声明

本文是学习GB-T 12777-2019 金属波纹管膨胀节通用技术条件. 而整理的学习笔记,分享出来希望更多人受益,如果存在侵权请及时联系我们

1 范围

本标准规定了金属波纹管膨胀节(以下简称"膨胀节")的术语和定义，分类和标记，材料，尺寸和偏

差，设计，制造，检验和试验，检验规则，标志，包装、运输和贮存，选型，安装使用要求和安全建议。

本标准适用于安装在管道中其挠性元件为金属波纹管的膨胀节的设计、制造、检验、选型、安装使

用，其他场合的膨胀节可参照使用。

2 规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

GB/T 150.3—2011 压力容器 第3部分：设计

GB/T 1800.1—2009 产品几何技术规范(GPS) 极限与配合
第1部分：公差、偏差和配合的

基础

GB/T 2059 铜及铜合金带材

GB/T 3280 不锈钢冷轧钢板和钢带

GB/T 3621 钛及钛合金板材

GB/T 4237 不锈钢热轧钢板和钢带

GB/T 8163 输送流体用无缝钢管

GB/T 9711 石油天然气工业 管线输送系统用钢管

GB/T 12771 输送流体用不锈钢焊接钢管

GB/T 14976 流体输送用不锈钢无缝钢管

GB/T 20801.2 压力管道规范 工业管道 第2部分：材料

GB/T 20801.4—2006 压力管道规范 工业管道 第4部分：制作与安装

GB/T 24511 承压设备用不锈钢和耐热钢钢板和钢带

GB 50235—2010 工业金属管道工程施工规范

JB/T 4711 压力容器涂敷与运输包装

NB/T 47008 承压设备用碳素钢和合金钢锻件

NB/T 47010 承压设备用不锈钢和耐热钢锻件

NB/T 47013.2—2015 承压设备无损检测 第2部分：射线检测

NB/T 47013.3—2015 承压设备无损检测 第3部分：超声检测

NB/T 47013.5—2015 承压设备无损检测 第5部分：渗透检测

NB/T 47013.10—2015 承压设备无损检测 第10部分：衍射时差法超声检测

NB/T 47013.11—2015 承压设备无损检测 第11部分：X 射线数字成像检测

NB/T 47013.14—2016 承压设备无损检测 第14部分：X 射线计算机辅助成像检测

NB/T 47014 承压设备焊接工艺评定

GB/T 12777—2019

NB/T 47018 承压设备用焊接材料订货技术条件

YB/T 5354 耐蚀合金冷轧板

3 术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

波纹管膨胀节 bellows expansion joints

由一个或几个波纹管及结构件组成，用来吸收由于热胀冷缩等原因引起的管道和(或)设备尺寸变

化的装置。

3.2

圆形波纹管 circular bellows

膨胀节中由一个或多个圆形波纹及端部直边段组成的圆形挠性元件。对于加强 U
形波纹管和Ω

形波纹管，包括加强环和均衡环。

3.3

矩形波纹管 rectangular bellows

膨胀节中由一个或多个矩形波纹及端部直边段组成的矩形挠性元件。

3.4

单式轴向型膨胀节 single axial expansion joint

由一个波纹管和结构件组成，主要用于吸收轴向位移而不能承受波纹管压力推力的膨胀节。

3.5

外压轴向型膨胀节 external pressurized axial
expansion joint

由承受外压的波纹管及外管和端环等结构件组成，主要用于吸收轴向位移而不能承受波纹管压力

推力的膨胀节。

3.6

复式自由型膨胀节 universal untied expansion joint

由中间管所连接的两个波纹管及结构件组成，主要用于吸收轴向与横向组合位移而不能承受波纹

管压力推力的膨胀节。

3.7

比例连杆复式自由型膨胀节 pantograph linkages universal
untied expansion joint

由中间管所连接的两个波纹管及比例连杆等结构件组成，主要用于吸收轴向与横向组合位移而不

能承受波纹管压力推力的膨胀节。

3.8

单式铰链型膨胀节 single hinged expansion joint

由一个波纹管及销轴、铰链板和立板等结构件组成，只能吸收一个平面内的角位移并能承受波纹管

压力推力的膨胀节。

3.9

单式万向铰链型膨胀节 single gimbal expansion joint

由一个波纹管及销轴、铰链板、万向环和立板等结构件组成，能吸收任一平面内的角位移并能承受

波纹管压力推力的膨胀节。

GB/T 12777—2019

3.10

复式拉杆型膨胀节 universal tied expansion joint

由中间管所连接的两个波纹管及拉杆、端板和球面与锥面垫圈等结构件组成，能吸收任一平面内的

横向位移并能承受波纹管压力推力的膨胀节。

3.11

复式铰链型膨胀节 universal hinged expansion joint

由中间管所连接的两个波纹管及销轴、铰链板和立板等结构件组成，只能吸收一个平面内的横向位

移及角位移并能承受波纹管压力推力的膨胀节。

3.12

复式万向铰链型膨胀节 universal gimbal expansion
joint

由中间管所连接的两个波纹管及十字销轴、铰链板和立板等结构件组成，能吸收任一平面内的横向

位移及角位移并能承受波纹管压力推力的膨胀节。

3.13

弯管压力平衡型膨胀节 elbow pressure balanced
expansion joint

由一个工作波纹管或中间管所连接的两个工作波纹管和一个平衡波纹管及弯头或三通、封头、拉
杆、端板和球面与锥面垫圈等结构件组成，主要用于吸收轴向与横向组合位移并能平衡波纹管压力推力

的膨胀节。

3.14

直管压力平衡型膨胀节 in-line pressure balanced
expansion joint

由位于两端的两个工作波纹管和位于中间的一个平衡波纹管及拉杆和端板等结构件组成，主要用

于吸收轴向位移并能平衡波纹管压力推力的膨胀节。

3.15

旁通直管压力平衡型膨胀节 bypass in-line pressure
balanced expansion joint

由两个相同的波纹管及端环、封头、外管等结构件组成，主要用于吸收轴向位移并能平衡波纹管压

力推力的膨胀节。

3.16

复式铰链直管压力平衡型膨胀节 universal hinged in-line
pressure balanced expansion joint

由位于两端的两个工作波纹管和位于中间的一个平衡波纹管及销轴、铰链板和立板等结构件组成，

主要用于吸收轴向位移和一个平面内的横向位移并能平衡波纹管压力推力的膨胀节。

3.17

复式万向铰链直管压力平衡型膨胀节 universal gimbal
in-line pressure balanced expansion joint

由位于两端的两个工作波纹管和位于中间的一个平衡波纹管及销轴、铰链板、万向环和立板等结构

件组成，主要用于吸收轴向位移和任一平面内的横向位移并能平衡波纹管压力推力的膨胀节。

3.18

外压直管压力平衡型膨胀节 external pressurized in-line
pressure balanced expansion joint

由两个承受外压的工作波纹管和一个承受外压的平衡波纹管及端管、接管、外管、端环组件等结构

件组成，主要用于吸收轴向位移并能平衡波纹管压力推力的膨胀节。

3.19

加强环 reinforcing rings

波纹管中用来增强波纹管耐压能力的圆形或圆环形截面部件。

3.20

均衡环 equalizing rings

波纹管中用来增强波谷和波侧壁耐压能力并使各波纹压缩位移均匀的"T"
形截面部件。

GB/T 12777—2019

3.21

加强套环 reinforcing collars

波纹管中用来增强端部直边段耐内压能力的圆环形部件，也称为套箍。

3.22

护环 assisting collars

用来保护波纹管直边段，不起增强端部直边段耐内压能力作用的圆环形部件，也称为辅助套箍。

3.23

导流筒 internal sleeve

用于保持介质流动平稳和减小波纹管内壁与介质摩擦的衬筒，也称为内衬筒。

3.24

保护罩 cover

保护波纹管外表面免受异物触及或机械破坏的装置，也称为外护套。

3.25

拉杆 tie rods

补偿横向位移的约束型膨胀节中用来承受波纹管压力推力的受力杆。采用两根拉杆时，可以补偿

角位移，角位移的方向与拉杆平面垂直。

3.26

比例连杆 pantograph linkages

复式膨胀节中将膨胀节位移平均分配给两组波纹管的连杆机构，该连杆机构不能承受波纹管的压

力推力。

3.27

成形态 as-formed condition

波纹管成形后未经固溶或退火处理的状态。

3.28

热处理态 heat-treated condition

波纹管成形后经固溶或退火处理的状态。

3.29

压力推力 pressure thrust

波纹管受压力作用产生的静态推力。

4 分类和标记

4.1 分类

4.1.1 膨胀节工况分类

膨胀节按工况分为三种类型，见表1。

GB/T 12777—2019

表 1 膨胀节工况分类

类型

设计压力p

MPa

设计温度T

℃

工作介质

I

真空度低于0.085 MPa

≤150

非可燃、非有毒、非易爆气体

0≤p<0.25

≤150

非可燃、非有毒、非易爆

Ⅱ

真空度低于0.085 MPa

>150

非可燃、非有毒、非易爆气体

0≤p<0.25

150<T≤425

非可燃、非有毒、非易爆气体

0.25≤p≤1.6

≤350

非可燃、非有毒、非易爆液体

Ⅲ

所有

所有

可燃、有毒、易爆

除I、Ⅱ类外的所有

非可燃、非有毒、非易爆

4.1.2 膨胀节型式分类

膨胀节按是否能够约束压力推力分为无约束型和约束型两类。常用膨胀节按结构形式分为15种

型式，见表2。

表 2 常用膨胀节型式分类

序号

类型

代号

名 称

图例

1

无约束型

DZ

单式轴向型膨胀节

图1

2

WZ

外压轴向型膨胀节

图2

3

FZ

复式自由型膨胀节

图3

4

FZB

比例连杆复式自由型膨胀节

图4

5

约束型

DJ

单式铰链型膨胀节

图5

6

DW

单式万向铰链型膨胀节

图6

7

FL

复式拉杆型膨胀节

图7

8

FJ

复式铰链型膨胀节

图8

9

FW

复式万向铰链型膨胀节

图9

10

WP

弯管压力平衡型膨胀节

图10

11

ZP

直管压力平衡型膨胀节

图11

12

PP

旁通直管压力平衡型膨胀节

图12

13

FJP

复式铰链直管压力平衡型膨胀节

图13

14

FWP

复式万向铰链直管压力平衡型膨胀节

图14

15

WZP

外压直管压力平衡型膨胀节

图15

12777—2019

style="width:5.57998in;height:4.77994in" />

说明：

端管；

波纹管；

导流筒。

图 1 单式轴向型膨胀节

style="width:7.21326in;height:4.49328in" />

说明：

进口端管；

进口端环；

导流筒；

限位环；

端接管；

波纹管；

外管；

出口端环；

出口端管。

图 2 外压轴向型膨胀节

GB/T 12777—2019

style="width:7.87328in;height:4.30012in" />

说 明 ：

1 — — 波纹管；

2 — — 中间管；

3 — — 端管。

图 3 复 式 自 由 型 膨 胀 节

style="width:8.82656in;height:4.26008in" />

说 明 ：

1 — — 端管；

2 — — 波纹管；

3 — — 中间管；

4 — — 比例连杆； 5— 销 轴 ；

6 — — 承重板；

7 — — 鞍 座

图 4 比 例 连 杆 复 式 自 由
型 膨 胀 节

GB/T 12777—2019

说明：

1 — — 端管；

2 — — 副铰链板；

3 — — 销轴；

4 — — 波纹管；

5 — — 主铰链板；

6 — — 立板。

说 明 ：

1— 端 管 ；

2 — — 立板；

3— 铰 链 板 ；

4— 销 轴 ；

5 — — 万向环；

6 — — 波纹管。

style="width:4.03324in;height:5.14668in" />

图 5 单 式 铰 链 型 膨 胀 节

style="width:4.77334in;height:5.02678in" />

图 6 单 式 万 向 铰 链 型 膨
胀 节

style="width:3.51325in;height:3.67334in" />GB/T 12777—2019

style="width:7.09337in;height:3.79324in" />

说明：

1 — — 端板；

2 — — 拉杆；

3 — — 中间管；

4 — — 波纹管；

5——球面、锥面垫圈；

6 — — 端管。

图 7 复 式 拉 杆 型 膨 胀 节

说明：

1 — — 端管；

2 — — 立板；

3 — — 销轴；

4— 主铰链板；

5 — — 中间管；

6— 波纹管；

7 — — 副铰链板。

style="width:7.27997in;height:4.65908in" />

图 8 复式铰链型膨胀节

GB/T 12777—2019

style="width:8.53329in;height:4.45984in" />

说 明 ：

1 — — 端管；

2 — — 波纹管； 3— 中 间 管 ；

4 — — 主铰链板；

5 — — 十字销轴；

6 — — 副铰链板；

7 — — 立板。

图 9 复式万向铰链型膨胀节

11

style="width:12.19994in;height:3.49338in" />

说明：

1 — — 端管；

2 — — 端板；

3 — — 中间管；

4 — — 工作波纹管；

5 — — 三通；

6 — — 平衡波纹管；

7 — — 拉杆；

8 — — 球面、锥面垫圈；

9 — — 封头。

图 1 0 弯管压力平衡型膨胀节

GB/T 12777—2019

说 明 ：

1 — — 端管；

2 — — 工作波纹管；

3 — — 拉杆；

4 — — 平衡波纹管；

5 — — 端环；

6 — — 端板。

style="width:4.73322in;height:4.63906in" />

图 1 1 直 管 压 力 平 衡 型 膨 胀 节

style="width:5.64669in;height:4.25986in" />

a) 全外压

style="width:5.70679in;height:4.31236in" />

b) 内外压组合

说明：

1 — — 端管(1);

2 — — 端环；

3 — — 接管；

4— 波纹管；

5 — — 撑环；

6— 平封头；

7 — — 外管；

8 — — 端管(2)。

图 1 2 旁 通 直 管 压 力 平
衡 型 膨 胀 节

GB/T 12777—2019

说明：

1 — — 端管；

2 — — 工作波纹管；

3 — — 铰链板；

4 — — 平衡波纹管；

5 — — 中间管组件；

6 — — 销轴；

7 - 立 板 。

说 明 ：

1— 端 管 ；

2 — — 工作波纹管；

3 — - 铰 链 板 ；

4 — — 平衡波纹管； 5— 中间管组件；

6 — — 销轴；

7 — — 万向环；

8 — — 立板。

style="width:6.23323in;height:4.42002in" />

图 1 3 复 式 铰 链 直 管 压 力 平 衡 型 膨 胀 节

style="width:6.43336in;height:4.49328in" />

图 1 4 复 式 万 向 铰 链 直
管 压 力 平 衡 型 膨 胀 节

GB/T 12777—2019

style="width:7.6066in;height:5.0732in" />

说明：

1— 端管；

2——端环；

3——端环组件；

4——工作波纹管；

5——平衡波纹管；

6——接管；

7——外管。

图15 外压直管压力平衡型膨胀节

4.1.3 膨胀节的部件分类

4.1.3.1 膨胀节的组成部件

膨胀节由波纹管和结构件组成，其中结构件分为受压件、受力件和非受压(力)件。

4.1.3.2 **波纹管(PO
起位移补偿等作用的部件(含加强环、均衡环和加强套环),其失效会导致膨胀节功能的丧失，见

图16。

4.1.3.3 **受压件(P1
直接与带压介质接触的部件，其失效会导致压力突然释放，见图16。

4.1.3.4 **受力件(P2
承受波纹管压力推力的部件(如铰链板、拉杆等),其失效会导致膨胀节约束功能的丧失，见图16。

4.1.3.5 **非受压(力
非受压(力)件分为 P3 和 P4 (见图16):

a) 与受压件或受力件连接的部件(P3);

style="width:6.06662in;height:2.58654in" />style="width:5.06661in;height:2.45344in" />

GB/T 12777—2019

b) 除 P3 部件以外的其他部件(P4)。

style="width:5.52681in;height:2.67344in" />

b) 外压轴向型

style="width:7.11335in;height:2.4266in" />

c) 单式铰链型 d) 复式拉杆型

如果是加强套环，则为 P0。

图 1 6 膨胀节部件分类示意图

4.1.4 焊接接头分类

4.1.4.1
膨胀节中波纹管、受压件、受力件的焊接接头分为如下四类(见图17):

a)
波纹管纵向对接接头(包括加强环、均衡环和加强套环)、受压筒节(包括接管类和端管)纵向对
接接头、分瓣压制所有纵向拼焊接头、端环类拼焊接头，均属 A 类焊接接头；

b) 波纹管与受压筒节的环向接头、受压筒节环向对接接头，均属 B
类焊接接头；

c)
平板法兰、端板、端环、立板等与受压筒节连接的接头，加强套环、端均衡环与受压筒节连接的
搭接接头，均属 C 类焊接接头；

d) 受压筒节与封头连接的接头，检测管与波纹管直边段连接的接头，均属 D
类焊接接头。

4.1.4.2 其他焊接接头为 E 类焊接接头，见图17。

style="width:4.50005in;height:3.47336in" />style="width:4.13991in;height:3.87332in" />GB/T 12777—2019

style="width:5.74676in;height:4.52672in" />

style="width:8.31334in;height:2.2066in" />

style="width:6.58676in;height:3.7334in" />

图 1 7
焊接接头分类

4.1.5 波纹管型式分类

膨胀节中波纹管型式及代号见表3。

表 3 波纹管型式及代号

波纹管型式

代号

无加强U形

U

加强U形

J

Ω 形

O

4.1.6 端部连接型式分类

膨胀节端部与管道或设备的连接型式及代号见表4。

GB/T 12777—2019

表 4 膨胀节端部连接型式及代号

膨胀节端部连接型式

代号

焊接

H

法兰

F

4.2 型号和标记

4.2.1 型号表示方法

style="width:11.52014in;height:3.82222in" />

注：对于存在组合位移的膨胀节(代号FZ、FZB、WP、FJP、FWP等),设计位移分别表示设计轴向位移和设计横向位
移，轴向位移在前，横向位移在后，位移之间用"/"号连接。

