城市供热管道用波纹管补偿器Bellows expansion joints for city heating pipeline前 言
本标准是对《城市供热管道用波纹管补偿器》CJ/T3016-93进行修订，主要增加了直埋波纹管补偿器和一次性波纹管补偿器的内容。
本标准主要对城市供热管道用波纹管补偿器提出技术参数和质量指标，其它与波纹管有关的要求应按照《金属波纹管膨胀节通用技术条件》GB/T 12777 执行，本标准不再做特别规定。直埋波纹管补偿器和一次性波纹管补偿器，只提出与直埋和一次性使用的有关要求，其它要求按标准正文执行。
本标准由建设部标准定额研究所提出。
本标准由建设部城镇建设标准技术归口单位建设部城市建设研究院归口。
本标准主要起草人：
目 次
1 主题内容与适用范围. 1
2 规范性引用文件. 1
3 产品类型及代号. 1
4 技术要求. 2
5 其他. 4
附录A（资料性附录）波纹管补偿器使用技术要求. 5
附录B（规范性附录）直埋波纹管补偿器. 7
附录C（规范性附录）一次性波纹管补偿器. 9
1 主题内容与适用范围
本标准规定了城市供热管道用波纹管补偿器（又称膨胀节）的类型、代号、技术要求及使用安装等。
本标准适用于工作压力小于或等于2.5 MPa ，介质温度小于或等于350℃ 城市供热管道用波纹管补偿器制造、验收和安装。
2 规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GB 150 钢制压力容器
GB 700 碳素结构钢技术条件
GB/T 985 气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸
GB 1591 低合金结构钢技术条件
GB 3077 合金结构钢技术条件
GB 3280 不锈钢冷轧钢板
GB 50235 工业金属管道工程施工及验收规范
GB/T 12777 金属波纹管膨胀节通用技术条件
CJJ 28 城市供热管网工程施工及验收规范
JB 4730 压力容器无损检测
3 产品类型及代号
3.1 产品类型
3.1.1 轴向位移补偿器
主要用于补偿管道的轴向位移。
3.1.2 横向位移补偿器
用于补偿单平面或多平面垂直管段的横向位移，附件应承受内压推力和一定的外力作用。
3.1.3 角位移补偿器
以角偏转的方式补偿单平面和多平面弯曲管段的位移，附件应承受内压推力和一定的外力作用。
3.2 产品代号
3.2.1 产品代号表示形式
补偿量（mm，°）
公称直径（mm）
公称压力（MPa）
结构特征和型式（见表1、表2）
产品类型 由Z、H、J分别表示轴向位移、横向位移、角位移
产品代号 用 C 标志城市供热管道
表1 结构特征和代号
结构特征 | 代 号 | 备 注 |
内压型 | N | |
外压型 | W | |
保护波密封结构型 | B | |
填料密封结构型 | T | 直埋补偿器。满足位移，内外压均可 |
一次性补偿器 | Y | |
旁通压力平衡型 | P | |
直管压力平衡型 | Z | |
复式铰链型 | J | |
复式万向铰链型 | F | |
复式拉杆型 | L | |
单式铰链型 | D | |
单式万向铰链型 | Q | |
表2 型式和代号
型 式 | 代 号 | 备 注 |
无加强U型 | U | |
加强U型 | J | 承受外压时，不易采用加强U型 |
3.2.2 产品代号示例
公称压力1.6 MPa ，公称直径500mm ，补偿量150mm 的外压轴向位移，波纹管补偿器型式为无加强U形，城市供热管网用波纹管补偿器的产品代号记为：CZWU-1.6–500-150。
4 技术要求
4.1 公称压力分级为 0.6 MPa、1.0 MPa、1.6 MPa、2.5 MPa 。
4.2 工作温度小于或等于350℃。
4.3 公称直径范围为 50～1400mm 。
4.4 补偿量
4.4.1 架空管道上或检查室内的补偿器最大轴向、横向补偿量及补偿量最少分级数应符合表3的规定。
表3 最大轴向、横向补偿量及补偿量最少分级数
公称直径DN（mm） | 最大轴向、横向补偿量（mm） | 补偿量最少分级数 |
50 | 160 | 2 |
65 |
80 | 260 | 3 |
100 |
125 |
150 | 320 | 4 |
200 |
