無加強U形波紋管計算探討

常平江

（中石化上海工程有限公司，上海 200040）

波形膨脹節已廣泛應用在石化、化工、電力、機械等行業中的壓力容器和壓力管道中[1]。壓力容器用波形膨脹節的設計、制造、檢驗等都是按照GB 16749《壓力容器波形膨脹節》執行。GB/T 16749—2018（以下簡稱“新標準”）已于2019 年4 月1 日開始實施，SW6 軟件也已根據新標準進行了升級換版。用戶在使用新版SW6 軟件計算“無加強U 形波紋管膨脹節”時，反饋計算結果與按GB 16749—1997（以下簡稱“老標準”）計算出的波紋管周向薄膜應力、穩定性要求下的極限設計壓力、疲勞壽命等計算結果不太一致。為幫助用戶更好地理解和使用新標準，本文分析了上述結果差異存在的原因，另外還對多層波紋管計算時應注意的一些問題進行了討論。文中符號說明詳見GB/T 16749—2018。

1 結構介紹

無加強U 形波紋管膨脹節因其結構緊湊簡單、補償性能好，是工程中應用得比較多的一種膨脹節結構類型。其主要由U 形波紋管、端管、套箍等組成。其中，波紋管是一柔性件，由一個或多個相同的波紋和端部直邊段構成，膨脹節的熱補償性能基本上是由波紋管決定的[1]。

2 壓力引起的波紋管周向薄膜應力

在對比新老標準中關于壓力引起的波紋管周向薄膜應力計算公式后，我們發現兩個公式不盡相同。其中主要是新增了周向應力系數Kr、拓寬側壁相對于中性位置的偏斜角β的范圍。下面來具體分析存在差異的原因，并討論端部直邊段對波紋段應力分布的影響。

2.1 周向應力系數Kr

壓力在波紋管中產生的周向薄膜應力σ2等于作用在單個波紋上的周向力除以單個波紋的金屬橫截面積。……