4.2.2 标记示例

4.2.2.1 设计压力为1.6 MPa, 公称尺寸为1000 mm,
设计轴向位移为205 mm, 端部连接为焊接型式，

波纹管为无加强 U 形的外压轴向型膨胀节，标记为：

膨胀节 GB/T 12777—2019 WZUH 16-1000-205

4.2.2.2 设计压力为6.0 MPa, 公称尺寸为800 mm,
设计轴向位移为35 mm, 设计横向位移为10 mm,

端部连接为法兰型式，波纹管为Ω形的弯管压力平衡型膨胀节，标记为：

膨胀节 GB/T 12777—2019 WPOF 60-800-35/10

4.2.2.3 设计压力为0.1 MPa, 矩形管道尺寸为600
mm×900 mm,设计轴向位移为20 mm, 端部连接

为法兰型式，波纹管为无加强 U 形的单式轴向型膨胀节，标记为：

膨胀节 GB/T 12777—2019 DZUF 1-600×900-20

4.2.2.4 设计压力为1.0 MPa, 公称尺寸为400 mm,
设计角位移为3°,端部连接为焊接型式，波纹管为

无加强 U 形的单式铰链型膨胀节，标记为：

膨胀节 GB/T 12777—2019 DJUH 10-400-3

5 材料

5.1 波纹管

5.1.1
波纹管用材料应按工作介质、外部环境和工作温度等工作条件选用。常用波纹管材料见表5。

5.1.2 多层波纹管各层可采用不同材料。

5.1.3 加强环或均衡环常用材料见 GB/T 20801.2、GB/T 24511、NB/T
47008、NB/T 47010。

GB/T 12777—2019

表 5 常用波纹管材料

序号

材料牌号

标准号

材料交货状态

中国

美国

中国

美国

1

S30403

S30403

GB/T 3280

GB/T 4237

GB/T 24511

ASME SA 240

固溶

2

S30408

S30400

3

S31008

S31008

4

S31603

S31603

5

S31608

S31600

6

S22053

S32205

7

S32168

S32100

8

S39042

N08904

9

S31254

10

NS1101

N08800

YB/T 5354

ASME SB 409

退火

11

NS1102

N08810

12

NS1104

N08811

13

NS1402

N08825

ASME SB 424

14

NS3102

N06600

ASME SB 168

15

NS3304

N10276

ASME SB 575

固溶退火

16

NS3305

N06455

17

NS3306

N06625 Gradel

ASME SB 443

退火

18

N06625 Grade2

固溶退火

19

N04400

ASME SB127

退火

20

N06626

SAE AMS 5879

退火

21

TA1

Gradel

GB/T 3621

ASME SB 265

退火

22

TA2

Grade2

23

BFe30-1-1

C71500

GB/T 2059

ASME SB171

软态

注：表中所列ASME和SAE的标准号为与美国材料牌号对应的标准。

5.2 受压件

膨胀节中端管、法兰等受压件用材料，应与安装膨胀节的管道中的管子材料相同或优于管子材料。

常用受压件材料见GB/T 20801.2、GB/T 24511、NB/T 47008、NB/T 47010。

5.3 受力件

膨胀节中拉杆、铰链板、万向环、销轴及其连接附件等承受波纹管压力推力的受力件用材料应按其

工作条件选用。

GB/T 12777—2019

5.4 许用应力

5.4.1 许用应力应符合相应材料标准规定。

5.4.2 设计温度低于20℃时，取20℃的许用应力。

5.4.3 不同材料组合的多层波纹管设计温度下的许用应力按式(1)计算。

style="width:4.52003in;height:0.68002in" /> ……… ……………… (1)

式中：

[σ];-- 第 i 层材料在设计温度下的许用应力，单位为兆帕(MPa);

δ — — 第 i 层材料的名义厚度，单位为毫米(mm)。

5.5 材料检验

用检查材料牌号、外观质量和质量证明书的方法进行材料检验，结果应符合5.1、5.2和5.3的要求。

6 尺寸和偏差

6.1 圆形波纹管

6.1.1 U
形波纹管波高、波距的极限偏差应按表6执行，波纹长度的极限偏差应按表7执行。

表 6 U 形波纹管波高、波距的极限偏差 单位为毫米

波高、波距尺寸

≤13

>13～25

>25～38

>38～50

>50～64

>64～75

>75～89

>89

极限偏差

±1.0

±1.5

±2.5

±3.0

±3.5

±4.0

±4.5

±5.0

表 7 U 形波纹管波纹长度的极限偏差 单位为毫米

波纹长度尺寸

≤13

>13～25

>25～38

>38～50

>50～64

>64～75

极限偏差

±1.0

±1.5

±2.5

±3.0

±3.5

±4.0

波纹长度尺寸

>75～89

>89～120

>120～315

>315～500

>500～800

>800

极限偏差

±4.5

±5.0

士5.5

±6.0

土6.5

±7.0

6.1.2 同一件U 形波纹管中波高的一致性要求应按表8执行。

表 8 U 形波纹管波高一致性要求

波高尺寸

≤13

>13～25

>25～38

>38～50

>50～64

>64～75

>75～89

>89

最大、最小值之差

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

6.1.3 波纹管直边段外径的极限偏差应按表9执行。

表 9 波纹管直边段外径的极限偏差

公称直径

≤200

>200～500

>500～1000

>1000～1500

>1500～2000

>2000～3000

>3000

极限偏差

±1.0

±1.5

±2.0

±2.5

±3.0

±3.5

±4.5

style="width:3.79991in;height:2.2066in" />class="anchor">GB/T 12777—2019

6.1.4 U
形波纹管波峰、波谷曲率半径的极限偏差应为±15%的波纹名义曲率半径，波峰、波谷与波侧
壁间应圆滑过渡。

6.1.5
Ω形波纹管波纹平均半径的极限偏差应为±15%的波纹名义平均半径，Ω形波纹截面的圆度公
差应为±20%的波纹名义平均半径。

6.1.6
波纹管两端面对波纹管轴线的垂直度公差应为1%的波纹管直边段外径，且不大于3
mm 。 直边 段外径不大于200 mm
的波纹管，波纹管两端面轴线对波纹管轴线的同轴度公差应为φ2 mm; 直边段
外径大于200 mm
的波纹管，波纹管两端面轴线对波纹管轴线的同轴度公差应为1%的波纹管直边段
外径，且不大于φ5 mm。

6.2 矩形波纹管

6.2.1 波纹管波高、波距、波纹长度的要求按6.1.1的规定。

6.2.2 波纹管边长和对角线的标准公差等级应为 GB/T 1800. 1—2009 表 1
中 的 IT17 级，其极限偏差

为±IT17/2, 且不大于8 mm。

6.3 受压筒节

6.3.1 卷制的圆形受压筒节尺寸应符合 GB 50235—2010 中5.4的要求。

6.3.2
与管道或设备相连接的端管焊接连接端对接坡口见图18。端管壁厚大于相接管子壁厚时，应按

GB/T 20801.4—2006 中7.4.3a)的要求削薄。

style="width:4.57337in;height:2.51328in" />

a) 端管壁厚≤20 mm b) 端管壁厚>20 mm

图18 端管焊接连接端对接坡口形式

6.3.3 矩形受压筒节边长和对角线的标准公差等级应符合6.2.2的要求。

6.4 膨胀节

膨胀节外连接端面间尺寸的极限偏差见表10。

表10 膨胀节外连接端面间尺寸的极限偏差 单位为毫米

膨胀节外连接端面间尺寸L

极限偏差

L≤900

±3

900<L≤3600

±6

L>3600

±9

6.5 尺寸和偏差检验

尺寸和偏差的检验用精度符合公差要求并经检定合格的量具或测量仪进行，结果应符合6.1、6.2、

6.3和6.4的要求。

GB/T 12777—2019

7 设计

7.1 设计条件

7.1.1
系统设计单位或用户宜按表11或表12提供膨胀节设计条件。应按实际情况确定设计压力、设
计温度、设计位移及设计疲劳寿命。应避免波纹管受扭，当圆形波纹管扭转不可避免时，应提出作用于
膨胀节上的扭矩。

7.1.2
膨胀节设计压力应不低于表11或表12给出的最高工作压力，且不宜高于最高工作压力的1.
1 倍。确定设计压力时，应计及管系试验压力。

7.1.3
当膨胀节同时承受内压和外压，或在真空条件下运行时，设计压力应计及在正常工作情况下可
能出现的最大内外压差。

7.1.4
对于无内隔热结构的膨胀节，波纹管设计温度宜按工作温度；对于采用隔热结构的膨胀节，波纹
管设计温度宜按传热分析计算、试验或参考同类装置运行状态下实测温度来确定。

7.1.5
在确定设计温度时，应计及膨胀节在运行过程中预期的包含大气环境低温条件在内的各种情况。

7.1.6 对于膨胀节结构件设计温度的确定参见附录 C 中 C.2.3。

表 1 1 圆形波纹管膨胀节设计条件

序号

设计条件

1

综合要求

膨胀节名称

2

膨胀节型号

3

公称直径/mm

4

数量

5

制造及验收标准

6

安装方位

7

连接方式

焊接：接管外径×壁厚/(mm×mm)

8

法兰：法兰参数

9

连接件材料

10

设计条件

压力

设计压力/MPa

11

最高工作压力/MPa

12

工作压力/MPa

13

温度

设计温度/℃

14

最高工作温度/℃

15

工作温度/℃

16

最低环境温度/℃

17

安装温度/℃

18

介质

名称

19

流速/(m/s)

20

流向

21

密度/(g/cm³)

GB/T 12777—2019

表 1 1 ( 续 )

序号

设计条件

22

位移和疲

劳寿命

预变位安装

拉伸位移/mm

23

压缩位移/mm

24

横向位移/mm

25

角位移/(°)

26

设计

拉伸位移/mm

27

压缩位移/mm

28

横向位移/mm

29

角位移/()

30

设计疲劳寿命/次

31

工作

拉伸位移/mm

32

压缩位移/mm

33

横向位移/mm

34

角位移/(°)

35

设计疲劳寿命/次

36

材料

端管

37

波纹管

38

导流筒

39

隔热层

40

规格

总长/mm

41

最大径向外形尺寸/mm

42

总重/kg

43

刚度

轴向刚度/(N/mm)

44

横向刚度/(N/mm)

45

弯曲刚度/[N ·m/C°]]

46

振动频率(Hz)/振幅(mm)

47

安装膨胀节所在管系试验压力/MPa

48

其他要求：

表 1 2 矩形波纹管膨胀节设计条件

序号

设计条件

1

综合要求

膨胀节名称

2

膨胀节型号

3

公称尺寸：长边×短边/(mm×mm)

4

数量

5

制造及验收标准

6

安装方位

GB/T 12777—2019

表 1 2 ( 续 )

序号

设计条件

7

连接方式

拐角类型

8

焊接：长边×短边×壁厚/(mm×mm×mm)

9

法兰：法兰参数

10

连接件材料

11

设计条件

压力

设计压力/MPa

12

最高工作压力/MPa

13

工作压力/MPa

14

温度

设计温度/℃

15

最高工作温度/℃

16

工作温度/℃

17

最低环境温度/℃

18

安装温度/℃

19

介质

名称

20

流速/(m/s)

21

流向

22

密度/(g/cm³)

23

位移和疲

劳寿命

拉伸位移/mm

24

压缩位移/mm

25

横向位移：平行于短边/mm

26

横向位移：平行于长边/mm

27

角位移：平行于短边/(°)

28

角位移：平行于长边/(°)

29

设计疲劳寿命/次

30

材料

波纹管

31

导流筒

32

隔热层

33

规格

总长/mm

34

最大径向外形尺寸/mm

35

总重/kg

36

刚度

轴向刚度/(N/mm)

37

横向刚度：平行于短边/(N/mm)

38

横向刚度：平行于长边/(N/mm)

39

弯曲刚度：平行于短边/[N ·m/(°)]

40

弯曲刚度：平行于长边/[N ·m/()]

GB/T 12777—2019

表12 ( 续 )

序号

设计条件

41

振动频率(Hz)/振幅(mm)

42

安装膨胀节所在管系试验压力/MPa

43

其他要求：

7.2 焊接接头系数

7.2.1 焊接接头系数 Cw
应根据对接接头的焊缝形式及无损检测的长度比例确定。

7.2.2 波纹管的纵向焊接接头按9.3.2.1的要求检验合格时，Cw=1.0。

7.2.3 膨胀节结构件焊接接头系数规定如下：

a) 双面焊对接接头和相当于双面焊的全焊透对接接头： — 全部无损检测
Cw=1.0;

— 局部无损检测 Cw=0.85。

b) 单面焊对接接头(沿焊缝根部全长有紧贴基本金属的垫板):

— 全 部 无 损 检 测 C、=0.9;

—— 局部无损检测 C、=0.8。

7.3 波纹管

7.3.1 圆形波纹管的设计见附录 A。

7.3.2 矩形波纹管的设计参见附录 B。

7.4 结构件

膨胀节中受压件及受力件等结构件的设计参见附录 C。

7.5 导流筒

7.5.1 膨胀节导流筒的设计见附录 A 中 A.5。

7.5.2
工作介质温度高于波纹管材料的允许使用温度上限时，宜在导流筒与波纹管之间的环形空间内
填充与工作介质温度和介质特性相适应的隔热材料，隔热材料应与导流筒或端管可靠固定。

7.5.3
工作介质含有粉尘时，应在导流筒开口端设置防尘装置，防尘装置应与导流筒或端管可靠固定，
且导流筒开口端不宜向上。

7.5.4 工作介质为液体或蒸汽且向上流动时，导流筒应设排液孔。

7.6 装运固定件

7.6.1
膨胀节应设置装运固定件，使膨胀节在运输和安装期间保持正确的长度。膨胀节安装后进行系
统压力试验前应将装运固定件拆除或松开。安装过程中需要预变位时，预变位前应将装运固定件拆除。

7.6.2 膨胀节质量大于200 kg 时宜设置起吊装置。

7.7 保护罩

膨胀节保护罩的设计见附录 A 中 A.6。

GB/T 12777—2019

7.8 膨胀节

膨胀节中波纹管直边段与受压筒节(法兰)的连接型式宜采用内插或外套结构。

8 制造

8.1 材料标志移植

8.1.1 波纹管(P0)、 受压件(P1) 和受力件(P2)
的材料应有可追溯的标志。在制造过程中，如原标志被
裁掉或材料分成几块时，制造单位应规定标志的表达方式，并在材料分割前完成标志的移植。

8.1.2 波纹管用材料不得采用硬印标记。

8.1.3 有耐腐蚀要求的不锈钢和有色金属，不得在耐腐蚀面采用硬印标记。

8.1.4 低温膨胀节受压件、受力件不得采用硬印标记。

8.2 圆形波纹管

8.2.1 圆形波纹管管坯只允许有纵向焊接接头，不准许有环向焊接接头。

8.2.2 管坯纵向焊接接头条数见表13,各相邻纵向焊接接头间距不应小于250 mm。

表13 管坯纵向焊接接头条数

管坯外径D。

mm

焊接接头条数

管坯外径D。

mm

焊接接头条数

D。≤250

1

1800<D,≤2400

≤8

250<D,≤600

≤2

2400<D,≤3000

≤10

600<D,≤1200

≤4

3000<D,≤4000

≤13

1200<D₄ ≤1800

≤6

4000<D,≤5000

≤17

8.2.3
多层波纹管套合时各层管坯间纵向焊接接头位置应沿圆周方向均匀错开。各层管坯间不应有
水、油、泥土等污物。多层波纹管直边段端口应采用氩弧焊或电阻缝焊封边，使端口各层熔为整体，焊接
接头应保持全焊透，不得有分层现象。当采用电阻缝焊时，焊缝有效宽度不应小于4
mm。

8.2.4
若需对波纹管进行热处理，应按相应材料标准规定的热处理工艺要求进行。

8.3 矩形波纹管

所有接长、接角、接波的对接焊接接头宜采用手工氩弧焊方法施焊，焊接接头背面应通氩气保护。

8.4 受压筒节

8.4.1 公称尺寸不大于400 mm
的圆形膨胀节，其受压筒节宜用无缝钢管制造。无缝钢管应符合

GB/T 8163、GB/T 14976 标准的要求。

8.4.2 公称尺寸大于400 mm
的圆形膨胀节，其受压筒节宜用钢板卷筒焊接制造，也可用符合

GB/T 9711、GB/T 12771 要求的钢管制造。

8.5 焊接

8.5.1 通用要求

8.5.1.1
当施焊环境出现下列任一情况，且无有效防护措施时，禁止施焊：

GB/T 12777—2019

a) 焊条电弧焊时风速大于10 m/s;

b) 气体保护焊时风速大于2 m/s;

c) 相对湿度大于90%;

d) 雨、雪环境；

e) 焊件温度低于-20℃。

8.5.1.2
焊条、焊剂及其他焊接材料的储存应保持干燥，相对湿度不大于60%。

8.5.1.3
当焊件温度低于0℃但不低于-20℃时，应在施焊处100 mm 范围内预热到15℃以上。

8.5.2 焊接材料

8.5.2.1 膨胀节的焊接材料优先选用符合 NB/T47018
规定的焊材，对于NB/T 47018 中没有规定的
焊接材料，应符合相应的国家标准或行业标准。

8.5.2.2
当采用境外焊接材料时，应符合境外焊接材料的标准，且应满足以下要求：

a) 焊材应符合国内使用规范；

b) 若为制造单位首次使用，应进行焊接工艺评定，合格后方可使用；

c) 焊材应具备完整的质量证明书。

8.5.3 焊接工艺

8.5.3.1
膨胀节施焊前，波纹管纵向焊缝、受压件焊缝、与受压件相焊的焊缝、熔入永久焊缝内的定位焊
缝、受压件母材表面堆焊与补焊，以及上述焊缝的返修焊缝都应按NB/T 47014
进行焊接工艺评定或者 具有经过评定合格的焊接工艺支持。

8.5.3.2
焊接工艺评定技术档案应保存至该工艺评定失效为止，焊接工艺评定试样保存期不少于5年。

8.5.4 施焊

8.5.4.1 焊工应按图样、焊接工艺文件施焊。

8.5.4.2
膨胀节的焊接过程应具有可追溯性，焊接记录至少应包括焊工代号和焊接工艺参数。

8.5.5 焊接返修

8.5.5.1
当焊接接头需要返修时，其返修工艺应按照原焊接工艺或焊接作业指导书执行。

8.5.5.2
圆形波纹管管坯纵向焊接接头同一部位缺陷允许返修一次。成形后的波纹管不准许返修。波
纹管与受压筒节连接焊接接头、矩形波纹管对接焊接接头同一部位缺陷允许返修两次。

8.5.5.3
受压件焊接接头同一部位缺陷返修次数不宜超过两次。如超过两次，返修前应经制造单位技
术负责人批准，返修次数、部位和返修情况应记入产品的质量证明文件。

8.6 膨胀节

膨胀节制造过程中，应防止硬物碰撞波纹管。膨胀节组焊时，应防止焊接飞溅和电弧烧穿波纹管，

严禁在波纹管上引弧。

9 检验和试验

9.1 外观检验要求

9.1.1 圆形波纹管

9.1.1.1
管坯纵向焊接接头表面应无裂纹、气孔、咬边和对口错边，凹坑、下塌和余高均不应大于壁厚的

GB/T 12777—2019

10%。奥氏体不锈钢和镍基合金的焊接接头表面应呈银白色或金黄色，亦可呈浅蓝色。钛材的焊接接

头表面应呈银白色或金黄色。

9.1.1.2
波纹管表面不准许有裂纹、焊接飞溅物及大于板厚下偏差的划痕和凹坑等缺陷。不大于板厚
下偏差的划痕和凹坑应修磨使其圆滑过渡。

9.1.1.3 加强环或均衡环表面应光滑。

9.1.1.4
波纹管处于自由状态下，加强环或均衡环表面应与波纹管波谷外壁紧密贴合，且不得有异物

夹杂。

9.1.1.5
波纹的形状应均匀一致，波峰、波谷与波侧壁间圆滑过渡。波纹管表面允许有轻微的模具

压痕。

9.1.1.6
多层波纹管直边段端口当采用电阻缝焊时，焊接接头表面不得有过烧、击穿、裂纹、飞溅等

缺陷。

9.1.2 矩形波纹管

9.1.2.1
所有对接焊接接头表面应无裂纹、气孔、咬边、凹坑、下塌。奥氏体不锈钢和镍基合金的焊接接
头表面应呈银白色或金黄色，亦可呈浅蓝色。

9.1.2.2 波纹管表面应符合9.1.1.2的要求。

9.1.3 受压件

焊接接头表面应无裂纹、气孔、弧坑和焊接飞溅物。

9.1.4 膨胀节

9.1.4.1
波纹管与受压筒节的连接焊接接头表面应无裂纹、气孔、夹渣、焊接飞溅物、咬边和凹坑，余高
应不大于波纹管壁厚，且不大于1.5 mm。

9.1.4.2
不锈钢和耐蚀合金波纹管及所有不锈钢结构件表面不宜涂漆。所有碳钢结构件外表面应涂防
锈底漆，但距端管焊接坡口50 mm
范围内不应涂漆。法兰密封面、销轴表面、球面垫圈与锥面垫圈配合
面应涂防锈油脂。