250 |
300 |
350 |
400 | 420 | 4 |
450 |
500 |
600 |
700 |
800 |
900 |
1000 |
1200 |
1300 |
1400 |
4.4.2 最大角补偿量及补偿量最少分级数应符合表4的规定。
表4 最大角补偿量及补偿量最少分级数
公称直径（mm） | 最大角补偿量（°） | 补偿量最少分级数 |
50～600 | 16 | 4 |
700～1400 | 12 | 4 |
4.5 材料
4.5.1波纹管材料应按工作介质、外部环境等工作条件选用。可采用0Cr18Ni9、0Cr17Ni12Mo2、00Cr17Ni14Mo2材料，其性能应符合国家现行标准《不锈钢冷轧钢板》GB/T 3280-1992中NO.2D或NO.2B的要求。
4.5.2 连接管材料应采用碳钢20、Q235B或与热网管道材料相同。
4.5.3 受力构件材料按使用要求，可采用碳素结构钢、低合金结构钢、合金结构钢，其性能应分别符合国家现行标准《碳素结构钢技术条件》GB 700、《低合金结构钢技术条件》GB 1591、《合金结构钢技术条件》GB 3077 的有关规定。
不易经常保养或在腐蚀性环境中使用的补偿器，其受力构件材料应采用耐腐蚀材料或由供需双方协议规定。
4.6 设计疲劳寿命
全年（供热期）连续运行的城市供热管道用波纹管补偿器的设计疲劳寿命应大于1000次。
间歇运行的管道及停送频繁的供热系统，根据实际运行情况确定，且不得少于1000次。
4.7 连接方式
波纹管补偿器与管道连接应采用对接焊，焊接坡口应符合国家现行标准《气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸》 GB 985-1988中单面 V 型坡口的要求。
4.8 探伤
波纹管圆筒毛坯的纵焊缝应进行射线探伤。抽检数量不应小于每批产品的20% ，且不小于1个。其余要求应符合国家现行标准《金属波纹管膨胀节通用技术条件》GB/T 12777 的有关规定。
4.9 供货长度
城市供热管道用波纹管补偿器可按自由长度供货，当设计要求预变位时，宜在厂内预变位后供货。
5 其他
城市供热管道用波纹管补偿器的其他技术要求、试验方法、检验规则，及标志、包装、运输、贮存等，应符合GB 12777 的有关规定。
附 录 A
（资料性附录）
波纹管补偿器使用技术要求
A1 安装与使用
A1.1 一般要求
A1.1.1 安装前不应拆除运输紧固装置。应检查产品合格证，核对产品型号，并对外观质量和安装尺寸进行复检。
A1.1.2 起吊时，吊具严禁吊在波纹管、拉杆或拉板上。
A1.1.3 严禁在波纹管上引弧或搭接地线。焊接或切割作业时，应采取防止火花飞溅到波纹管上的措施。
A1.1.4 严禁采用使波纹管补偿器变形的方法来调整管道的偏差。
A1.1.5 两个固定支座之间，宜只安装1件轴向位移或1件横向位移和2～3件为一组的角位移补偿器。
A1.1.6 安装完毕后，必须拆除运输紧固装置。
A1.1.7 预变位时，应考虑安装时的环境温度，并拆除影响预变位的紧固件。
A1.1.8 当有导流筒时，其安装方向应与介质流向一致。
A1.2 轴向位移补偿器
A1.2.1 作用于管架上的内压推力应按下列公式计算。
（A1）
式中： —内压推力（N）；
—管道压力（MPa）；
—波纹管的有效面积（cm2）。
A1.2.2 在两个固定支座间设置的轴向位移补偿器，宜一端靠近固定支座安装，第一、二导向支座设置如图1，其余导向支座的距离按管道应按设计要求确定。
4D 14D
固定支座 第一导向支座 第二导向支座
D—管道外径
图1
A1.3 横向位移及角位移补偿器
A1.3.1 当采用一组配套的角位移补偿时，每个单式角位移补偿器上的销轴的轴线，应垂直于弯曲管段形成的平面。
A1.3.2 横向位移补偿器及一组角位移补偿器的两端应各设一个导向支座，导向支座应接近补偿器，支座的型式应使补偿器能在限定的方向上自由运动。
A1.3.3 横向位移补偿器两端的导向支座中应有一个为平面导向支座，其活动间隙应按下列公式计算。
（A2）
式中： —活动间隙（mm）；
L—补偿器有效长度（mm）；
—管段的膨胀量（mm）；
—不包括L长度在内的垂直管段的热膨胀量（mm）。
A2 试压与清洗
