紋管)結(jié)構(gòu)型式見圖1。其工作原理是將該種產(chǎn)品裝在管道上后，給管道加熱到要求的溫度，管道熱伸長，波紋膨脹節(jié)(波紋管)被相應(yīng)壓縮，在此狀態(tài)下將外套4在A環(huán)縫處密封焊接，補(bǔ)償器成為剛性整體，不再有補(bǔ)償能力。工作中則由管路的拉伸一壓縮彈性變形進(jìn)行補(bǔ)償，所以實(shí)質(zhì)上對(duì)于管道是屬于無補(bǔ)償直埋。用這種方法波紋膨脹節(jié)(波紋管)只補(bǔ)償了該段管路在設(shè)計(jì)溫差下產(chǎn)生變形總量的一部分，它的作用只使管路工作中拉伸一壓縮的平衡點(diǎn)處在設(shè)計(jì)溫差下變形總量的中點(diǎn)。使拉伸、壓縮應(yīng)力基本相等，起降低管路拉伸或壓縮變形應(yīng)力的作用。

      這種類型的波紋膨脹節(jié)(波紋管)一般補(bǔ)償量小，無壽命要求，無疲勞失效問題，管路不需滑動(dòng)支架，造價(jià)也低。但施工中需給管路加熱和補(bǔ)償器A處環(huán)焊縫的焊接，增加了施工難度。

      3·2 自由補(bǔ)償直埋波紋膨脹節(jié)(波紋管)
自由補(bǔ)償直埋波紋膨脹節(jié)(波紋管)如圖2。這種結(jié)構(gòu)使波紋管在外殼4的保護(hù)下實(shí)現(xiàn)自由伸縮補(bǔ)償，其他性能與非直埋波紋膨脹節(jié)(波紋管)相同。這種補(bǔ)償器與一次性直埋補(bǔ)償器比，管道變形應(yīng)力小、安裝簡單，膨脹節(jié)(波紋管)有抗彎能力可不考慮管道下沉的影響。缺點(diǎn):由于是直埋地下，要求補(bǔ)償器與管道同壽命，壽命一般不低于20年;體積較大，造價(jià)高。

      3.3 井置式波紋膨脹節(jié)(波紋管) 
      井置式波紋膨脹節(jié)(波紋管)如圖3。這種波紋膨脹節(jié)(波紋管)是管道直埋補(bǔ)償器設(shè)在井內(nèi)實(shí)現(xiàn)自由補(bǔ)償?shù)?。由于管道埋在地下隨土層下沉，使管道軸線對(duì)波紋膨脹節(jié)(波紋管)軸線產(chǎn)生較大偏離，嚴(yán)重的會(huì)使波紋膨脹節(jié)(波紋管)損壞。故應(yīng)對(duì)管道增加一個(gè)滑動(dòng)支座，井壁做第一個(gè)滑動(dòng)支座，再增加滑動(dòng)支座6。支座距離井壁14D。這樣即使土層下沉也不會(huì)引起管道對(duì)波紋膨脹節(jié)(波紋管)的偏離。

      3.4 三種波紋膨脹節(jié)(波紋管)的特點(diǎn) 
      在以上三種補(bǔ)償器形式中，一次性直埋波紋膨脹節(jié)(波紋管)由于安裝施工中要求管道加熱，要配備移動(dòng)鍋爐，增加了施工難度，影響了它的應(yīng)用推廣。如果施工設(shè)備配套，解決了管道加熱技術(shù)，使安裝變得簡單，這種補(bǔ)償方式就大有推廣意義。 
      自由補(bǔ)償直埋波紋膨脹節(jié)(波紋管)具有在直埋管道上實(shí)現(xiàn)自由補(bǔ)償和安裝簡單的特點(diǎn)，因而很受工程設(shè)計(jì)者的歡迎。但是由于該波紋膨脹節(jié)(波紋管)直埋地下，要求產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及壽命必須可靠，安裝施工必須嚴(yán)格無誤，土層及地下水氯離子含量不許超標(biāo)，這幾方面必須做到萬無一先否則出現(xiàn)故障時(shí)返修工程量大并且十分麻煩。所以選用自由補(bǔ)償式波紋管要慎重。 
      井置式波紋膨脹節(jié)(波紋管)設(shè)在井內(nèi)，它的工作狀態(tài)相當(dāng)于架空或地溝設(shè)置波紋膨脹節(jié)(波紋管)的工作狀態(tài)，這方面在國內(nèi)無論是工程設(shè)計(jì)、補(bǔ)償器產(chǎn)品及安裝施工都很成熟。所以按國內(nèi)現(xiàn)有狀況，在直埋管道中采用井置式波紋膨脹節(jié)(波紋管)更現(xiàn)實(shí)、可靠。對(duì)于直埋管道筆者推薦采用這種補(bǔ)償型式。