9.1.4.3
铭牌内容应符合11.1要求，介质流向标志应符合11.2要求。

9.1.5 焊接接头

9.1.5.1
所有焊接接头表面的熔渣和飞溅物应清除干净，并不得有表面裂纹、未焊透、未熔合、表面气
孔、咬边、弧坑、未填满和夹渣等缺陷。

9.1.5.2
对接焊接接头修磨处的厚度不应小于母材厚度，修磨后的焊接接头表面应符合9.
1.5. 1的

规定。

9.1.1.3 角焊缝的外形应圆滑过渡至母材。

9.2 外观检验方法

目视或用适当倍数的放大镜进行外观检查；不进行无损检测的圆形波纹管管坯纵向焊接接头应用

5倍以上放大镜进行外观检查；检查结果应符合9.1的要求。

9.3 焊接接头无损检测要求

9.3.1 无损检测方法和实施时机

9.3.1.1
膨胀节的焊接接头无损检测应在形状尺寸和外观检查合格后进行。

GB/T 12777—2019

9.3.1.2
膨胀节的对接接头应采用射线检测、超声检测或者渗透检测。射线检测包括胶片感光成像、X
射线数字成像、X
射线计算机辅助成像；超声检测包括衍射时差法超声检测(TOFD)、
可记录的脉冲反 射法超声检测和不可记录的脉冲反射法超声检测。

9.3.1.3 对有延迟裂纹倾向的材料，至少应在施焊24 h
后进行无损检测。对有再热裂纹倾向的材料， 应在热处理后增加一次无损检测。

9.3.2 圆形波纹管

9.3.2.1 波纹管成形前，对于I
类膨胀节，管坯焊接接头可不进行无损检测；对于Ⅱ类膨胀节，应对每个
波纹管接触工作介质的管坯焊接接头进行100%渗透检测或射线检测；对于Ⅲ类膨胀节，应对所有管坯
焊接接头进行100%渗透检测或射线检测。

9.3.2.2 渗透检测法只适用于管坯厚度不大于2 mm
的焊接接头。

9.3.2.3 渗透检测结果不应存在下列显示：

a) 所有的裂纹等线状显示；

b) 四个或四个以上边距小于1.5 mm 的成行密集圆形显示；

c) 任何直径大于1/2管坯壁厚的圆形显示，或直径大于2 mm 的圆形显示；

d) 任一 150 mm 焊接接头长度内五个以上的随机散布圆形显示。

9.3.2.4
对于材料标准中规定的断后伸长率低于35%的材料，圆形波纹管成形后，应对所有可及焊接
接头表面进行100%渗透检测，结果应符合9.3.2.3的要求。

9.3.2.5 波纹管管坯厚度小于2 mm
的焊接接头进行射线检测，合格等级应不低于 NB/T 47013.2— 2015规定的I
级；波纹管管坯厚度不小于2 mm 的焊接接头进行射线检测，合格等级应不低于
NB/T 47013.2—2015 规定的Ⅱ级。

9.3.3 矩形波纹管

9.3.2.3 的要求。

9.3.4 受压件

9.3.4.1 受压筒节 A、B
类焊接接头一般应进行局部射线检测，检测长度不应小于各焊接接头长度的
20%,且不小于250 mm, 并应包含每一相交的焊接接头，合格等级应不低于 NB/T
47013.2—2015 规定 的Ⅲ级。

9.3.4.2
对于介质为可燃、有毒、易爆的Ⅲ类膨胀节，其受压筒节 A、B 类焊接接头
一般应进行100%射 线检测，合格等级应不低于 NB/T 47013.2—2015规定的Ⅱ级。

9.3.4.3
端环类拼焊接头可进行100%超声检测，合格等级应不低于 NB/T 47013.3—2015 或

NB/T 47013.10—2015 规定的I 级 。

9.3.5 膨胀节

9.3.5.1
波纹管与受压筒节的连接环向焊接接头应进行100%渗透检测，结果应符合9.3.2.3的要求。

9.3.5.2 C、D 和 E
类焊接接头的无损检测按照制造单位要求执行。

9.4 焊接接头无损检测方法

9.4.1 圆形波纹管管坯纵向焊接接头的渗透检测按 NB/T 47013.5—2015
规定的方法进行，结果应符

9.3.2.3 的要求。

9.4.2 圆形波纹管管坯纵向焊接接头的射线检测按 NB/T 47013.2—2015
、NB/T 47013. 11—2015 或

NB/T 47013.14—2016 规定的方法进行，技术等级不低于 AB
级，结果应符合9.3.2.5的要求。

GB/T 12777—2019

9.4.3 矩形波纹管的对接焊接接头的渗透检测按 NB/T 47013.5—2015
规定的方法进行，结果应符合

9.3.3的要求。

9.4.4 受压件焊接接头的射线检测按 NB/T 47013.2—2015 、NB/T 47013.
11—2015 或 NB/T 47013. 14— 2016规定的方法进行，技术等级不低于AB
级，结果应符合9.3.4.1或9.3.4.2的要求。

9.4.5 端环类拼焊接头的超声检测按 NB/T 47013.3—2015 或 NB/T 47013.
10—2015 规定的方法进

行，技术等级不低于B 级，结果应符合9.3.4.3的要求。

9.4.6 波纹管与受压筒节的连接环向焊接接头的渗透检测按 NB/T
47013.5—2015 规定的方法进行，

9.3.5.1 的要求。

9.5 试验要求

9.5.1 耐压性能

9.5.1.1
膨胀节应有符合要求的耐压性能。膨胀节在规定的压力下应无渗漏，结构件应无明显变形，波
纹管应无失稳现象。

9.5.1.2 试验压力下，对于无加强 U
形波纹管，波距与加压前的波距相比最大变化率大于15%,对于加 强 U
形波纹管和Ω形波纹管，波距与加压前的波距相比最大变化率大于20%,即认为发生了平面失
稳；当波纹管中间波突然出现横向挠曲时，即认为发生了柱失稳；当外压波纹管突然出现波峰塌陷时，即
认为发生了周向失稳。

9.5.1.3 I 类膨胀节可不进行耐压试验。

9.5.2 气密性能

9.5.2.1
用于可燃流体介质、有毒流体介质、真空度高于0.085 MPa
的膨胀节应进行气密性试验。膨胀 节在规定的压力下应无泄漏。

9.5.2.2
当设计文件有要求时，应进行泄漏试验。泄漏试验包括氨检漏试验、卤素检漏试验和氦检漏试
验，应按相关标准规定的试验方法和要求进行。

9.5.3 刚度性能

波纹管应有符合要求的刚度性能。制造单位应提供波纹管计算弹性刚度。型式检验和用户要求时

提供实测刚度。实测刚度应不大于1.3倍计算弹性刚度。

9.5.4 稳定性能

波纹管应有符合要求的稳定性能。在规定的压力和位移下，波纹管应无失稳现象，失稳判据见

9.5.1.2 。

9.5.5 疲劳性能

9.5.5.1
波纹管应有符合要求的疲劳性能。波纹管在规定的试验位移循环次数内应无泄漏。

9.5.5.2
对于设计温度低于材料蠕变温度的波纹管，圆形波纹管试验循环次数应大于设计疲劳寿命的
2倍，矩形波纹管试验循环次数应大于设计疲劳寿命。

9.5.5.3
对于设计温度处于材料蠕变温度范围内的波纹管，圆形波纹管试验循环次数应大于计算平均
失效循环次数。

9.5.6 爆破性能

波纹管应有符合要求的爆破性能。波纹管在爆破试验压力下，应无破损、无渗漏。

GB/T 12777—2019

9.6 试验方法

9.6.1 耐压试验

9.6.1.1
膨胀节的耐压性能应通过压力试验进行检验。

9.6.1.2
一般应进行水压试验，在不适于进行水压试验的场合应进行气压试验，进行气压试验时应采取

有效的安全措施。

9.6.1.3
试验时试验装置应保证膨胀节两端固定和有效密封，波纹管处于直线状态。

9.6.1.4
水压试验后应及时将水渍清除干净。当无法达到这一要求时，应控制试验用水的氯离子含量

不超过25 mg/L。气压试验介质应为干燥洁净的压缩空气或惰性气体。

9.6.1.5
内压膨胀节的水压试验压力应按式(2)和式(3)计算，取其中的较小值。

p₁=1.5p[σ]s/[σ]; (2)

p.=1.5psEb/E (3)

内压膨胀节的气压试验压力应按式(4)和式(5)计算，取其中的较小值。

p₁=1.15p[σ]。/[σ]; (4)

p₁=1.15p,E/E (5)

式中：

p. — — 试验压力，单位为兆帕(MPa);

p — 设计压力，单位为兆帕(MPa);

[σ]。 ——室温下的波纹管材料的许用应力，单位为兆帕(MPa);

[σ] \| — 设计温度下波纹管材料的许用应力，单位为兆帕(MPa);

p — 波纹管两端固支时柱失稳的极限设计内压，单位为兆帕(MPa);

E, — 室温下的波纹管材料弹性模量，单位为兆帕(MPa);

El — 设计温度下波纹管材料的弹性模量，单位为兆帕(MPa)。

9.6.1.6
外压膨胀节的水压试验压力按式(2)计算，气压试验压力按式(4)计算。

9.6.1.7
耐压性能试验应用两个量程相同，并经检定合格的压力表。压力表的量程为试验压力的2倍

左右，但不应低于1.5倍和高于3倍的试验压力。压力表的精度等级不应低于1.6级。

9.6.1.8
用于真空条件的膨胀节的耐压性能试验可用内压试验代替，试验压力应为1.5倍设计压差(压

差值等于大气压值减真空度值),或者采用抽真空试验来检测。

9.6.1.9
试验时应缓慢升压，达到规定试验压力后保压至少10 min。

9.6.1.10
试验压力下目视检查膨胀节，结果应符合9.5.1的要求。

9.6.1.11
型式检验时应测量波纹管的最大波距变化率。

9.6.2 气密性试验

9.6.2.1
气密性试验应在耐压性能试验合格后进行，试验时试验装置应保证膨胀节两端固定和有效密

封，波纹管以其自由长度处于直线状态。

9.6.2.2 气密性试验可与气压试验同时进行。

9.6.2.3 试验压力等于设计压力。

9.6.2.4
试验介质应为干燥洁净的压缩空气或惰性气体。

9.6.2.5
试验时应缓慢升压，达到规定试验压力后保压至少10 min。

9.6.2.6
可以用皂泡法对焊接接头检漏，小直径膨胀节可以浸入水槽内检漏，结果应符合9.5.2的要求。

GB/T 12777—2019

9.6.3 刚度试验

9.6.3.1 刚度试验的位移测量装置精度不低于0.1 mm,
力测量装置综合精度不低于1.0%。

9.6.3.2
刚度试验前应将波纹管以自由长度置于试验装置内，对波纹管逐步施加位移至设计位移量，记
录相应的力和位移值，得到力与位移的曲线，由最终的力除以最大位移得到波纹管的实测刚度。

9.6.3.3 无加强 U
形波纹管的实测刚度一般在无压力状态下测量。加强 U 形波纹管和Ω形波纹管的
实测刚度应在设计压力下测量平均刚度，试验时压力波动值不大于试验压力的±10%。

9.6.3.4
刚度试验装置应保证能约束波纹管压力推力与位移反力，并能保证试验件一端固定，
一端可动

固定。

9.6.3.5
试验介质可为自来水、压缩空气、惰性气体和油等。

9.6.3.6 试验用压力表应符合9.6.1.7的要求。

9.6.3.7 刚度试验结果应符合9.5.3的要求。

9.6.4 稳定性试验

9.6.4.1
波纹管在位移状态下的稳定性能应通过稳定性试验进行检验。

9.6.4.2
试验压力应按式(2)和式(3)计算，取其中的较小值。

9.6.4.3
试验位移(压缩或拉伸位移)应为设计轴向位移量的50%或当量轴向位移量的50%。

9.6.4.4 试验介质一般为水。

9.6.4.5
分别在压缩和拉伸位移状态下进行试验。试验过程中试验件两端不得发生移动。

9.6.4.6 试验前应测量波纹管各部位的波距。

9.6.4.7
试验时应逐级加压，每个级间压差不超过设计压力的15%。在每次逐级加压后分别测量波纹
管各部位的波距变化和中间一个波或两个波的横向挠曲。

9.6.4.8 试验用压力表应符合9.6.1.7的要求。

9.6.4.9 达到试验压力后保压至少10 min
。试验结果应符合9.5.4的要求。

9.6.5 疲劳试验

9.6.5.1
设计温度低于材料蠕变温度的波纹管疲劳试验方法

试验方法如下：

a)
试验应在专用的疲劳试验装置上进行，疲劳试验装置应保证能约束波纹管压力推力与位移反
力，并能保证施加的轴向循环位移与波纹管轴线同轴。波纹管的初始状态以其自由长度处于
直线状态。

b)
试验波纹管应为所有其他型式检验项目合格的波纹管，波数不少于三个。试件中其他部件的
结构可根据试验装置设计，以符合试验要求。

c) 试验介质可为自来水、压缩空气、惰性气体或油等。

d) 试验温度为室温。

e) 试验压力等于设计压力，试验时压力波动值不大于试验压力的±10%。

f)
试验循环位移应为轴向位移，试验循环位移范围应等于设计轴向位移量或设计当量轴向位移
量。试验循环位移宜按对称轴向位移进行。

g) 试验循环速率应以使位移在各波纹中均匀分配所需时间确定，且应小于25
mm/s。

h) 试验用压力表应符合9.6.1.7的要求。

i)
达到规定的试验循环次数后检查波纹管，试验介质为水时，波纹管应无漏水的现象；试验介质
9.5.5.1 和[9.5.5.2](https://9.5.5.2

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9.6.5.2
设计温度处于材料蠕变温度范围内的波纹管疲劳试验方法

设计温度处于材料蠕变温度范围内的圆形波纹管高温疲劳试验方法参见附录 D,
结果应符合9.5.5.1

9.5.5.3 的要求。

9.6.6 爆破试验

9.6.6.1
试验前应将试验件两端固定并有效密封，波纹管以其自由长度处于直线状态。

9.6.6.2 试验内压按式(6

pb=3p[σ]b/[σ] ………………………… (6)

式中：

Db 爆破试验内压，单位为兆帕(MPa);

style="width:0.53997in;height:0.19338in" /> 设计压力，单位为兆帕(MPa);

[σ],——室温下的波纹管材料的许用应力，单位为兆帕(MPa);

[σ]!——设计温度下波纹管材料的许用应力，单位为兆帕(MPa)。

9.6.6.3 试验介质一般为水。

9.6.6.4 压力表的要求见9.6.1.7。

9.6.6.5
试验内压达到设计压力后，应逐级加压，级间压差不超过试验压力的15%。级间观察波纹管
外观，至规定的试验内压后，保压至少10 min。 试验结果应符合9.5.6的要求。

10 检验规则

10.1 检验分类

本标准规定的检验分类如下：

a) 型式检验；

b) 出厂检验。

10.2 型式检验

10.2.1 检验时机

膨胀节在下述情况之一时，应进行型式检验。

a) 产品定型、老产品转厂生产；

b) 产品停产超过一年后复产；

c) 正式生产后产品结构、材料或工艺有重大改变，足以影响产品性能；

d) 合同中有规定；

e) 主管机关有要求。

10.2.2 检验项目和顺序

膨胀节型式检验项目和顺序见表14。

10.2.3 检验样品数量

膨胀节的型式检验样品至少为两件。

10.2.4 判定规则

10.2.4.1
膨胀节检验样品全部检验项目符合要求，判为型式检验合格。

GB/T 12777—2019

10.2.4.2
当出现下列情况之一时，判为型式检验不合格。

a) 材料不符合要求；

b) 耐压性能中波纹管出现失稳现象；

c) 稳定性能不符合要求；

d) 疲劳性能不符合要求；

e) 爆破性能不符合要求。

10.2.4.3
其他项目若有不符合要求的，允许返修复验，若复验符合要求，仍判膨胀节型式检验合格。若
复验仍有不符合要求的项目，则判为膨胀节型式检验不合格。

10.3 出厂检验

10.3.1 检验项目和顺序

膨胀节出厂检验项目和顺序见表14。

10.3.2 检验样品数量

膨胀节的出厂检验应逐件产品进行。

10.3.3 判定规则

10.3.3.1
全部检验项目符合要求的膨胀节，判为出厂检验合格。

10.3.3.2
当出现下列情况之一时，判为出厂检验不合格：

a) 材料不符合要求；

b) 耐压性能中波纹管出现失稳现象。

10.3.3.3
其他项目若有不符合要求的，允许返修复验，若复验符合要求，仍判膨胀节出厂检验合格。若
复验仍有不符合要求的项目，则判为膨胀节出厂检验不合格。

表14 膨胀节检验项目和顺序

序号

项目名称

型式检验

出厂检验

试验方法

的章条号

检验项目

要求的章条号

检验项目

要求的章条号

1

材料

5.1、5.2、5.3

5.1、5.2、5.3

5.5

2

尺寸

6.1、6.2、

6.3、6.4

6.1.1、6.1.2、

6.1.6、6.2、

6.3、6.4

6.5

3

外观

9.1

9.1

9.2

4

焊接接头检测

9.3

9.3

9.4

5

耐压性能

9.5.1

9.5.1

9.6.1

6

气密性能

9.5.2

9.5.2

9.6.2

7

刚度性能

9.5.3

9.6.3

8

稳定性能

9.5.4

9.6.4

9

疲劳性能

9.5.5.2

9.6.5.1

10

爆破性能

9.5.6

9.6.6

注：“●”为检验项目；"一"为不检项目。

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11 标志

11.1 铭牌

每个膨胀节都应装有永久固定、耐腐蚀的铭牌，铭牌上至少应注明下列内容：

a) 膨胀节型式(型号);

b) 出厂编号；

c) 膨胀节设计压力和设计温度；

d) 膨胀节设计位移和设计疲劳寿命；

e) 外形尺寸、总重量；

f) 制造单位名称；

g) 出厂日期。

11.2 介质流向标志

膨胀节装有导流筒时，应在膨胀节外表面标出醒目的永久性介质流向箭头。

11.3 装运固定件标志

膨胀节装运固定件应涂黄色油漆。

12 包装、运输和贮存

12.1 包装和运输

12.1.1 膨胀节的包装与运输应符合JB/T 4711 的要求。

12.1.2
膨胀节交货时应提供"质量证明文件"和"安装使用说明书"等随带文件。"质量证明文件"中至
少应包括下述内容：

a) 膨胀节的型式、型号和出厂编号；

b) 膨胀节的设计温度、设计压力、设计疲劳寿命和设计位移；

c) 波纹管和受压筒节、法兰、封头等受压件的材质证明书；

d)
膨胀节的外观检查、尺寸检查、焊接接头检测和耐压试验等项目出厂检验结论及检验员与制
造单位的印章；

e) 膨胀节生产所依据的标准。

12.2 贮存

膨胀节宜存放在清洁、干燥和无腐蚀性气氛的室内场地。注意防止由于堆放、碰撞和跌落等原因造

成波纹管机械损伤。装有导流筒的膨胀节竖直放置时，导流筒开口端应朝下。

13 选型

膨胀节的选型参见附录 E。

GB/T 12777—2019

14 安装使用要求

膨胀节的安装使用要求参见附录 F。

15 安全建议

膨胀节的安全建议参见附录G。

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附 录 A

(规范性附录)