A2.1 在进行管道分段试压时，应按波纹管的有效面积计算内压推力，对分段末段管架应予以加固。试压等级应与管道相同。
A2.2 试压应采用清洁的水，水的氯离子含量不应大于25mg/L 。
A2.3 试压的其他规定应符合现行国家标准《城市供热管网工程施工及验收规范》CJJ 28 的要求。
A2.4 补偿器的清洗可与管道一起进行，水质不应低于试压中的要求，并应采取防止污物进入波纹间措施。
A3 防腐与保温
A3.1 管沟或检查室应防止雨水进入，波纹管补偿器附件（拉杆、拉板、螺栓等）应作防腐处理，防腐方式应符合设计要。
A3.2 补偿器应进行保温，保温材料不应含氯离子，保温层不应影响波纹管补偿器自由活动。
附 录 B
（规范性附录）
直埋波纹管补偿器
B1 结构形式
直埋波纹管补偿器由波纹管及密封机构等组成，见图1。
图1 直埋波纹管补偿器结构示意图
B2 直埋波纹管补偿器适用于输送介质为热水，设计压力小于或等于1.6MPa ，设计温度小于或等于140℃ ，公称直径小于或等于1000的管网系统。
B3 直埋波纹管补偿器最大补偿量及补偿量最少分级数应符合表B1的规定。
表B1 直埋波纹管补偿器最大补偿量及补偿量最少分级数
公称直径DN(mm) | 最大轴向补偿量（mm） | 补偿量最少分级数 |
50 | 170 | 2 |
80 |
100 |
125 | 250 | 2 |
150 |
200 | 300 | 3 |
250 |
300 | 350 | 4 |
350 |
400 |
450 |
500 |
600 | 420 | 4 |
700 |
800 |
900 |
1000 |
B5 技术要求
B5.1 直埋波纹管补偿器应根据其所处的外部环境，确定合适的密封机构、材料及耐蚀涂层等，进行保护工作波纹管的设计。
B5.2 密封可采用填料盘根密封结构、保护波加填料盘根密封结构。地下水位较低的地区或补偿器所处环境中有害介质不会对补偿器造成不利影响，宜采用填料盘根密封结构；地下水位较高的地区或者补偿器所处环境中有害介质对补偿器造成的影响较大，宜采用保护波加填料盘根密封结构。
B5.3 保护波的设计疲劳寿命应不小于工作波纹管。
B5.4 保护波与工作波纹管可采用并联连接或者串联连接的方式。
B5.5 直埋补偿器应设置和管道保温相连接的接口。
B5.6 直埋波纹管补偿器的保温结构应与热网管道相同，并应在保温管厂预制。保温外护层外应有流向标记。
B6 使用安装
B6.1 安装过程中，严禁在受压外筒上钻孔、加热、锤击，应避免承压外筒发生变形。
B6.2 起吊时，吊具应设置在预设的吊装处，严禁设置在承压外筒上。
B6.3 两个固定支架之间应只安装一个外压式轴向波纹管补偿器。
B6.4 安装时，波纹管补偿器应进行预变形（低温管道除外），预拉伸量可按下列公式计算：
（B1）
式中： —预拉伸量（mm）；
—额定位移或实际工作位移（mm）；
—安装温度（℃）；
—环境最低温度（即当地环境有可能出现的最低安装温度）（℃）；
—设计最高温度（℃）。
B6.5 保温防腐应与管道外套的保温和防腐材料相同。
B6.6 装有波纹管补偿器的管道，在该管道回填前不得进行系统试压。
B6.7 直埋波纹管补偿器的埋深应符合下列要求：
（1）在不考虑车辆载荷时，补偿器的埋深应大于600mm ；
（2）在考虑车辆载荷时，补偿器的埋深不应小于下表B2规定：
表B2 直埋型波纹管补偿器的埋深
管道公称直径（mm） | 50～125 | 150～300 | 350～500 | 600～700 | 800～1000 |
补偿器管顶埋深（m） | 0.8 | 1.0 | 1.2 | 1.3 | 14 |
（3）当埋深不能满足要求时，应采取在管道上方铺设混凝土板、设置套管或地沟等保护措施。
B6.8 直埋波纹管补偿器的回填应符合下列要求：
（1）沟底应预先铺100mm厚的沙后再放置补偿器；
（2）管沟回填应先填沙，其高度宜高于直埋波纹管补偿器管顶100mm ，然后再填土并分层夯实。
附 录 C
（规范性附录）
一次性波纹管补偿器
C1 结构形式
一次性补偿器由波纹管，端管，外套管，内套管，环板，导流筒等部件组成。
1 进口端管 2 进口环板 3 外套管 4 导流筒
5波纹管 6 内套管 7 出口环板 8 出口端管
图2 一次性补偿器结构示意图