      4 設(shè)置步驟 
      4.1 管線分段 一條管線無論如何復(fù)雜都可以通過設(shè)置固定支座將其分割成若干形狀相對(duì)簡單的獨(dú)立管段，如直管段，L形管段，Z形管段等。 
      4·2 確定補(bǔ)償量 根據(jù)管道材料在工作溫度范圍內(nèi)的熱膨脹系數(shù)及管段長度，計(jì)算出所分管段即兩個(gè)固定支座間的工作位移量。 
      4·3 選定補(bǔ)償器 根據(jù)所設(shè)計(jì)的管道補(bǔ)償方式和管道的工作溫度、壓力等選定補(bǔ)償器。使之能夠容納計(jì)算出的管段的位移量。 
      4·4 設(shè)計(jì)固定支座 供熱管道受熱伸長時(shí)將會(huì)對(duì)固定支座施加一定的推力，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)計(jì)算其推力的大小，以確定固定支座的斷面。

      5 設(shè)置中應(yīng)注意的事項(xiàng) 
      5·1 直埋式波紋膨脹節(jié)(波紋管)由于其補(bǔ)償方式的不同，而使產(chǎn)品的生產(chǎn)加工以及選型、安裝差異甚大，在選擇直埋式波紋膨脹節(jié)(波紋管)前，必須首先確定好采用什么補(bǔ)償方式。并根據(jù)補(bǔ)償方式的要求進(jìn)行有關(guān)計(jì)算、選型、安裝等。不可將所有補(bǔ)償方式混為一談。 
      5·2 直埋式波紋膨脹節(jié)(波紋管)補(bǔ)償量的計(jì)算，是按架空或地溝內(nèi)管道的布置形式計(jì)算的，但事實(shí)上，管道直埋在土里與管道架空或在地溝內(nèi)的情形是有區(qū)別的。由于管道的直埋，增加了管道與回填土(沙)的摩擦，使本應(yīng)由兩個(gè)固定支座承受的力轉(zhuǎn)化為一部分施加在固定支座上，另一部分施加在管道上，這樣就要校核管道所承受的應(yīng)力是否超過管道的允許應(yīng)力，特別是在管道轉(zhuǎn)彎處。另外對(duì)補(bǔ)償量也可按下限選擇。 
      5·3 從直埋式波紋膨脹節(jié)(波紋管)的構(gòu)造中可以看出，膨脹節(jié)(波紋管)大多數(shù)均設(shè)有導(dǎo)流套。其主要作用就是減少介質(zhì)的流道阻力。但是，導(dǎo)流套是有方向的，若安裝方向有誤將起不到其導(dǎo)流的作用。所以，必須注意導(dǎo)流套的方向。尤其當(dāng)供回水管的波紋膨脹節(jié)(波紋管)裝置在平行相同位置時(shí)，供回水水流方向相反而容易弄錯(cuò)方向。 
      5·4 直埋管中波紋膨脹節(jié)(波紋管)的設(shè)置位置應(yīng)根據(jù)補(bǔ)償方式不同而有所變化。兩個(gè)固定支座之間，只裝一個(gè)波紋膨脹節(jié)(波紋管)。對(duì)一次性直埋波紋膨脹節(jié)(波紋管)應(yīng)設(shè)置在兩固定支座的中間;對(duì)自由補(bǔ)償直埋波紋膨脹節(jié)(波紋管)的設(shè)置位置應(yīng)靠近兩個(gè)固定支座中的一個(gè)，而遠(yuǎn)離另一個(gè)固定支座(見圖4)。這主要從波紋膨脹節(jié)(波紋管)本身的外型構(gòu)造考慮，因?yàn)檫h(yuǎn)離固定支座的(導(dǎo)向密封套)一端在受熱時(shí)可自由伸縮，而靠近固定支座的一端，由于外殼4的突出增加了其伸縮的阻力，使之起不到補(bǔ)償?shù)淖饔谩?nbsp;
      圖4 自由補(bǔ)償立埋膨脹節(jié)(波紋管)設(shè)置示意圖

      6 結(jié)束語 
      直埋式波紋膨脹節(jié)(波紋管)做為一種新興的管道補(bǔ)償設(shè)備有廣闊的發(fā)展前景。筆者僅就目前各生產(chǎn)廠家直埋波紋膨脹節(jié)(波紋管)的特點(diǎn)、類型及設(shè)置時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)做以簡述。隨著直埋式波紋膨脹節(jié)(波紋管)的進(jìn)一步發(fā)展，用技術(shù)措施或規(guī)范波紋膨脹節(jié)(波紋管)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)及使用設(shè)置將是眾望所歸。