圆形波纹管的设计

A.1 符 号

Aʊ—- 一 个 U 形波纹的金属横截面积，单位为平方毫米(mm²);

Aa=nöm[2πrm+2√(q/2-2rm)²+(h-2rm)] … … … … …(A. 1)

A;— 一个紧固件的金属横截面积，单位为平方毫米(mm²);

A,——
一个加强件(包括加强环和均衡环)的金属横截面积，单位为平方毫米(mm²);

A,— 一个直边段加强套环的金属横截面积，单位为平方毫米(mm²);

A— 长 度 为Lp 的管道金属横截面积，单位为平方毫米(mm²);

A,— 长 度 为 L, 的加强环金属横截面积，单位为平方毫米(mm²);

A,— 圆形波纹管有效面积，单位为平方毫米(mm²);

style="width:1.2401in;height:0.61996in" /> … … … … … … … … … …(A.2)

B,——Ω 形波纹管σ的计算修正系数，见表 A. 1;

B.——Ω 形波纹管σ的计算修正系数，见表 A. 1;

B3- Ω 形波纹管f, 的计算修正系数，见表A. 1;

C 。— 直边段加强套环弯曲应力的计算系数；

C.=-0.2431+0.0168ng+0.3024n8 … … … … … … … … … …(A.3)

Ca— U 形波纹管σ的计算修正系数，见表 A.2;

Ci— U 形波纹管 σs 、f、f; 的计算修正系数，见表 A.3;

Cm—— 低于蠕变温度的材料强度系数；

Cm=1.5 (用于热处理态波纹管) ………………………… (A.4)

Cm=1.5Ym [用于成形态波纹管(1 . 5≤Cm≤3.0)] … … … … … …(A.5)

Cp——U 形波纹管σ的计算修正系数，见表 A.4;

C,—— 波高系数；

C,=0.36ln(h/e) ( 当 e≠0 且 h/e≤16) … … … … … … … …(A.6)

C,=1 ( 当 e=0 或 h/e>16) … … … … … … … … … …(A.7)

C、— 介质流动加速系数；

Cw— 焊接接头系数，下标 b、c、f、p 和 r
分别表示波纹管、加强套环、紧固件、管子和加强件材料；

Co— 由角位移引起的柱失稳压力降低系数；

Ca=min(R 。,1.0) (对于单式波纹管) ………………………… (A.8)

Co=1.0 (对于复式波纹管) ………………………… (A.9)

D,— 波纹管直边段内径，单位为毫米(mm);

D.—— 波纹管直边段加强套环平均直径，单位为毫米(mm);

D.=D,+2nδ+δ 。 … … … … … … … … … …(A. 10)

D;—— 圆环截面内径，单位为毫米(mm);

D;— 导流筒名义直径，单位为毫米(mm);

Dm—— 波纹管平均直径，单位为毫米(mm);

GB/T 12777—2019

Dm=D,+h+no (对于"U" 形截面) … … … … … … …(A. 11)

style="width:7.68007in;height:0.66in" />(对于“Ω”形截面)

…… ………………… (A.12)

D 。 —— 圆环截面外径，单位为毫米(mm);

D.— 加强环平均直径，单位为毫米(mm);

D 。 —— 与波纹管连接的管子平均直径，单位为毫米(mm);

E —— 室温下的弹性模量。下标 b、c、f、p、s 和 r
分别表示波纹管、加强套环、紧固件、管子、导流

筒和加强件的材料，单位为兆帕(MPa);

E — 设计温度下的弹性模量。下标 b、c、f、p、s 和 r
分别表示波纹管、加强套环、紧固件、管子、

导流筒和加强件的材料，单位为兆帕(MPa);

e — 计算单波总当量轴向位移，单位为毫米(mm);

[e]— 由 [N 。] 得到的设计单波额定轴向位移，单位为毫米(mm);

e 。 — 单波当量轴向压缩位移，单位为毫米(mm);

e 。 — 单波当量轴向拉伸位移，单位为毫米(mm);

[e 。]— 由[e] 得到的单波额定当量轴向压缩位移，单位为毫米(mm);

[e 。]— 由[e] 得到的单波额定当量轴向拉伸位移，单位为毫米(mm);

ecmax— 允许最大单波当量轴向压缩位移，单位为毫米(mm);

eemax — 允许最大单波当量轴向拉伸位移，单位为毫米(mm);

ex —— 轴向位移“x” 引起的单波轴向位移，单位为毫米(mm);

e, — 横向位移“y” 引起的单波当量轴向位移，单位为毫米(mm);

eo — 角位移"θ"引起的单波当量轴向位移，单位为毫米(mm);

eyp —
具有角位移的单式波纹管，由内压引起的单波当量轴向位移，单位为毫米(mm);

style="width:3.9799in;height:0.6732in" /> … … … … … … … … … …(A. 13)

式中，拉伸时取“+”,压缩时取“一 ”;

exse—
多波数波纹管或一系列无导向而相连的波纹管基于失稳的最大轴向压缩位移，单位为毫米

(mm);

Fx— 每个直边段加强套环筋板的轴向力，单位为牛(N);

style="width:4.30668in;height:0.63998in" /> (蠕变温度以下) ………………(A.
14)

style="width:3.46668in;height:0.63998in" /> (蠕变温度范围内) …………… (A.
15)

F、——波纹管变形率，%;

style="width:5.61995in;height:0.70664in" /> … … … … … … …(A. 16)

Fp— 波纹管压力推力，单位为牛(N);

f₁— 波纹管单波轴向弹性刚度，下标 u、r、t 分别表示无加强 U 形、加强 U
形和Ω形波纹管，单

位为牛每毫米(N/mm);

fw— 波纹管单波工作刚度，下标 u、r、t 分别表示无加强 U 形、加强 U
形和Ω形波纹管，单位为

牛每毫米(N/mm):

fw=f;(σ,≤1.5R³ .2y) … … … … … … … … … …(A. 17)

GB/T 12777—2019

f、=0.67f;(σ₁>1.5R₂) … … … … … … … … … …(A. 18)

fn— 膨胀节自振频率，单位为赫兹(Hz);

G — 设计温度下波纹管材料的剪切弹性模量，单位为兆帕(MPa);

style="width:1.65342in;height:0.6534in" /> … … … … … … … … … …(A. 19)

h — 波高的数值，单位为毫米(mm);

K。— 平面失稳系数；

style="width:0.99324in;height:0.60654in" /> … … … … … … … … … …( A.20)

K;—— 平面失稳系数；

style="width:1.30665in;height:0.64658in" /> … … … … … … … … … …(A.21)

KB— 单个波纹管的整体弹性刚度，单位为牛每毫米(N/mm);

style="width:1.02676in;height:0.61996in" /> … …… … ……… (A.22)

K;— 成形方法系数，对于滚压成形或胀压成形 K; 为1,对于液压成形 K; 为0.6;

K,— 周向应力系数，取下列算式中较大值且不小于1;

style="width:8.38004in;height:0.65318in" />

………… … ……… (A.23)

style="width:8.39326in;height:0.66in" />

… … … … … … … … … …(A.24)

K、——截面形状系数，见表A.5;

K:— 波纹管扭转弹性刚度，单位为牛米每度[N ·m/(°)];

K e 的计算系数；

style="width:3.11331in;height:0.72006in" /> … … … … … … … … … …(A.25)

K、——膨胀节整体轴向弹性刚度，单位为牛每毫米(N/mm);

K,— 膨胀节整体横向弹性刚度，单位为牛每毫米(N/mm);

K。——膨胀节整体弯曲刚度，单位为牛米每度[N ·m/(°)];

K。— 横向位移波距影响系数；

style="width:4.10671in;height:0.68002in" />单式波纹管) ………………… (A.26)

Km=1 (对于复式波纹管) ………………………… (A.27)

k— σ、σ¹ 的计算系数；

style="width:1.69999in;height:0.71324in" /> 且k≤1 … … … … … … … … …
…(A.28)

Lb—— 波纹管波纹长度，单位为毫米(mm);

Lb=Nq ……… ……………… (A.29)

L。— 波纹管直边段加强套环长度，单位为毫米(mm);

La—-U 形波纹管单波展开长度，单位为毫米(mm);

La=2πrm+2√(q/2 2rm)²+(h 2rm)² … … … … … …(A.30)

L— 一个紧固件有效长度，单位为毫米(mm);

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L;— 导流筒长度，单位为毫米(mm);

L 。 Ω 形波纹管波纹开口距离，单位为毫米(mm);

L,— 加强环有效长度，单位为毫米(mm);

style="width:1.7733in;height:0.59994in" /> … … … … … … … … … …(A.31)

Lp— 与波纹管连接的管子有效长度，单位为毫米(mm);

style="width:1.83325in;height:0.59334in" />

…………

…………… (A.32)

Ln ——加强环总长，单位为毫米(mm);

L.— 波纹管直边段长度，单位为毫米(mm);

Lm—- 波纹管直边段伸出加强套环最大长度，单位为毫米(mm);

style="width:2.48665in;height:0.75988in" /> … … … … … … … … … …(A.33)

L 。——复式膨胀节中两波纹管最外端间距离，单位为毫米(mm);

Lw—— 加强 U
形波纹管、Ω形波纹管连接环焊接接头到第一个波中心的长度，单位为毫米(mm);

style="width:1.60669in;height:0.5401in" /> (U 形波纹管) …………………………
(A.34)

style="width:2.90673in;height:0.61996in" /> (Ω形波纹管) ………………… (A.35)

M, — 膨胀节端部由横向位移引起的反力矩，单位为牛米(N ·m);

Mo — 膨胀节端部由角位移引起的反力矩，单位为牛米(N ·m);

m — 包括流体介质的波纹管质量，单位为千克(kg);

N - 一个波纹管的波数；

[N 。]- 波纹管设计疲劳寿命，单位为周次；

n — 厚度为“δ”波纹管材料层数；

n; —— 设计疲劳寿命安全系数，ni≥10;

n, — 每个直边段加强套环均布筋板数量；

p — 设计压力，单位为兆帕(MPa);

p. —— 波纹管两端固支时柱失稳的极限设计内压，单位为兆帕(MPa);

p'e —— 波纹管端部支撑条件变化时柱失稳的极限设计内压，单位为兆帕(MPa);

px —— 波纹管两端固支时平面失稳的极限设计压力，单位为兆帕(MPa);

q - 波距，单位为毫米(mm);

R —— 波纹管承受的内压作用力与加强件所承受的内压作用力之比；

R=R, (对于整体加强件) ………………………… (A.36)

R=R₂ (对于用紧固件连接的加强件) ………………… (A.37)

R₁— 波纹管承受的内压作用力与整体加强件所承受的内压作用力之比；

style="width:1.41993in;height:0.6534in" /> … … … … … … … … … …(A.38)

R₂—
波纹管承受的内压作用力与用紧固件连接的加强件所承受的内压作用力之比；

style="width:3.36001in;height:0.68662in" /> … … … … … … … … … …(A.39)

Ro—— 单式波纹管极限设计内压比值；

GB/T 12777—2019

style="width:5.28671in;height:0.68002in" />

………………

( A.40)

式中，+ex 和 +x 为轴向拉伸； 一e、和 -x 为轴向压缩；

Ra=1.0 (无角位移) … … … … … … … … … …(A.41)

r —Ω 形波纹管波纹平均半径，单位为毫米(mm);

r 。——U 形波纹管波峰内壁曲率半径，单位为毫米(mm);

rm— U 形波纹管波峰(波谷)平均曲率半径，单位为毫米(mm);

style="width:2.14005in;height:0.61336in" /> … … … … … … … … … …(A.42)

r 。 — Ω 形波纹管开口外壁曲率半径，单位为毫米(mm);

r: - U 形波纹管波谷外壁曲率半径，单位为毫米(mm);

T 。 — 扭矩，单位为牛米(N ·m);

T 设计温度，单位为摄氏度(℃);

t — 介质温度，单位为摄氏度(℃);

u — 介质流速，单位为米每秒(m/s);

umax — 介质通过波纹管或导流筒的局部最大流速，单位为米每秒(m/s);

[u] — 无导流筒波纹管许用流速，单位为米每秒(m/s);

V —U 形波纹管所有波纹间体积，单位为立方毫米(mm³);

V 。 —— 波纹管外部流动介质流速，单位为米每秒(m/s);

V。max——波纹管外部最大自由流速，下标 x 和 y
分别表示轴向和横向，单位为米每秒(m/s);

W — 高温焊接接头强度降低系数，下标 b、c、p 和 r
分别表示波纹管、加强套环、管子和加强件

的材料；

W, —
复式膨胀节中间接管总重量(包括管子、隔热材料、保温材料、介质及附件),单位为牛

(N);

x— 波纹管轴向压缩位移或轴向拉伸位移，单位为毫米(mm);

x,- 复式膨胀节因中间接管重量无支撑引起的轴向位移，单位为毫米(mm);

y — 波纹管横向位移，单位为毫米(mm);

y 、— 由外部横向流动引起的单个波纹管非周期性位移，单位为毫米(mm);

Ysm- 屈服强度系数，对于奥氏体不锈钢 Ym 按 式(A.43) 计算，对于镍基合金
Ym 按 式(A.44) 计

算，对于其他材料Ym 按式(A.45) 计算；

Ym=1+9.94×10-²(K;F,)-7.59×10-⁴(KF 、)²-2.4×10-6(K;F 、)³+2.21×10-8(K;F
、)⁴

…………… ………… (A.43)

Ym=1+6.8×10-2(K,F)-9. 11×10-4(K,F,)²+9.73×10-6(K,F 、)³—6.43×10-8(K,F
、)⁴

… … … … … … … … … …(A.44)

Ym=1 (若有试验数据支持，可采用高于1的值) ………………… (A.45)

yz—— 复式膨胀节因中间接管重量无支撑引起的横向位移，单位为毫米(mm);

Z。——直边段加强套环截面对横向中性轴的抗弯截面模量，单位为三次方毫米(mm³);

α — 平面失稳应力相互作用系数；

a=1+2n²+√ 1-2n²+4η … … … … … … … … … …(A.46)

β —波纹侧壁相对于初始位置偏斜角，单位为度(°);

η— 平面失稳应力比；

GB/T 12777—2019

style="width:1.00001in;height:0.6534in" />

… … … … … … … … … …(A.47)

δ — 波纹管一层材料的名义厚度，单位为毫米(mm);

δ。 — 直边段加强套环材料的名义厚度，单位为毫米(mm);

o₁— 导流筒厚度，单位为毫米(mm);

δ——波纹管成形后一层材料的名义厚度，单位为毫米(mm);

style="width:1.53998in;height:0.70004in" /> …… …………… (A.48)

0min——推荐的导流筒最小厚度，单位为毫米(mm);

δ。 ——与波纹管连接的管子的名义厚度，单位为毫米(mm);

δ,——加强环的厚度，单位为毫米(mm);

θ ——波纹管角位移，单位为度(°);

0.——复式膨胀节中心线相对水平面的角度，单位为度(°);

0,——复式膨胀节横向位移引起中间管偏转角，单位为度(°);

亚 — — 角位移的压力影响系数；

style="width:1.50678in;height:0.62656in" /> (对于单式波纹管) …………………………
(A.49)

亚 = 1 (对于复式波纹管) ………… …………… (A.50)

μ — 材料的泊松比；

p - 波纹管外部流动介质密度，单位为千克每立方米(kg/m³);

σ1 — 压力引起的波纹管直边段周向薄膜应力，单位为兆帕(MPa);

a′ -- 压力引起的加强套环周向薄膜应力，单位为兆帕(MPa);

σ" 压力引起的加强套环周向弯曲应力，单位为兆帕(MPa);

a" — 对于内插型波纹管，压力引起的管子周向薄膜应力，单位为兆帕(MPa);

J. 压力引起的波纹管周向薄膜应力，单位为兆帕(MPa);

——压力引起的波纹管加强件周向薄膜应力，单位为兆帕(MPa);

σ" 压力引起的波纹管紧固件薄膜应力，单位为兆帕(MPa);

σ ——压力引起的波纹管子午向薄膜应力，单位为兆帕(MPa);

σ ——压力引起的波纹管子午向弯曲应力，单位为兆帕(MPa);

σ — 位移引起的波纹管子午向薄膜应力，单位为兆帕(MPa);

σ6 — 位移引起的波纹管子午向弯曲应力，单位为兆帕(MPa);

R₂y—
成形态或热处理态的波纹管材料在设计温度下的屈服强度，单位为兆帕(MPa);

style="width:3.05321in;height:0.66in" /> … … … … … … … … … …(A.51)

R₀ .2— 室温下的波纹管材料的屈服强度，单位为兆帕(MPa);

R₂— 设计温度下的波纹管材料的屈服强度，单位为兆帕(MPa);

R,0.2m——波纹管材料质保书中的屈服强度，单位为兆帕(MPa);

[σ]'- 设计温度下材料的许用应力，下标 b、c、f、p、r
分别表示波纹管、加强套环、紧固件、管子

和加强件材料，单位为兆帕(MPa);

σ — 子午向总应力范围，单位为兆帕(MPa);

T; —— 扭转剪应力，单位为兆帕(MPa);