C2 一次性补偿器适用于输送介质为热水，设计压力小于或等于1.6MPa ，设计温度小于或等于140℃ ，公称直径小于或等于1000mm的管网系统。
C3 材料
C4.1 波纹管材料的选用应符合 GB/T 12777 的规定，也可选用碳钢。
C4.2 受压筒节的材料宜与管道材料相同或接近。
C4.3 补偿器中的外套管、内套管、环板等受力件用材料的选用，应符合国家现行《钢制压力容器》GB 150 的规定。
C5 技术要求
C5.1 波纹管
波纹管承压能力应按GB/T 12777的规定进行计算。波纹管补偿器的单波额定补偿量不应超过补偿器波距减去两倍波纹管补偿器总壁厚之后的二分之一。
C5.2 端管
C5.2.1 补偿器进、出口端管的直径和壁厚应和管道的直径和壁厚相等。
C5.2.2 公称直径小于或等于350mm 的补偿器，其端管宜采用无缝钢管。
C5.2.3 公称直径大于350mm的补偿器，其端管宜采用钢板卷筒焊接，焊接应符合国家现行标准《工业金属管道工程施工及验收规范》GB 50235 的要求。
C5.2.4 端管纵向焊缝和环向焊缝宜应进行局部射线探伤。探伤长度不应小于各条焊缝长度的20％，且不小于250mm ，并应包含每一相交的焊缝。焊缝质量不应低于现行国家标准《压力容器无损检测》JB 4730 中的Ⅲ级质量要求。
C5.2.5 端管的焊接连接端，对接型焊缝坡口面角度应为30o±2.5o，钝边尺寸应为1～2mm 。端管壁厚大于相接管子壁厚时，应按GB/T 985 的要求削薄。
C5.3 套管
C5.3.1 补偿器内、外套管之间的角焊缝应采用连续焊。
C5.3.2 补偿器的套管的制造应符合本附录C5.2.2～C5.2.4条的规定。
C5.3.3 套管的壁厚应按照GB150中第5条“内压圆筒和内压球壳”计算外，还应按公式C1、C2计算套管的壁厚：
（C1）
（C2）
式中 —套管壁厚（mm）；
—最高(或最低)工作温度下焊接材料的许用应力（MPa）；
—环焊缝长度（mm）。
—套管所受的轴向力（N）；
—管道材料的线膨胀系数（mm/mm℃）；
—管道材料的弹性模量（MPa）；
—管道材料的金属截面积（mm2）；
—温差（℃），取以下两项中较大值：① 管道预热温度和管道可能的最低温度的差值；② 管道最高工作温度和管道管道预热温度的差值。
C5.4 环板
C5.4.1 环板应力应按下列公式计算：
环板内周界处应力：
≤ （C3）
≤ （C4）
环板外周界处应力：
≤ （C5）
≤ （C6）
式中 A4、A5、B5—系数，见表C1 ；
—端环材料在补偿器设计温度下的许用应力（MPa）；
—环板厚度，mm；
—环板受力，见公式C2（N）；
表C1 端环内外周界应力计算系数
| 1.25 | 1.5 | 1.75 | 2.0 | 2.5 | 3.0 | 3.5 | 4.0 | 4.5 | 5.0 |
A4 | 0.277 | 0.428 | 0.602 | 0.753 | 1.004 | 1.206 | 1.372 | 1.514 | 1.637 | 1.746 |
A5 | 0.0682 | 0.128 | 0.181 | 0.226 | 0.301 | 0.362 | 0.412 | 0.454 | 0.491 | 0.524 |
B5 | 0.0183 | 0.0526 | 0.0875 | 0.119 | 0.168 | 0.203 | 0.229 | 0.247 | 0.261 | 0.272 |
注：R—环板外径；r—环板内径。
C5.4.2 环板的拼接焊缝应进行着色探伤检查和超声波探伤检查。环板、端管和套管的连接焊缝应进行着色探伤检查。
C5.4.3 补偿器上设置的临时构件，应能够承受管线压力试验时的压力推力，压力推力应按下列公式计算：
（C7）
式中 —压力推力（N）；
—波纹管补偿器有效面积（mm2）；
—管线试验压力（MPa）。
C5.5 补偿器总成
C5.6.1 补偿器总成应符合GB/T 12777中的有关规定。
C5.6.2 补偿器应进行强度试验，试验压力应符合GB/T 12777中第5.4.1.1条的规定。
C5.6.3 补偿器应进行严密性试验。波纹管补偿器为单层时，可采用煤油渗漏试验代替压力试验。
C5.6.4 补偿器应进行整体试验。试验时，在补偿器两端施加的轴向力应缓慢上升到公式C2的计算值，保持10min后，补偿器应无可见的异常变形和焊缝撕裂。
