外压金属波纹管膨胀节的研究分析

金属波纹管膨胀节作为管道热补偿元件，在石化、冶金、供热、电力等领域被应用，经过不断探索研究，常规的膨胀节设计计算已趋于成熟。但随着社会经济的发展，新的应用领域的开发，对于金属波纹管膨胀节应用要求不断提高，相应的带来了许多新的问题。

　　近年来，外压金属波纹管在供热管道中大量应用，关于承受外压的金属波纹管的设计方法，GB12777、EJMA和ASME B31.3等国内外相关标准中均与承受内压的金属波纹管相似。但随着供热技术进步和节能技术的应用，金属波纹管膨胀节产品口径逐渐增大，对其补偿性能指标也不断提高，外压金属波纹管产品的失效时有发生，并且出现了与内压金属波纹管有所区别的失效形式，需要对外压金属波纹管进一步研究。

　　根据系列原理分析和理论计算，得出以下结论：

　　1）在拉伸位移的条件下，外压金属波纹管发生了失稳。失稳的形式并非平面失稳，而是外压局部失稳。

　　2）产生外压失稳的原因是：一方面金属波纹管侧壁与圆弧连接处受到拉伸变形产生的弯矩和外压载荷的共同作用，另一方面波峰受到了周向压应力和径向收缩变形共同作用，使金属波纹管侧壁与圆弧连接处和波峰出现了局部应力集中；

　　3）对金属波纹管外压稳定产生的拉伸位移范围目前还无法确定，需要通过试验数据和理论分析进一步研究；

　　4）在外压金属波纹管设计中应适当增加外压稳定性，控制单波拉伸位移量，可参考GB12777-2008中单波额定拉伸位移公式。