φ ——扭转角，单位为度(°)。

GB/T 12777—2019

表 A.1 Ω 形波纹管σs、σ6、fu的计算修正系数

6.61r²

Dmo

₁

₂

₃

0

1.0

1.0

1.0

1

1.1

1.0

1.1

2

1.4

1.0

1.3

3

2.0

1.0

1.5

4

2.8

1.0

1.9

5

3.6

1.0

2.3

6

4.6

1.1

2.8

7

5.7

1.2

3.3

8

6.8

1.4

3.8

9

8.0

1.5

4.4

10

9.2

1.6

4.9

11

10.6

1.7

5.4

12

12.0

1.8

5.9

13

13.2

2.0

6.4

14

14.7

2.1

6.9

15

16.0

2.2

7.4

16

17.4

2.3

7.9

17

18.9

2.4

8.5

18

20.3

2.6

9.0

19

21.9

2.7

9.5

20

23.3

2.8

10.0

注 ：中间值采用插值法计算。

表 A.2 U 形波纹管σ₆ 的计算修正系数 Ca

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

0.0

1.000

1.000

1.000

1.000

1.000

1.000

1.000

1.000

1.000

1.000

1.000

1.000

1.000

0.05

1.061

1.066

1.105

1.079

1.057

1.037

1.016

1.006

0.992

0.980

0.970

0.965

0.955

0.10

1.128

1.137

1.195

1.171

1.128

1.080

1.039

1.015

0.984

0.960

0.945

0.930

0.910

0.15

1.198

1.209

1.277

1.271

1.208

1.130

1.067

1.025

0.974

0.935

0.910

0.890

0.870

0.20

1.269

1.282

1.352

1.374

1.294

1.185

1.099

1.037

0.966

0.915

0.885

0.860

0.830

0.25

1.340

1.354

1.424

1.476

1.384

1.246

1.135

1.052

0.958

0.895

0.855

0.825

0.790

0.30

1.411

1.426

1.492

1.575

1.476

1.311

1.175

1.070

0.952

0.875

0.825

0.790

0.755

0.35

1.480

1.496

1.559

1.667

1.571

1.381

1.220

1.091

0.947

0.840

0.800

0.760

0.720

GB/T 12777—2019

表 A.2 ( 续 )

1.82rm

√Dmδm

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

0.40

1.547

1.565

1.626

1.753

1.667

1.457

1.269

1.116

0.945

0.833

0.775

0.730

0.685

0.45

1.614

1.633

1.691

1.832

1.766

1.539

1.324

1.145

0.946

0.825

0.750

0.700

0.655

0.50

1.679

1.700

1.757

1.905

1.866

1.628

1.385

1.181

0.950

0.815

0.730

0.670

0.625

0.55

1.743

1.766

1.822

1.973

1.969

1.725

1.452

1.223

0.958

0.800

0.710

0.645

0.595

0.60

1.807

1.832

1.886

2.037

2.075

1.830

1.529

1.273

0.970

0.790

0.688

0.620

0.567

0.65

1.872

1.897

1.950

2.099

2.182

1.943

1.614

1.333

0.988

0.785

0.670

0.597

0.538

0.70

1.937

1.963

2.014

2.160

2.291

2.066

1.710

1.402

1.011

0.780

0.657

0.575

0.510

0.75

2.003

2.029

2.077

2.221

2.399

2.197

1.819

1.484

1.042

0.780

0.642

0.555

0.489

0.80

2.070

2.096

2.141

2.283

2.505

2.336

1.941

1.578

1.081

0.785

0.635

0.538

0.470

0.85

2.138

2.164

2.206

2.345

2.603

2.483

2.080

1.688

1.130

0.795

0.628

0.522

0.452

0.90

2.206

2.234

2.273

2.407

2.690

2.634

2.236

1.813

1.191

0.815

0.625

0.510

0.438

0.95

2.274

2.305

2.344

2.467

2.758

2.789

2.412

1.957

1.267

0.845

0.630

0.502

0.428

1.0

2.341

2.378

2.422

2.521

2.800

2.943

2.611

2.121

1.359

0.890

0.640

0.500

0.420

注 ：中间值采用插值法计算。

表 A.3 U 形波纹管σs 、f、fi 的计算修正系数Cr

2rm

h

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

0.0

1.000

1.000

1.000

1.000

1.000

1.000

1.000

1.000

1.000

1.000

1.000

1.000

1.000

0.05

1.116

1.094

1.092

1.066

1.026

1.002

0.983

0.972

0.948

0.930

0.920

0.900

0.900

0.10

1.211

1.174

1.163

1.122

1.052

1.000

0.962

0.937

0.892

0.867

0.850

0.830

0.820

0.15

1.297

1.248

1.225

1.171

1.077

0.995

0.938

0.899

0.836

0.800

0.780

0.750

0.735

0.20

1.376

1.319

1.281

1.217

1.100

0.989

0.915

0.860

0.782

0.730

0.705

0.680

0.655

0.25

1.451

1.386

1.336

1.260

1.124

0.983

0.892

0.821

0.730

0.665

0.640

0.610

0.590

0.30

1.524

1.452

1.392

1.300

1.147

0.979

0.870

0.784

0.681

0.610

0.580

0.550

0.525

0.35

1.597

1.517

1.449

1.340

1.171

0.975

0.851

0.750

0.636

0.560

0.525

0.495

0.470

0.40

1.669

1.582

1.508

1.380

1.195

0.975

0.834

0.719

0.595

0.510

0.470

0.445

0.420

0.45

1.740

1.646

1.568

1.422

1.220

0.976

0.820

0.691

0.557

0.470

0.425

0.395

0.370

0.50

1.812

1.710

1.630

1.465

1.246

0.980

0.809

0.667

0.523

0.430

0.380

0.350

0.325

0.55

1.882

1.775

1.692

1.511

1.271

0.987

0.799

0.646

0.492

0.392

0.342

0.303

0.285

0.60

1.952

1.841

1.753

1.560

1.298

0.996

0.792

0.627

0.464

0.360

0.300

0.270

0.252

0.65

2.020

1.908

1.813

1.611

1.325

1.008

0.787

0.611

0.439

0.330

0.271

0.233

0.213

0.70

2.087

1.975

1.871

1.665

1.353

1.022

0.783

0.598

0.416

0.300

0.242

0.200

0.182

GB/T 12777—2019

表 A.3 (续)

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

0.75

2.153

2.045

1.929

1.721

1.382

1.038

0.780

0.586

0.394

0.275

0.212

0.174

0.152

0.80

2.217

2.116

1.987

1.779

1.415

1.056

0.779

0.576

0.373

0.253

0.188

0.150

0.130

0.85

2.282

2.189

2.049

1.838

1.451

1.076

0.780

0.569

0.354

0.230

0.167

0.130

0.109

0.90

2.349

2.265

2.119

1.896

1.492

1.099

0.781

0.563

0.336

0.206

0.146

0.112

0.090

0.95

2.421

2.345

2.201

1.951

1.541

1.125

0.785

0.560

0.319

0.188

0.130

0.092

0.074

1.0

2.501

2.430

2.305

2.002

1.600

1.154

0.792

0.561

0.303

0.170

0.115

0.081

0.061

注 ：中间值采用插值法计算。

表 A.4 U 形波纹管σ4的计算修正系数Cp

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

0.0

1.000

1.000

0.980

0.950

0.950

0.950

0.950

0.950

0.950

0.950

0.950

0.950

0.950

0.05

0.976

0.962

0.910

0.842

0.841

0.841

0.840

0.841

0.841

0.840

0.840

0.840

0.840

0.10

0.946

0.926

0.870

0.770

0.744

0.744

0.744

0.731

0.731

0.732

0.732

0.732

0.732

0.15

0.912

0.890

0.840

0.722

0.657

0.657

0.651

0.632

0.632

0.630

0.630

0.630

0.630

0.20

0.876

0.856

0.816

0.700

0.592

0.579

0.564

0.549

0.549

0.550

0.550

0.550

0.550

0.25

0.840

0.823

0.784

0.680

0.559

0.518

0.495

0.481

0.481

0.480

0.480

0.480

0.480

0.30

0.803

0.790

0.753

0.662

0.536

0.501

0.462

0.432

0.421

0.421

0.421

0.421

0.421

0.35

0.767

0.755

0.722

0.640

0.541

0.502

0.460

0.426

0.388

0.367

0.367

0.367

0.367

0.40

0.733

0.720

0.696

0.627

0.548

0.503

0.458

0.420

0.369

0.332

0.328

0.322

0.312

0.45

0.702

0.691

0.670

0.610

0.551

0.503

0.455

0.414

0.354

0.315

0.299

0.287

0.275

0.50

0.674

0.665

0.646

0.593

0.551

0.503

0.453

0.408

0.342

0.300

0.275

0.262

0.248

0.55

0.649

0.642

0.624

0.585

0.550

0.502

0.450

0.403

0.332

0.285

0.258

0.241

0.225

0.60

0.627

0.622

0.605

0.579

0.547

0.500

0.447

0.398

0.323

0.272

0.242

0.222

0.205

0.65

0.610

0.606

0.590

0.574

0.544

0.497

0.444

0.394

0.316

0.260

0.228

0.208

0.190

0.70

0.596

0.593

0.580

0.569

0.540

0.494

0.442

0.391

0.309

0.251

0.215

0.194

0.176

0.75

0.585

0.583

0.577

0.563

0.536

0.491

0.439

0.388

0.304

0.242

0.203

0.182

0.163

0.80

0.577

0.576

0.569

0.557

0.531

0.488

0.437

0.385

0.299

0.235

0.195

0.171

0.152

0.85

0.571

0.571

0.566

0.553

0.526

0.485

0.435

0.384

0.296

0.230

0.188

0.161

0.142

0.90

0.566

0.566

0.558

0.564

0.521

0.482

0.433

0.382

0.294

0.224

0.180

0.152

0.134

0.95

0.560

0.560

0.550

0.540

0.515

0.479

0.432

0.381

0.293

0.219

0.175

0.146

0.126

1.0

0.550

0.550

0.543

0.533

0.510

0.476

0.431

0.380

0.292

0.215

0.171

0.140

0.119

注：中间值采用插值法计算。

GB/T 12777—2019

表 A.5 截面形状系数K、

截面形状

图 例

截面形状系数K、

实心矩形

K,=1.5

实心圆形

K、=1.7

空心圆形

空心矩形、工字钢、槽钢

 1 2

d=H-2t₁

工字钢、T形钢

出性轴

昂

d=H-2t₁

槽钢、T形钢

K、=1.5或计算值

style="width:6.52666in;height:0.68684in" />GB/T 12777—2019

A.2 波纹管设计

A.2.1 波纹尺寸

A.2. 1. 1 波纹管的波纹长度 L, 与直边段内径 D 。应满足式(A.52)。

Lb/Db≤3 … … … … … … … … … …(A.52)

A.2. 1.2 U 形波纹管的re 、rrβ 应满足式(A.53)～ 式 (A.57)。

r.≥30 … … … … … … … … … …(A.53)

r₁≥30 ……… ……… … (A.54)

re-r,\|≤0.2rm ……… ……………… (A.55)

-15°≤β≤15° … … … … … … … … … …(A.56)

style="width:6.57999in;height:0.75328in" /> … … … … … …(A.57)

A.2.1.3 Ω 形波纹管的L。、r。应满足式(A.58) 和 式(A.59)。

L 。≤0.75r (波纹管最大拉伸位置) ………………………… (A.58)

r 。≥30 … … … … … … … … … …(A.59)

A.2.2 波纹管设计温度

波纹管设计温度应根据波纹管预计工作温度确定。

A.2.3 无加强 U 形波纹管

A.2.3. 1 无 加 强 U 形波纹管结构见图 A. 1。

style="width:7.33331in;height:5.1733in" />

图 A. 1 无加强 U 形波纹管

A.2.3.2 压力应力计算及其校核按式(A.60)～ 式 (A.66)。

style="width:6.54664in;height:0.68662in" /> … … … … …(A.60)

… … … … … …(A.61)

GB/T 12777—2019

style="width:3.50004in;height:0.64658in" /> … … … … … … … … … …(A.62)

style="width:1.22673in;height:0.62656in" /> … … … … … … … … … …(A.63)

style="width:1.39995in;height:0.66in" /> … … … … … … … … … …(A.64)

σ+σ₁≤Cm[σ]; (蠕变温度以下) … … … … … … … … … …(A.65)

style="width:2.22674in;height:0.57332in" />(蠕变温度范围内)
…………………………(A.66)

A.2.3.3 位移应力按式(A.67) 和式(A.68) 计算。

style="width:1.41993in;height:0.66682in" /> … …………………… (A.67)

style="width:1.56012in;height:0.64658in" /> …………… ………… (A.68)

A.2.3.4 子午向总应力范围按式(A.69) 计算。

σ₁=0.7(σ₃+σ)+σs+σ … … … … … … … … … …(A.69)

A.2.3.5 设计疲劳寿命按式(A.70)～ 式(A.72) 计算。

style="width:2.7in;height:0.6534in" />ni ……………… …… (A.70)

style="width:2.77331in;height:0.6534in" />71 … … … … … … … … … …(A.71)

style="width:2.99327in;height:0.6666in" /> …………… ………… (A.72)

式(A.70)～ 式 (A.72) 适用于设计疲劳寿命[N 。]
在10～10⁵之间，设计温度低于相关材料标准规定

的蠕变温度范围。

式(A.70) 适用于奥氏体不锈钢、耐蚀合金 N08800 、N08810 、N06600
、N04400 、N08811;式 (A.71) 适 用于 N06455 、N10276 、N08825; 式
(A.72) 适用于 N06625 。 除上述材料外的其他材料的疲劳寿命设计

方法参见附录 H。

[N。

A.2.3.6

A.2.3.7

a)

]不宜低于500次。

单波轴向弹性刚度按式(A.73) 计算。

style="width:2.30006in;height:0.66682in" /> …… ………………… (A.73)

稳定性计算如下：

波纹管两端为固支时，柱失稳的极限设计内压按式(A.74) 和式(A.75) 计算。

p≤pe

对于复式膨胀节，计算 p. 时 ，N 为两个波纹管波数总和。

…………… ………… (A.74)

… … … … … … … … … …(A.75)

对于弯管压力平衡型膨胀节的平衡波纹管，柱失稳极限设计内压按式(A.76)
和式(A.77) 计算。

p'=0.25pe … … … … … … … … … …(A.76)

p≤p' … … … … … … … … … …(A.77)

b) 波纹管两端为其他支撑条件的柱失稳极限设计内压按以下方法计算：

— 固支/铰支：0 .5p 。;

— 铰支/铰支：0.25ps;

GB/T 12777—2019

固支/横向导向：0.25pe;

— 固支/自由：0 . 06p。

c) 波纹管两端为固支时，平面失稳的极限设计压力按式(A.78) 和 式(A.79)
计算。

style="width:2.08671in;height:0.73348in" /> … … … … … … … … … …(A.78)

p≤ps … … … … … … … … … …(A.79)

d) 波纹管的柱失稳形态见图 A.2, 平面失稳形态见图 A.3。

style="width:1.31326in;height:4.12654in" />

a) 单式波纹管

style="width:3.34664in;height:5.31226in" />

b) 复 式 波 纹 管

图 A.2 柱失稳

style="width:4.47991in;height:3.54002in" />

图 A.3 平面失稳

A.2.4 加 强 U 形波纹管

A.2.4. 1 加 强 U 形波纹管结构及零部件名称见图 A.4。

style="width:1.6133in;height:0.6666in" />style="width:3.98667in;height:1.4399in" />style="width:3.14667in;height:0.6534in" />style="width:2.4533in;height:0.6468in" />style="width:2.94009in;height:0.67342in" />style="width:2.33325in;height:0.6666in" />style="width:2.6399in;height:0.67342in" />style="width:2.10654in;height:0.56672in" />GB/T 12777—2019

style="width:11.68656in;height:4.36678in" />

图 A.4 加 强 U 形波纹管

A.2.4.2 压力应力计算及其校核按式(A.80)～ 式 (A.90)。

style="width:7.64671in;height:0.66682in" />

style="width:7.70005in;height:0.69344in" />

… … … …(A.80)

… … … …( A.81)

…… … ………… (A.82)

… … … … … … … … … …( A.83)

… … … … … … … … … …(A.84)

… …………………… (A.85)

… … … … … … … … … …(A.86)

…… … …………… (A.87)

………… …………… (A.88)

… … … … … … … … … …(A.89)

… … … … … … … … … …(A.90)

位移应力按式(A.91) 和 式(A.92) 计 算 。

… … … … … … … … … …(A.91)

… ………………… (A.92)

子午向总应力范围按式(A.93) 计算。

… … … … … … … … … …(A.93)

设计疲劳寿命的计算按 A.2.3.5。

单波轴向弹性刚度按式(A.94) 或 式(A.95) 计算。

GB/T 12777—2019

style="width:2.50663in;height:0.69982in" />

(适用于操作条件下的柱稳定性计算)

…………

(A.94)

style="width:2.27992in;height:0.70664in" />
(适用于受力计算及初始位置试验条件下的计算) ………(A.95)

A.2.4.7 波纹管两端为固支时，柱失稳的极限设计内压按式(A.96) 计算。

style="width:1.85999in;height:0.67342in" /> … … … … … … … … … …(A.96)

对于复式膨胀节，计算 p, 时 ，N 为两个波纹管波数总和。

对于弯管压力平衡型膨胀节平衡波纹管，柱失稳极限设计内压按式(A.76) 和
式(A.77) 计 算 。

波纹管两端为其他支撑条件的柱失稳极限设计内压按 A.2.3.7b) 计算。

A.2.5 Ω 形波纹管

A.2.5. 1 Ω 形波纹管结构及零部件名称见图 A.5。

style="width:11.01994in;height:4.33994in" />

内插连接波纹管

图 A.5 Q 形波纹管

A.2.5.2 压力应力的计算及其校核按式(A.97)～ 式 (A. 105)。

style="width:3.67987in;height:0.66in" />

外套连接波纹管

………………… …… (A.97)

style="width:3.30667in;height:0.6468in" /> … … … … … … … … … …(A.98)

style="width:1.58655in;height:0.66in" /> … … … … … … … … … …(A.99)

style="width:5.24659in;height:0.68002in" /> … … … … …(A. 100)

a{+"≤K.C …W 。[σ]: … … … … … … … … … …(A. 101)

style="width:3.03999in;height:0.60676in" /> … … … … … … … … … …(A.
102)

style="width:4.9667in;height:0.66in" /> ( 当
style="width:1.89335in;height:0.59994in" />时 ) …… (A. 103)

style="width:4.99329in;height:0.68002in" /> ( 当
style="width:1.91994in;height:0.58674in" /> 时 ) …… ( A. 104)

style="width:3.3534in;height:0.64658in" /> … … … … … … … … … …( A. 105)

GB/T 12777—2019

A.2.5.3 位移应力按式(A. 106) 和 式(A. 107) 计算。

style="width:1.70014in;height:0.6468in" /> …… ………………… (A.106)

style="width:1.70014in;height:0.63998in" /> ………… … …… (A.107)

A.2.5.4 子午向总应力范围按式(A. 108) 计算。

σ₁=3σ₃+σs+σ6 ………… ………… (A.108)

A.2.5.5 设计疲劳寿命的计算按 A.2.3.5。

A.2.5.6 单波轴向弹性刚度按式(A.109) 计算。

style="width:2.19999in;height:0.63998in" /> …… ……… ……… (A.109)

A.2.5.7 波纹管两端为固支时，柱失稳的极限设计内压按式(A. 110) 计算。

style="width:1.84662in;height:0.62678in" /> … … … … … … … … … …(A.
110)

对于复式膨胀节，计算ps 时 ，N 为两个波纹管波数总和。

对于弯管压力平衡型膨胀节平衡波纹管，柱失稳极限设计内压按式(A.76) 和
式(A.77) 计算。

波纹管两端为其他支撑条件的柱失稳极限设计内压按 A.2.3.7b) 计 算 。

A.2.6 外压计算

A.2.6.1 多层波纹管有效层数的确定

承受外压的多层无加强和加强 U
形波纹管，公式中层数和波高的数值仅取决于有效承受外压的

层。在双层的情况下，有效层数及有效层的外压设计压力的确定按式(A. 111)
和 式(A. 112) 计算。

p.=p 。-p; [ 当 pm≤(p 。+p;)/2 时，两层都有效，负压时取p;=0]

… … … … … … … … … …(A. 111)

p.=pm-p; [ 当pm>(p。+p;)/2 时，仅内层有效]

… … … … … … … … … …(A. 112)

式 中 ：

p 。—— 外压设计压力，单位为兆帕(MPa);

p 。—— 波纹管外部绝对压力，单位为兆帕(MPa);

p;—— 波纹管内部绝对压力，单位为兆帕(MPa);

pm— 多层波纹管层与层之间绝对压力，单位为兆帕(MPa)。

A.2.6.2 外压波纹管承压能力计算

外压波纹管承压能力计算应符合下列规定：

a) 当无加强 U 形波纹管和加强 U
形波纹管用于真空条件或承受外压时，波纹管的设计及评定方 法同内压无加强
U 形波纹管。波纹管外部的加强环、均衡环均不包含在外压承压能力的计算
范围内。

b) 本标准不包括Ω形波纹管承受外压的设计。

A.2.6.3 周向稳定性

波纹管外压周向稳定性校核应符合下列规定：

a) 当膨胀节用于真空条件或承受外压时，应对 U
形波纹管及其相连接的管子(见图 A.6) 进 行 外

压周向稳定性校核。

GB/T 12777—2019

style="width:7.57324in;height:2.15336in" />

图 A.6 截面形心轴

b) 波纹管截面对1 — 1轴的惯性矩 I 按 式(A. 113) 计算。

style="width:5.17343in;height:0.64658in" />

…………………

(A. 113)

被波纹管取代的管子部分截面对2 — 2轴的惯性矩 I2 按 式(A. 114) 计 算 。

style="width:1.96667in;height:0.69322in" /> ……… …………… (A.114)

c) 当
style="width:1.14028in;height:0.6666in" /> 时，将波纹管视为长度为
Lb、外 径 为
Dm、厚度为style="width:1.92711in;height:0.73326in" />的当量圆筒进行
外压周向稳定性校核。

style="width:1.34001in;height:0.66in" />
时，将波纹管视为管子的一部分，作为连续管子进行外压周向稳定性校核。外压
管子周向稳定性核算方法按GB/T 150.3—2011 中4 . 3的规定。

d) 在位移作用下，应考虑位移对周向稳定性的影响。

A.2.7 累积疲劳寿命

波纹管在不同工况下，其累积疲劳寿命利用系数 U 应 按 式(A. 115) 计算。

style="width:5.06in;height:0.72006in" /> …………… … (A.115)

式 中 ：

n;— 设计寿命内第 i 种工况总应力范围σ作用下的疲劳寿命；

N;—— 第 i 种工况下总应力范围σ单独作用时允许的最大疲劳寿命。

A.2.8 波纹管扭转

无加强 U 形和加强 U 形波纹管绕轴线扭转时产生的扭转剪应力 t
和扭转角φ分别按式(A. 116)

和(A.117) 计算。

style="width:3.09333in;height:0.68002in" /> … … … … … … … … … …(A.
116)

style="width:2.61331in;height:0.71324in" /> … … … … … … … … … …(A.
117)

A.3 膨胀节位移及其作用力计算

A.3. 1 膨胀节的位移定义

A.3. 1. 1 轴向位移定义见图 A.7,
图中所示的初始位置"1"和工作位置"2"用于计算单波当量轴向拉伸

位 移 e. 和单波当量轴向压缩位移e.。

style="width:5.47992in;height:3.36666in" />style="width:3.91335in;height:4.03986in" />GB/T 12777—2019

style="width:6.09336in;height:3.3066in" />

a) 拉伸工况

b) 压缩工况

图 A.7 轴向位移(单式膨胀节)

A.3.1.2 角位移定义见图 A.8。

style="width:4.00665in;height:4.4066in" />

图 A.8 角位移(单式膨胀节)

A.3.1.3 横向位移定义见图 A.9 和 图 A.10,
图中所示"1"为初始位置，"2"为工作位置。

style="width:7.42in;height:3.02676in" />

图 A.9 横向位移(单式膨胀节)

GB/T 12777—2019

style="width:8.08678in;height:2.55332in" />

style="width:8.34669in;height:4.62in" />

图 A.10 横向位移(复式膨胀节)

A.3.1.4 ex、e,和 eo的计算是基于波纹管从初始位置到相应位置的位移。

A.3.2 单波位移

A.3.2. 1 单式膨胀节单波位移按下列公式计算：

a) 轴向位移“x” 引起单波轴向位移按式(A. 118) 计算。

style="width:0.89995in;height:0.5401in" /> … … … … … … … … … …(A. 118)

b) 横向位移"y" 引起单波当量轴向位移按式(A. 119) 计算。

style="width:1.98665in;height:0.66in" /> … … … … … … … … … …(A. 119)

当轴向位移“x" 为拉伸时取“+”号，当轴向位移“x” 为压缩时取“一 ”号。

c) 角位移“0”引起单波当量轴向位移按式(A. 120) 计算。

style="width:1.2733in;height:0.61996in" /> ………… …………… (A.120)

A.3.2.2 复式膨胀节单波位移按下列公式计算：

a) 轴向位移“x” 引起单波轴向位移按式(A. 121) 计算。

style="width:1.03336in;height:0.53988in" /> … … … … … … … … … …(A. 121)

b) 横向位移"y" 引起单波当量轴向位移按式(A. 122) 计算。

style="width:3.08672in;height:0.66in" /> … … … … … … … … … …(A. 122)

轴向位移符号的定义见式(A. 119)。

c) 角位移“0”引起单波当量轴向位移按式(A. 123) 计算。

style="width:1.29328in;height:0.59994in" /> … … … … … … … … … …(A. 123)

GB/T 12777—2019

d)
当吸收横向位移的复式膨胀节装有导流筒时，应考虑中间管转角对导流筒与管子内径间隙的

影响；中间管转角按式(A. 124) 计算。

style="width:2.99342in;height:0.6666in" /> … … … … … … … … … …(A. 124)

A.3.2.3 单波总当量轴向位移的计算及校核按下列公式计算：

a) 由几何形状确定的单波最大允许压缩位移和拉伸位移按式(A. 125) 和式(A.
126) 计算。

ecmax=q—2rm-nð … … … … … … … … … …(A. 125)

ecmax=6rm-q ……………… ……… (A.126)

对于带均衡环的膨胀节，emax应为均衡环之间的距离与按式(A. 125)
计算结果的较小值。

b) 单波总当量轴向位移按式(A. 127) 和式(A. 128) 计算。

ee=ey+eo+\|ex\| 或 ec=eY+\|ex\| 中的较大值≤[e 。] … … … … …(A. 127)

ec=ey+eo— \|ex\| 或 ee=eo4-\|ex\| 中的较大值≤[e 。] … … … … …(A.
128)

式(A. 127) 、式(A. 128) 设定“x" 为压缩位移，当“x”
为拉伸位移时，应改变上式中 \|ex\| 前的正 负号；式(A. 127) 、式(A. 128)
假定"y” 和“θ”发生在同一平面内，当“y” 和“θ"不在同一平面内

时，应求其矢量和，然后与“ex” 计算，以确定其最大值。

c) 单波额定压缩位移和拉伸位移按式(A. 129) 和式(A. 130) 计算。

[e:] 或[e 。] 中的较大值≤ [e]([N.]≥3000) … … … … … …(A. 129)

[e 。]≤[e],[e 。]≤0.6[e]([N 。]\<3000) … … … … … …(A. 130)

d) 复式膨胀节因中间接管重量无支撑引起的非周期性位移按式(A. 131)
和式(A. 132) 计算。

style="width:1.8666in;height:0.6666in" /> … … … … … … … … … …(A. 131)

style="width:3.21337in;height:0.68662in" /> … … … … … … … … … …(A. 132)

应将该位移与设计中的其他位移综合后确定总单波当量轴向压缩位移
e。和单波当量轴向拉 伸位移 e, 且不超过 ecmx 和
eemx。此外，在设计压力下基于该位移的子午向总应力范围

σ,≤1.5Cm[σ][。

e)
多波数波纹管或一系列无导向而相连的波纹管基于失稳的最大轴向压缩位移按式(A.
133) 计算。

style="width:1.64004in;height:0.70004in" /> ………… …………… (A.133)

式中，对于一系列无导向而相连的波纹管，N 为无导向而相连波纹管的总波数。

A.3.3 膨胀节整体弹性刚度

A.3.3. 1 单式膨胀节整体弹性刚度按下列公式计算：

a) 轴向弹性刚度按式(A. 134) 计算。

style="width:1.03321in;height:0.62018in" /> … … … … … … … … … …(A. 134)

b) 横向弹性刚度按式(A. 135) 计算。

style="width:2.29329in;height:0.68002in" /> … … … … … … … … … …(A. 135)

轴向位移符号的定义见式(A.119)。

c) 弯曲弹性刚度按式(A. 136) 计算。

style="width:2.21997in;height:0.70664in" /> … … … … … … … … … …(A. 136)

GB/T 12777—2019

A.3.3.2 复式膨胀节整体弹性刚度按下列公式计算：

a) 轴向弹性刚度按式(A. 137) 计算。

style="width:1.14665in;height:0.62678in" /> ………… …………… (A.137 )

b)
复式自由型膨胀节、比例连杆复式自由型膨胀节、复式拉杆型膨胀节、复式铰链型膨胀节和复

式万向铰链型膨胀节横向弹性刚度按式(A. 138) 计算。

style="width:4.32006in;height:0.6732in" /> … … … … … … … … … …( A. 138)

轴向位移符号的定义见式(A.119)。

c) 弯曲弹性刚度按式(A. 139) 计算。

style="width:2.21337in;height:0.68662in" /> ……… ……………… (A.139)

A.3.3.3 弯管压力平衡型膨胀节整体弹性刚度按下列公式计算：

a) 轴向弹性刚度按式(A. 140) 计算。

style="width:1.84678in;height:0.68662in" /> ………… …………… (A.140)

式 中 ：

Ni- 工作波纹管总波数；

N₂— 平衡波纹管总波数。

b) 弯管压力平衡型膨胀节只有一个工作波纹管时，横向刚度按式(A. 135)
计算；当工作波纹管为

两个时，横向刚度按式(A. 138) 计 算 。

A.3.3.4 直管压力平衡型膨胀节整体弹性刚度按下列公式计算：

a) 整体轴向弹性刚度按式(A. 141) 计 算 。

style="width:2.58656in;height:0.68002in" /> ………… …………… (A.141)

式 中 ：

fa— 工作波纹管(1)单波轴向弹性刚度，单位为牛每毫米(N/mm);

f₂— 工作波纹管(2)单波轴向弹性刚度，单位为牛每毫米(N/mm);

fa— 平衡波纹管单波轴向弹性刚度，单位为牛每毫米(N/mm);

N₁—— 工作波纹管(1)波数；

N₂— 工作波纹管(2)波数；

N,— 平衡波纹管波数。

b) 整体横向弹性刚度按式(A. 142) 计算。

style="width:4.89322in;height:0.68002in" /> … … … … …(A. 142)

式 中 ：

K 、— 工作波纹管(1)横向弹性刚度，单位为牛每毫米(N/mm);

K,— 工作波纹管(2)横向弹性刚度，单位为牛每毫米(N/mm);

K,3— 平衡波纹管横向弹性刚度，单位为牛每毫米(N/mm)。

K, 、Ky 、K, 的计算见式(A. 135)。

A.3.3.5 旁通直管压力平衡型膨胀节整体轴向弹性刚度按式(A. 143)
计算。整体横向弹性刚度按

式 (A. 144) 计算。

style="width:1.13988in;height:0.66in" /> … … … … … … … … … …(A. 143)

GB/T 12777—2019

K,=K,+K, ………………… …… (A.144)

Kyi 、Ky 符号的定义见式(A. 142)。

A.3.3.6
复式铰链直管压力平衡型膨胀节、复式万向铰链直管压力平衡型膨胀节整体轴向弹性刚度按

式(A. 141) 计算。整体横向弹性刚度按式(A. 145) 计算。

style="width:3.08672in;height:0.6732in" /> … … … … … … … … … …(A. 145)

式中：

Dm—— 工作波纹管平均直径；

f₁— 工作波纹管单波轴向弹性刚度；

N — 一个工作波纹管波数。

轴向位移符号的定义见式(A. 119) 。L。、 L, 含义见图 A. 11。

style="width:5.99346in;height:2.7533in" />

图 A.11 L。、L,含义示意图

A.3.3.7 外压直管压力平衡型膨胀节整体轴向弹性刚度按式(A. 141)
计算。整体横向弹性刚度按

式(A.146) 计算。

K,=Kyi+K,+Ky₃ … …………………… (A.146)

K,i 、K,2 、K, 符号的定义见式(A. 142)。

A.3.3.8 波纹管扭转弹性刚度按式(A. 147) 计算。

A.3.4 波纹管压力推力

波纹管压力推力按式(A. 148) 计算。

style="width:2.35339in;height:0.67906in" />

F,=pA,

… … … … … … … … … …(A. 147)

… … … … … … … … … …(A. 148)

A.4 膨胀节自振频率的计算

A.4.1 自振频率的范围

膨胀节可用于高频低幅振动系统，为了避免膨胀节与系统发生共振，膨胀节自振频率应低于2/3的

系统频率或至少大于2倍的系统频率。

A.4.2 自振频率的计算

A.4.2. 1 U 形波纹管所有波纹间体积按式(A. 149) 计算。

style="width:4.1868in;height:0.5665in" /> ……… ……………… (A.149)

A.4.2.2 单式膨胀节轴向振动自振频率fn 按 式(A. 150) 计算。

GB/T 12777—2019

式中：

style="width:1.64665in;height:0.68588in" />

…………………………

(A. 150)

W 包括加强件的波纹管质量，介质为液体时 W₁
还应包括仅波纹间的液体质量，单位为千克

(kg);

C;—— 对于前五阶振型，C; 的取值见表 A.6。

表 A.6 C; 值

波数

Ci

C2

₃

C;

C;

1

14.23

——

2

15.41

28.50

37.19

3

15.63

30.27

42.66

52.32

58.28

4

15.71

30.75

44.76

56.99

66.97

5

15.75

31.07

45.72

59.24

71.16

6

15.78

31.23

46.20

60.37

73.57

7

15.78

31.39

46.53

61.18

75.02

8

15.79

31.39

46.69

61.66

75.99

9

15.79

31.39

46.85

61.98

76.63

10

15.79

31.55

47.01

62.30

77.12

≥11

15.81

31.55

47.01

62.46

77.44

A.4.2.3 单式膨胀节横向振动自振频率f。 按 式(A. 151) 计算。

style="width:2.80006in;height:0.70686in" /> … … … … … … … … … …(A.
151)

式中：

W₂— 包括加强件的波纹管质量，介质为液体时 W₂ 还应包括一个直径为
Dm、长度为 L, 的液柱质

量，单位为千克(kg);

C;— 对于前五阶振型，C; 的取值见表 A.7。

表 A.7 C;值

Ci

₂

₃

.

Cs

39.93

109.80

214.12

355.79

531.27

A.4.2.4

复式膨胀节轴向振动自振频率f。 按 式(A. 152) 计算。

style="width:2.01324in;height:0.72006in" />

…………………………

(A. 152)

式中：

W₃—— 包括加强件的一个波纹管加中间管质量，介质为液体时 W, 还应包括
一个波纹管的仅波纹

间的液体质量，单位为千克(kg)。

A.4.2.5 复式膨胀节中间管两端同相横向振动自振频率 fn 按 式(A. 153)
计算。

GB/T 12777—2019

style="width:3.16665in;height:0.70664in" />

…………

…… …… (A.153)

式中：

W;— 包括加强件的一个波纹管加中间管质量，介质为液体时 W, 还应包括
一个直径为 Dm、长 度

为(Lu-L,) 的液柱质量，单位为千克(kg)。

A.4.2.6 复式膨胀节中间管两端异相横向振动自振频率f。 按 式(A.154)
计算。

style="width:3.28669in;height:0.73348in" /> …… ………………… (A.154)

式中：

Ws— 包括加强件的一个波纹管加中间管质量，介质为液体时 W, 还应包括
一个直径为 Dm、长 度

为(L 。-L,) 的液柱质量，单位为千克(kg)。

A.4.2.7 一端刚性固定的导流筒的自振频率 f。 按 式(A. 155) 计算。

style="width:3.35324in;height:0.70004in" />

…………………………

(A. 155)

A.5 导流筒的设计

A.5.1 导流筒的设置

当有下述要求之一 时应设置导流筒：

a) 要求保持摩擦损失最小及流动平稳时；

b) 介质流速较高，可能引起波纹管共振；

c) 存在磨蚀可能时；

d) 介质温度高，需降低波纹管金属温度时。

A.5.2 流速的计算及限制

A.5.2.1 无导流筒波纹管许用流速的经验数值见表 A.8,
许用流速的计算按式(A.156)。 实际流速大于 表 A.8, 但小于式(A. 156)
计算的结果时，也可不设置导流筒。不设置导流筒时，对于气体介质，允许的

流速不应超过19.8 m/s; 对于液体介质，允许的流速不应超过7.6 m/s。

表 A.8 许用流速

介质

液体

气体

层数

1

2

3

4

5

1

2

3

4

5

公称直径/mm

许用流速[u]/(m/s)

50

1.22

1.83

2.13

2.44

2.74

2.44

3.35

4.27

4.88

5.49

100

2.13

3.05

3.66

4.27

4.88

4.88

7.01

8.53

9.75

10.97

≥150

3.05

4.27

5.18

6.10

6.71

7.32

10.36

12.80

14.63

16.46

注：中间公称直径用插值法得到许用流速。

GB/T 12777—2019

style="width:2.8932in;height:0.69344in" /> … … … … … … … … … … …(A. 156)

式中：

K;— 流动系数，对于液体为1,对于气体为2;

ma— 包括加强件的波纹管质量及波纹间液体质量，单位为千克(kg)。

A.5.2.2 若在膨胀节上游存在阀门、三通、弯头及旋风装置，流动加速系数按表
A.9。 介质通过波纹管

或导流筒的局部最大流速 umx 按 式(A.157) 和式(A.158) 计算。

表 A.9 流动加速系数C,

.

上游直管长度

上游装置

1.0

≥10D;

任意

1.5

<10D;

1个或2个弯头

2.0

<10D

3个或更多弯头

2.5

<10D;

1个阀门、三通或旋风装置

4.0

<10D;

2个或更多阀门、三通或旋风装置

umax =uC 、 … …………………… (A.157)

umax≤[u] ………… …… …… (A.158)

A.5.3 导流筒的厚度

A.5.3. 1 导流筒厚度δ,按式(A. 159) 计算。

o₁=C₁C,C;Omin

式中：

Ci—— 长度系数，按式(A. 160) 和式(A. 161) 计算。

C₁=1 (Lj≤450 mm)

C₁=√Ls/450 (L;>450

C、——流速系数，按式(A. 162) 和式(A. 163) 计算。

C 、=1 (umx≤30 m/s)

C 、=√umax/30(umax>30

C,— 温度系数，按式(A. 164) 和式(A. 165) 计算。

C;=1 (T≤150℃)

C.=E150/E\ (T>150℃)

A.5.3.2 推荐的导流筒最小厚度 见表 A. 10。

… … … … … … … … … …(A. 159)

… … … … … … … … … …(A. 160)

mm) … … … … … … … … … …(A. 161)

… … … … … … … … … …(A. 162)

m/s) … … … … … … … … … …(A. 163)

…… … … … … … … …( A. 164)

… … … … … … … … … …(A. 165)

style="width:2.59332in;height:0.66in" />style="width:2.8534in;height:0.67342in" />GB/T 12777—2019

表 A.10 导流筒最小厚度

单位为毫米

公称尺寸

最小厚度δmin

公称尺寸

最小厚度δmin

50～80

0.6

650～1200

1.5

100～250

1.0

1250～1800

2.0

300～600

1.2

>1800

2.5

注：矩形膨胀节导流筒的厚度可按等面积原则确定。

A.6 保护罩的设计

A.6.1 保护罩的设置

当有下列情况之一 时应设置保护罩：

a) 当外部实际自由流动介质流速超过式(A.166) 和 式(A.167)
计算值时，外部实际自由流动介质

引起的漩涡脱落频率与波纹管自振频率接近，共振作用会导致波纹管破坏；

b) 由外部横向流动产生的牵引力而引起的单个波纹管非周期性位移不满足
A.6.3 规定时；

c) 膨胀节在运输、安装过程中，波纹管可能受到破坏时；

d) 波纹管内外壁温差要求较小时。

A.6.2 外部流速限制

波纹管外部自由流动介质自由流速按式(A. 166) 和 式(A. 167) 计算。

… … … … … … … … … …(A. 166)

………… …………… (A.167)

A.6.3 牵引力限制

由外部横向流动引起的单个波纹管非周期性位移按式(A. 168) 计 算 。

style="width:2.71998in;height:0.68002in" /> … … … … … … … … … …(A.
168)

应将该位移与设计中的其他位移综合后确定总单波当量轴向压缩位移
e。和单波当量轴向拉伸位

移 e 。,且 不 超 过 e 和 ecmax。此 外 ， 在 设 计 压 力 下 基 于 该 横
向 位 移 的 子 午 向 总 应 力 范 围 σ ≤

1.5Cm[σ];。

A.6.4 保护罩的厚度

保护罩的厚度计算可参照导流筒厚度计算。

GB/T 12777—2019

附 录 B

(资料性附录)

矩形波纹管的设计

B.1 符号

A。——一 个U 形或 V 形波纹的金属横截面积，单位为平方毫米(mm²);

A.=[2πrm+√(q/2-2rm)²+(h-2rm)“]δ … … … … … … …(B. 1)

A;—— 矩形波纹管有效面积，单位为平方毫米(mm²);

A;=LL, … … … … … … … … … …(B.2)

C。— 2.0(当直边段承受压力时被完全支撑);

1.5(当直边段承受压力时没有被完全支撑);

Cs—
由疲劳试验结果得到的应力集中系数，是拐角形状和焊接接头有效系数的函数。对于圆形

拐角Cst≥1.5; 对于单斜接拐角和双斜接拐角C,≥2.5;

C 。— 由疲劳试验结果得到的应力集中系数，是压力作用的函数，Cp≥1.0;

emax 允许最大单波当量轴向位移，单位为毫米(mm);

ey—— 由 “y” 引起的单波当量轴向位移，单位为毫米(mm);

eys— 由 “y,” 引起的单波当量轴向位移，单位为毫米(mm);

en— 由“θ₁ ”引起的单波当量轴向位移，单位为毫米(mm);

eos—— 由"θ、"引起的单波当量轴向位移，单位为毫米(mm);

I — 矩形波纹管波纹段横截面的惯性矩，单位为四次方毫米(mm¹);

style="width:4.7532in;height:0.68002in" /> (用于 U 形波纹管) ……………(B.3)

style="width:8.77338in;height:0.7799in" />(用于V 形波纹管)

… … … … … … … … … …(B.4)

K、——矩形波纹管截面形状修正系数；

style="width:9.89328in;height:0.7601in" />

… … … … … … … … … …(B.5)

K,—— 平行于长边方向的膨胀节整体横向弹性刚度，单位为牛每毫米(N/mm);
Kys— 平行于短边方向的膨胀节整体横向弹性刚度，单位为牛每毫米(N/mm);

K— 平行于长边平面的膨胀节整体弯曲刚度，单位为牛米每度[N ·m/(°)];

K。— 平行于短边平面的膨胀节整体弯曲刚度，单位为牛米每度[N ·m/(°)];

L₁— 长边平均长度，单位为毫米(mm);

Li=l+h …… ………………… (B.6)

l₁— 长边内侧长度，单位为毫米(mm);

Lml——长边有效长度，单位为毫米(mm);

style="width:2.46006in;height:0.6666in" /> …… ………… …… (B.7)

style="width:3.41995in;height:4.0667in" />class="anchor">GB/T 12777—2019

Lms——短边有效长度，单位为毫米(mm);

style="width:2.49342in;height:0.65318in" /> … … … … … … … … … …(B.8)

L、——短边平均长度，单位为毫米(mm);

L 、=l 、+h … … … … … … … … … …(B.9)

L:—— 波纹管直边段长度，单位为毫米(mm);

l、 — 短边内侧长度，单位为毫米(mm);

ybml—
长边中线与波纹段中线的交点处由压力引起的波纹管梁模式挠度，单位为毫米(mm);

ybms——短边中线与波纹段中线的交点处由压力引起的波纹管梁模式挠度，单位为毫米(mm);

yi -— 平行于长边方向的外加横向位移，单位为毫米(mm);

y 、— 平行于短边方向的外加横向位移，单位为毫米(mm);

0₁ — 平行于长边平面的单式轴向型膨胀节角位移，单位为度(°);

0、 平行于短边平面的单式轴向型膨胀节角位移，单位为度(°);

σn — 压力引起的长边周向薄膜应力，单位为兆帕(MPa);

σrs — 压力引起的短边周向薄膜应力，单位为兆帕(MPa);

σsi 压力引起的长边周向弯曲应力，单位为兆帕(MPa);

σ8s 压力引起的短边周向弯曲应力，单位为兆帕(MPa);

σg — 压力引起的波纹管子午向弯曲应力，单位为兆帕(MPa);

σo — 位移引起的波纹管子午向弯曲应力，单位为兆帕(MPa);

σn —— 压力引起的波纹管直边段弯曲应力，单位为兆帕(MPa)。

B.2 波纹管设计

B.2.1 矩形波纹管的波形见图 B.1。矩形波纹管的拐角形状见图 B.2。

style="width:3.28669in;height:4.03326in" />

a) "U" 形 波 纹 b)"V" 形 波 纹

图 B. 1 矩形波纹管的“U" 形波纹和“V” 形波纹

style="width:2.78669in;height:2.2935in" />style="width:3.03323in;height:2.13994in" />GB/T 12777—2019

style="width:3.81344in;height:2.13334in" />

a) 单斜接角 b) 双斜接角 c) 圆接角

图 B.2 矩形波纹管的拐角形状

B.2.2 压力应力计算及其校核按式(B. 10)～ 式(B.27) 计算。

style="width:2.24672in;height:0.63998in" /> …… …… ……… (B.10)

style="width:2.26009in;height:0.6666in" /> …………… … … (B.11)

如果 N=1, 则 σn 及 σrs=0。

style="width:1.75993in;height:0.65318in" /> ………… …………… (B.12)

style="width:2.57995in;height:0.61996in" /> …… …… ………… (B.13)

如果σsu≤1.33K 、[σ]l,

如果 σsa>1.33K 、[σ]!,

如果 σs≤1.33K,[σ];,

如果 σsa>1.33K,[σ]l,

则σ&i=σsa;

则 σxi=σsb。

则 σs s=σs;

则 σs s=σs。

style="width:1.78007in;height:0.63338in" />

style="width:2.62668in;height:0.63998in" />

……

………

…

……

……… (B.14)

……… (B.15)

如果直边段有完全承受压力的支撑，则 L,=0;

如果 N=1, 令 σs及 σs=0。

style="width:3.13329in;height:0.63998in" /> … … … … … … … … … …(B. 16)

style="width:1.84001in;height:0.60676in" /> ………… …………… (B.17)

当σ8a≤1.33K,[σ]\| 时，σn+σ&≤1.33K,[σ] (蠕变温度以下)

… … … … … … … … … …(B. 18)

当σs≤1.33K 、[σ]\| 时，σs+σs≤1.33K 、[σ]; (蠕变温度以下)

… … … … … … … … … …(B. 19)

当 σsi>1.33K 、[σ]\| 时，σsi≤Ca[σ]; (蠕变温度以下)

… … … … … … … … … …(B.20)

当 σss>1.33K,[σ]; 时，σs≤Ca[σ]; (蠕变温度以下)

… … … … … … … … … …(B.21)

σ,≤1.5[σ] (蠕变温度以下) ………………………… (B.22)

σn≤1.5[σ]; (蠕变温度以下) ………………………… (B.23)

style="width:4.1934in;height:0.66in" />style="width:4.19341in;height:0.68662in" />style="width:5.11333in;height:0.74008in" />style="width:2.92011in;height:0.69344in" />GB/T 12777—2019

style="width:2.15326in;height:0.56672in" /> (蠕变温度范围内)
…………………………(B.24)

style="width:1.9868in;height:0.56012in" /> (蠕变温度范围内)
…………………………(B.25)

σg≤1.25[σ]; (蠕变温度范围内) ………………………… (B.26)

σu≤1.25[σ]: (蠕变温度范围内) … … … … … … … … … …(B.27)

B.2.3 位移应力按式(B.28) 计算。

style="width:2.64666in;height:0.69344in" /> ………… ……………… (B.28)

B.2.4 子午向总应力范围按式(B.29) 计算。

σ₁=CpO₉+CC₁o …… …………… (B.29)

B.2.5 设计疲劳寿命按式(B.30) 计算。

style="width:2.86001in;height:0.63998in" />f … … … … … … … … … …(B.30)

式(B.30) 只适用于设计疲劳寿命[N
。]在10～10⁵之间，设计温度低于425℃的成形态奥氏体不锈

钢波纹管。

B.2.6 压力引起的波纹管梁模式挠度按式(B.31)～ 式(B.35) 计算。

如果 σsa≤1.33K,[σ];,

如果 σs>1.33K 、[σ];,

… … … … … … … … … …(B.31)

style="width:5.10673in;height:0.72006in" />

…………… ………… (B.32)

则 ybml=ybmla;

则 ybml=ybmlb。

… … … … … … … … … …(B.33)

………… …… (B.34)

… … … … … … … … … …(B.35)

如果σ≤1 . 33K,[σ]l, 则 ybms=ybmsa;

如果σ>1 . 33K 、[σ]!, 则 yhms=ybms。

如果直边段有完全承受压力的支撑，则L,=0;

如果 N=1, 则 ybml及 ybms=0。

B.2.7 当 L,/h>10 时，单波轴向弹性刚度的计算按式(B.36); 当 L 、/h≤10
时，单波轴向弹性刚度f₁

的数值可由制造单位确定。

style="width:2.65343in;height:0.68002in" /> … … … … … … … … … …(B.36)

B.3 膨胀节位移及其刚度的计算

B.3.1 单波位移

B.3. 1. 1 单式膨胀节单波位移按下列公式计算：

a) 轴向位移“x” 引起单波轴向位移按式(B.37) 计算。

GB/T 12777—2019

style="width:0.88673in;height:0.52646in" /> … … … … … … … … … …(B.37)

b) 横向位移“y” 引起单波当量轴向位移按式(B.38) 和式(B.39) 计算。

style="width:2.07334in;height:0.6468in" /> …… ………………… (B.38)

style="width:2.05997in;height:0.65318in" /> … … … … … … … … … …(B.39)

在式(B.38) 和式(B.39) 中，当轴向位移“x" 为拉伸时取"+"号，当轴向位移“x”
为压缩时取

"一 "号。

c) 角位移“θ”引起单波当量轴向位移按式(B.40) 和式(B.41) 计算。

style="width:1.35338in;height:0.61996in" /> … ……… ……… (B.40)

style="width:1.37336in;height:0.61996in" /> … … … … … … … … … …(B.41)

B.3.1.2 复式膨胀节单波位移按下列公式计算：

a) 轴向位移“x” 引起单波轴向位移按式(B.42) 计算。

style="width:1.02015in;height:0.5401in" /> ……………… ……… (B.42)

b) 横向位移“y” 引起单波当量轴向位移按式(B.43) 和 式(B.44) 计算。

style="width:7.01329in;height:0.65318in" /> … … …(B.43)

style="width:7.07339in;height:0.70664in" /> … … …(B.44)

轴向位移符号的定义见式(B.38) 和式(B.39)。

c) 角位移“θ”引起单波当量轴向位移按式(B.45) 和式(B.46) 计算。

style="width:1.34001in;height:0.62678in" /> … … … … … … … … … …(B.45)

style="width:1.37336in;height:0.62656in" /> …… ………………… (B.46)

B.3. 1.3
膨胀节承受组合位移时，其单波总当量位移范围的计算及其校核按式(B.47)～
式 (B.50)。

emax=0.5q-δ … … … … … … … … … …(B.47)

ec=ey+e,+em+e+ \|e \| ………………………… (B.48)

ee=ey+e,+e+e- \|e、 \| ………………………… (B.49)

e 为 ec 和 e。中的较大值，e≤[e]≤emx … … … … … … …(B.50)

式(B.48) 和式(B.49) 设 定“x” 为压缩位移，位移yi 和 θ
与y、和θ、所在平面相互垂直；如果x 为 拉

伸位移时，应改变上式中ex 的正负号。

B.3.2 膨胀节整体弹性刚度及压力推力

B.3.2. 1 单式膨胀节

a) 膨胀节整体轴向弹性刚度按式(B.51) 计算。

style="width:1.04674in;height:0.63338in" />

b) 膨胀节整体横向弹性刚度按式(B.52) 和式(B.53) 计算。

…

…………………… (B.51)

GB/T 12777—2019

style="width:2.48665in;height:0.66in" /> … … … … … … … … … … …(B.52)

style="width:2.46667in;height:0.6666in" /> …… ……………… (B.53)

轴向位移符号的定义见式(B.38) 和式(B.39)。

c) 膨胀节整体弯曲弹性刚度按式(B.54) 和式(B.55) 计算。

style="width:2.1133in;height:0.64658in" /> … … … … … … … … … …(B.54)

style="width:2.16003in;height:0.63998in" /> ……… ……………… (B.55)

B.3.2.2 复式膨胀节

a) 膨胀节整体轴向弹性刚度按式(B.56) 计算。

style="width:1.12006in;height:0.63338in" /> ……… ……… …… (B.56)

b) 膨胀节整体横向弹性刚度按式(B.57) 和式(B.58) 计算。

style="width:3.55998in;height:0.69322in" /> ……… … ………… (B.57)

style="width:3.56659in;height:0.66in" /> …… ………………… (B.58)

c) 膨胀节整体弯曲弹性刚度按式(B.59) 和式(B.60) 计算。

style="width:2.27331in;height:0.6468in" /> … … … … … … … … … …(B.59)

style="width:2.27331in;height:0.65318in" /> ……… … ………… (B.60)

轴向位移符号的定义见式(B.38) 和式(B.39) 。N 为一个波纹管的波数。

B.3.2.3 波纹管压力推力

波纹管压力推力按式(B.61) 计算。

F,=pA; ……… …………………… (B.61)

GB/T 12777—2019

附 录 C

(资料性附录)

结构件的设计

C.1 符 号

b — 矩形截面板宽度，单位为毫米(mm);

d 端管外径，单位为毫米(mm);

F — 总轴向力，包括波纹管压力推力及其他轴向作用力，单位为牛(N);

I —— 截面惯性矩，下标表示所对应的轴，单位为四次方毫米(mm¹);

rx — 销轴半径，单位为毫米(mm);

S — 截面静矩，下标表示所对应的轴，单位为三次方毫米(mm³);

t —— 介质温度，单位为摄氏度(℃);

tj —— 结构件设计温度，单位为摄氏度(℃);

Wj - 结构件高温焊接接头强度降低系数；

0; ——矩形截面板厚度，单位为毫米(mm);

σ ——正应力，单位为兆帕(MPa);

[σ]— 按相关标准取值的室温下材料的许用应力，单位为兆帕(MPa);

[σ]{——按相关标准取值的设计温度下材料的许用应力，单位为兆帕(MPa);

t —— 剪应力，单位为兆帕(MPa)。

C.2 结构件设计通用要求

C.2.1 结构件设计方法

膨胀节结构件宜采用本标准按照力学模型推导的设计公式设计。也可以采用有限元分析方法，有

限元分析结果的判定执行JB 4732。

C.2.2 受压(力)结构件焊接接头设计原则

膨胀节受压(力)结构件的焊接接头按等强度原则进行设计。

C.2.3 结构件设计温度选取原则

膨胀节结构件的设计温度t;与介质温度t、内部隔热、外部保温情况相关，在进行膨胀节结构件设计

时，可参考表C.1 确定其设计温度。

表 C.1 膨胀节结构件设计温度 tj选取原则

环境条件

结构件名称

筒节、端板、端环、筋板、立板

拉杆、铰链板、销轴、十字销轴、万向环

t<65℃

t=t

ti=t

无内隔热、无外保温

tj=t或按传热分析计算

tj=0.9t

GB/T 12777—2019

表 C.1 ( 续 )

环境条件

结构件名称

筒节、端板、端环、筋板、立板

拉杆、铰链板、销轴、十字销轴、万向环

无内隔热、有外保温

tj=t

tj=t或按传热分析计算

有内隔热、无外保温

按传热分析计算

tj=0.33t且不低于80℃

有内隔热、有外保温

按传热分析计算

按传热分析计算

C.2.4 结构件许用应力选取原则

膨胀节结构件的许用应力选取依据 GB/T
150.2—2011中4.1.1、4.2.1、5.1.1、5.2.1、6.1.1和6.2.1。

C.2.5 位移功能设计原则

膨胀节设计要兼顾波纹管和结构件之间的位移协调，确保波纹管和结构件位移过程不出现干涉。

C.2.6 结构件高温焊接接头强度降低系数

当结构件设计温度处于表 C.2
中给出的温度范围内时，设计校核应计及材料的高温焊接接头强度

降 低 系 数 W;。

表 C.2 结构件高温焊接接头强度降低系数Wj

材料

温度/℃

427

454

482

510

538

566

593

621

649

677

704

732

760

788

816

铬钼钢

1

0.95

0.91

0.86

0.82

0.77

0.73

0.68

0.64

——

焊后固溶退火的奥 氏体不锈钢、等级3XX

和N088XX、N066XX的

镍合金的自熔焊缝

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

奥氏体不锈钢、

等级3XX和NO88XX

的镍合金

1

1

1

1

0.95

0.91

0.86

0.82

0.77

0.73

0.68

0.64

0.59

0.55

0.50

C.3 受压筒节

C.3.1 受压筒节的设计按GB/T 20801.3—2006 中6 . 1规定。

C.3.2 对装有立板的受压筒节，除按C.3.1
校核强度外，还应计及压力推力通过立板在受压筒节上引起

的应力集中和变形。

GB/T 12777—2019

C.4 端 环

C.4. 1 外压轴向型膨胀节及旁通压力平衡型膨胀节中端环(见图C. 1)
的设计及校核按式(C. 1) 计 算 。

style="width:2.7in;height:4.02006in" />

说明：

1— 进口端管；

2——端环；

style="height:0.16676in" /> 外管。

图 C. 1 端 环

式 中 ：

style="width:2.18001in;height:0.71228in" />

…………………

…… (C.1)

D—— 端环外径，单位为毫米(mm);

a 端环外周界应力计算系数，见表C.3。

表 C.3 端环外周界应力计算系数

d/D

α

d/D

a

0.9

0.017

0.6

0.250

0.8

0.072

0.5

0.361

0.7

0.151

C.4.2 端环与进口端管、外管的焊接参照 GB/T 150.3—2011 图 D. 11
的焊接结构。

C.5 立 板

C.5. 1
单式铰链型、单式万向铰链型、复式铰链型、复式万向铰链型膨胀节中立板结构应根据工作压

力、端管直径选用。

C.5.2 无马鞍板的立板(见图C.2) 的设计及校核按式(C.2) 和 式(C.3) 计算。

style="width:2.61991in;height:0.63338in" /> … … … … … … … … … …(C.2)

style="width:1.59992in;height:1.41328in" />GB/T 12777—2019

style="width:2.53999in;height:0.6534in" />

… … … … … … … … … …(C.3)

式中：

L—— 主铰链板中心至立板与端管焊接接头的距离，单位为毫米(mm)。

style="width:6.08015in;height:3.67994in" />

说 明 ：

1——副铰链板；

2——主铰链板；

3——立板；

4——端管。

图 C.2 无马鞍板的立板

C.5.3 两端均有马鞍板的立板(见图 C.3) 的设计及校核按式(C.2) 和式(C.4)
计算。

style="width:3.36662in;height:0.6732in" /> … … … … … … … … … …(C.4)

式中：

I,—— 立板组合截面惯性矩，单位为四次方毫米(mm⁴);

K,—— 截面形状系数；

style="width:4.11993in;height:0.6256in" />

style="width:4.82667in;height:0.66in" />

………

…………

……………… (C.5)

… …… (C.6)

δ— 立板厚度，单位为毫米(mm);

δ2——马鞍板厚度，单位为毫米(mm);

θ ——两立板对端管圆心的夹角，单位为弧度(rad)。

style="width:2.30666in;height:2.2935in" />style="width:2.0801in;height:2.22002in" />GB/T 12777—2019

style="width:5.34005in;height:3.34004in" />

说明：

1——副铰链板；

2 — — 主铰链板；

3 — 立 板 ；

4 — — 马鞍板； 5——端管。

图 C.3 有马鞍板的立板

C.5.4 一端马鞍板 一端环板的立板(见图 C.4)
的设计及校核同两端均有马鞍板的立板。

C.5.5
立板与端管、马鞍板(环板)、主铰链板、副铰链板及端管与马鞍板、立板的焊接参照GB/T
985.1—2008

表1序号10、序号12,表2序号10的焊接结构。

style="width:4.91336in;height:3.6201in" />

说明：

1— 副铰链板；

2 — — 主 铰 链 板 ；

3 — — 立 板 ；

4 — — 马鞍板；

5 — — 端 管 ；

6 — — 环板。

图 C.4 一端马鞍板 一端环板的立板

C.6 铰 链 板

单式铰链型、单式万向铰链型、复式铰链型、复式万向铰链型膨胀节中铰链板(见图
C.5) 的 设 计 及

校核按式(C.7)～ 式 (C.9) 计算。

拉伸应力
style="width:2.89336in;height:0.63998in" /> ……… ……………… (C.7)

GB/T 12777—2019

挤压应力

style="width:2.62007in;height:0.6468in" />

… … … … … … … … … …(C.8)

style="width:4.23997in;height:0.65318in" /> …… ………………… (C.9)

当 L≥4r 时，可不计及剪应力。

式 中 ：

n—— 铰链板数量。对于单式铰链型、复式铰链型膨胀节其主铰链板n=2,
副铰链板 n=4; 对于单

式万向铰链型、复式万向铰链型膨胀节 n=4;

L 铰链板孔中心到铰链板边缘的距离，单位为毫米(mm)。

style="width:3.45331in;height:4.3065in" />

图 C.5 铰链板

C.7 销 轴

C.7. 1
单式铰链型、单式万向铰链型、复式铰链型、复式万向铰链型膨胀节中销轴(见图
C.6) 的 设 计 及

校核按式(C. 10) 计算。

style="width:2.27331in;height:0.68684in" /> …… … … ……… (C.10)

C.7.2 复式万向铰链型膨胀节中十字销轴(见图 C.6) 的设计除应满足式(C.10)
外，还应按式(C.11)~

式(C. 13) 核算。

弯曲应力
style="width:3.43333in;height:0.68002in" /> ………… … (C.11)

挤压应力
style="width:2.55336in;height:0.63998in" /> … … … … … … … … … …(C. 12)

剪应力 style="width:3.40013in;height:0.64658in" />…… ………………… (C.13)

式 中 ：

B— 十字销轴长度，单位为毫米(mm);

h₁— 十字销轴宽度，单位为毫米(mm);

h₂— 十字销轴厚度，单位为毫米(mm)。

style="width:2.87999in;height:2.68664in" />style="width:1.93331in;height:4.10674in" />GB/T 12777—2019

\| —,1

style="width:4.14668in;height:2.82678in" />

\|4

图 C.6 十字销轴

C.8 万向环

C.8. 1 圆形万向环(见图 C.7) 的设计及校核按式(C. 14) 和 式(C. 15)
计算。挤压应力按式(C.8) 计算。

式 中 ：

style="width:4.50665in;height:0.70664in" /> ………………………

style="width:6.03326in;height:0.68002in" /> … … … … … …

(C.14)

(C. 15)

D— 圆形万向环内径，单位为毫米(mm)。

style="width:3.77332in;height:3.58006in" />

图 C.7 圆形万向环

C.8.2 方形万向环(见图 C.8) 的设计及校核按式(C. 16) 和 式(C. 17)
计算。挤压应力按式(C.8) 计算。

style="width:2.10669in;height:3.81326in" />GB/T 12777—2019

style="width:3.4467in;height:3.94658in" />

图 C.8 方形万向环

正 应 力
style="width:3.6333in;height:0.6666in" /> …… …………… (C.16)

剪应力
style="width:3.05321in;height:0.6534in" /> … … … … … … … … … …(C. 17)

式 中 ：

L— 方形万向环内边长，单位为毫米(mm)。

C.8.3 圆形万向环的焊接参照GB/T 985.1—2008
表2序号5、序号7的焊接结构。方形万向环的焊接

参 照GB/T 985.1—2008 表2序号9、序号11的焊接结构。

C.9 拉 杆

复式拉杆型、弯管压力平衡型和直管压力平衡型膨胀节中拉杆的设计及校核按式(C.
18) 计 算 。

style="width:1.73995in;height:0.61336in" /> ……… ……………… (C.18)

式 中 ：

A—— 拉杆有效截面积，单位为平方毫米(mm²);

n— 拉杆数量。

拉杆直径的选取除应满足式(C. 18) 的要求外，还应符合表 C.4 的 要 求 。

表 C.4 拉杆最小直径

单位为毫米

拉杆长度Lr

膨胀节公称尺寸DN

DN≤150

150<DN≤300

300<DN≤600

600<DN≤1200

DN>1200

Lr≤600

16

20

24

30

30

600<Lr≤1200

20

20

24

30

36

1200<L+≤2400

24

30

30

36

36

Lr>2400

30

30

36

36

40

GB/T 12777—2019

C. 10 端 板

C. 10. 1 复式拉杆型、弯管压力平衡型膨胀节中无筋板的端板(见图 C.9)
的设计及校核按式(C. 19) 和 式

(C.20) 计算。

正应力

剪应力

式中：

style="width:2.49342in;height:0.68684in" />

style="width:2.40673in;height:0.6468in" />

… … … … … … … … … …(C. 19)

… … … … … … … … … …(C.20)

L— 端板上拉杆孔中心到端管外壁的距离，单位为毫米(mm);

n ——拉杆孔数量。

style="width:4.35341in;height:4.54153in" />

说明：

1——端板；

2——端管。

图 C.9 无筋板的端板

C. 10.2 复式拉杆型、弯管压力平衡型膨胀节中有筋板的端板(见图 C. 10)
的设计及校核按式(C.21) 和

式(C.22) 计算。

style="width:3.36001in;height:0.66in" /> ………… …………… (C.21)

style="width:2.57995in;height:0.6534in" /> ……… …………… (C.22)

式 中 ：

b— 筋板轴向长度，单位为毫米(mm);

I— 截面对中性轴Z 的惯性矩，单位为四次方毫米(mm⁴);

style="width:4.13991in;height:0.63998in" /> … … … … … … … … … …(C.23)

K、 — 截面形状系数；

style="width:4.79992in;height:0.67342in" />

… … … … … … … … … …(C.24)

L— 端板上拉杆孔中心到端管外壁的距离，单位为毫米(mm);

GB/T 12777—2019

n — 拉杆孔数量；

S,— 截面对中性轴Z 的静矩，单位为三次方毫米(mm³);

style="width:3.95331in;height:0.64658in" /> … … … … … … … … … …(C.25)

— 筋板厚度，单位为毫米(mm);

2— 端板厚度，02。不小于拉杆半径，单位为毫米(mm);

θ——筋板间夹角，单位为弧度(rad)。

style="width:7.15993in;height:4.68666in" />

说 明 ：

1— 端板；

2 — — 端管；

3— 马鞍板；

4 — — 筋板。

图 C. 10 有筋板的端板

C. 10.3 端板与端管的焊接参照GB/T 985. 1—2008
表2序号9、序号11的焊接结构。筋板与端板、端 管的焊接参照GB/T 985.
1—2008 表2序号9的焊接结构。马鞍板与筋板、马鞍板与端管的焊接参照

GB/T 985. 1—2008 表1序号10的焊接结构。

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附 录 D

(资料性附录)

波纹管高温疲劳试验

D.1 范围

本附录给出了设计温度处于材料蠕变温度范围内的圆形波纹管高温疲劳试验方法。

D.2 高温疲劳试验要求

D.2.1 试验件

D.2.1.1
用于疲劳试验的波纹管应足以代表常规生产的波纹管。用于疲劳试验的试验件应采用同样

的下料、滚圆、焊接、校圆、成形、整形及热处理方法。

D.2.1.2 应记录每个试验件的详细制造过程。

D.2.1.3
完成后的试验件应具有与常规生产的波纹管同样的尺寸、表面粗糙度及成形条件。

D.2.1.4 多层波纹管应具有排放层间气体的通道。

D.2.1.5
波纹管高温疲劳试验一般在材料蠕变温度范围内进行，通常在425℃以上进行。

D.2.2 试验件尺寸要求

用于高温疲劳试验件的波纹管尺寸需满足以下要求(见图D.1):

a) 波纹管内径 Dh≥168 mm;

b) 波纹总长 L,≤2D;

c) 波高 h≥Lb/N;

d) 波数 N≥3;

e) 直边段长度 L.≥√D,Öm/2。

style="width:10.93341in;height:2.26006in" />

图 D.1 波纹管波形参数

D.2.3 波纹管材料

试验件应采用常规生产的合格材料制造。任何对波纹管材料所做的特殊处理或修整均需记录。

D.2.4 波纹管的热处理

若对试验件做热处理，应记录下列信息：

a) 保护气氛；

b) 加热速度；

GB/T 12777—2019

c) 保持温度；

d) 保温时间；

e) 冷却速度。

D.2.5 试验装置

D.2.5.1 一般要求

试验应在专用的高温疲劳试验装置上进行。疲劳试验装置应保证能约束波纹管压力推力与位移反
力，并能保证施加的轴向循环位移与波纹管轴线同轴。试验装置应能够使试验件牢固定位并且能够实

现指定的循环位移。波纹管的失效定义为贯穿材料的泄漏。

D.2.5.2 循环计数器

试验装置中应该提供可靠的循环计数器，能够记录每一个试验波纹管失效前的总循环次数。

D.2.5.3 试验介质

高温疲劳试验时一般选用惰性气体作为试验介质。

D.2.5.4 试验速度

试验装置应该控制在整个行程中运动平稳，试验循环速率应根据位移在各波纹中均匀分配所需时

间确定，且行程速度不超过25 mm/s。

D.2.5.5 波纹管位移

试验用波纹管应只做轴向位移循环。试验循环位移范围应等于设计轴向位移量或设计当量轴向位

移量。位移测量装置精度应不低于1.0 mm。

D.2.5.6 温度控制

试验装置应能够将温度控制在所设定试验温度的±5℃。

D.2.5.7 保持时间控制

试验装置应能够使各次位移循环之间的保持时间控制在所设定时间的±1%。

D.2.6 试验温度

对于设计温度在材料蠕变温度范围内的波纹管，试验温度为设计温度。

D.2.7 试验压力

试验压力等于设计压力，试验时压力波动值不大于试验压力的士10%。

D.2.8 试验件设计要求

每次疲劳试验需要4个波纹管试验件，试验件标记为1-4,且满足如下要求：

a) 1 号和2号设计参数相同；

b) 3 号和4号设计参数相同；

c) 1 号、2号总应力范围(σ,)与3号、4号相差至少2倍；

d) 1 号、3号各次循环之间的保持时间(H,) 应与2号、4号相差至少100倍。

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每次循环定义为由初始位置运动到最终位置保持一段时间，再回到初始位置。

D.3 疲劳寿命计算方法

波纹管的高温疲劳寿命计算方法按照如下方法进行：

a) 进行高温疲劳试验并记录试验结果。

按照本标准计算每一个试验件的总应力范围(σ),并记录每一个试验件的试验结果，见表
D. 1。

表 D. 1 试验件数据记录

样品编号

总应力范围σ

MPa

保持时间H,

h

疲劳破坏次数N。

1

σu

Hu

Na

2

σ2

₂

N。

3

σ3

Ha

Na

4

04

.

Na

b) 计算平均总应力范围。

σu2=(σu+σ₂)/2 ………… …… …… (D.1)

σ34=(σ3+σ4)/2 …………… ………… (D.2)

c) 求取中间值。

style="width:2.16003in;height:0.6666in" /> ……………… ……… (D.3)

style="width:2.13344in;height:0.66682in" /> … … … … … … … … … …(D.4)

d) 求取常数

style="width:1.98665in;height:1.1in" /> ……… ……… …… (D.5)

style="width:1.7733in;height:0.37334in" /> … … … … … … … … … …(D.6)

style="width:1.9267in;height:0.63316in" /> … … … … … … … … … …(D.7)

d=A+clgσ2 … … … … … … … … … …(D.8)

e) 求取任一在总应力范围及保持时间下的平均失效循环次数。

N 。=bo,"+gH:H" … … … … … … … … … …(D.9)

式(D.9) 适用于设定温度下所试验的波纹管材料和材料状态。

D.4 疲劳性能

圆形波纹管蠕变温度范围内的试验循环次数应大于按式(D.9)
计算的疲劳寿命。在规定的试验位

移循环次数内波纹管应无泄漏。可通过压力表压力降低的速率确定波纹管是否泄漏。

D.5 N06625(Grade2) 材料波纹管在720℃时的疲劳设计

N06625(Grade2) 材料无加强 U 形固溶态波纹管720℃高温疲劳设计按式(D. 10)
计算。

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N 。=2.750×10 62 H.921 … … … … … … … … … …(D. 10)

式 中 ：

N 。—— 平均失效循环次数，单位为周次；

H,— 保持时间，单位为小时(h)。

其他蠕变范围内温度区间可参照应用，注意避开材料敏化温度。

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附 录 E

(资料性附录)

选 型

E.1 一般要求

E.1.1
系统设计单位应对管道布局，介质特性，管系的压力、温度、膨胀(收缩)量、介质流速及管系的振

动特性有充分的了解，确定膨胀节的安装位置与适用类型。

E.1.2
系统设计单位应提供明确的膨胀节工作条件和设计条件，提出合理的膨胀节设计参数，对
其选材、设计、制造、质量控制等方面提出适宜的要求，填写膨胀节设计条件表，参见表11
和

表12。

E.1.3
对于跨越、穿越厂区内铁路和道路的管道，在其跨越段或穿越段上不宜设置膨胀节。

E.1.4
管道布置，固定管架、导向管架和承重管架的设置应避免膨胀节承受过量或非预期的变形和作

用力。

E.2 管段划分与管架设置要求

E.2.1 管段

管段是指管线上两固定管架之间的一段管道。
一个管段上所有位移应在两个固定管架之间被

吸收。

E.2.2 管段划分

当管道选用膨胀节吸收其热膨胀时，首先应确定固定管架的位置，通过设置固定管架将其划分成形
状简单的独立管段(如直管段、"L" 形管段、"Z"
形管段、"Ⅱ"形管段等),然后进行补偿设计。由于波纹
管及膨胀节构件传递扭矩和吸收扭转的能力较差，在设置固定管架和膨胀节时，应尽量避免独立管段组
成的平面超过两个，以免膨胀节承受扭转载荷；当扭转不可避免时，应给出具体的扭矩值，以便膨胀节设

计时对受力结构件进行加强。

E.2.3 无约束型膨胀节补偿管段的管架设置要求

E.2.3.1 固定管架

对于选用无约束型膨胀节进行补偿的管段，固定管架包括主固定管架、中间固定管架和定向导向管

架。固定管架的作用是吸收管线载荷并控制位移的方向。

E.2.3.2 固定管架的设置

E.2.3.2.1
两个固定管架之间应只使用一个无约束型膨胀节，保证膨胀节只在其设计位移范围内工作。
E.2.3.2.2
选用无约束型膨胀节的管段通常为直管段。当管系压力极低时(压力推力不会引起管道挠

曲),固定管架之间亦可为弯曲管段。

E.2.3.2.3 固定管架应具有足够的强度和刚性。

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E.2.3.3 主固定管架

E.2.3.3.1 主固定管架设置位置

在包含一个或多个无约束膨胀节的管系之中，主固定管架安装在下列位置：

a) 管道介质流动方向变化处；

b) 同一直管段上两个直径不同的膨胀节之间；

c) 带有一个无约束膨胀节的旁路支管与主管线的连接处；

d) 两个无约束膨胀节之间装有截止阀或减压阀处；

e) 管道的盲端。

E.2.3.3.2 主固定管架承受的载荷

主固定管架承受的载荷主要包括以下几种：

a) 膨胀节长度变化引起的位移反力；

b) 压力推力(波纹管有效面积与设计压力的乘积);

c) 管道在导向管架或托架上移动的摩擦阻力；

d) 在管道方向改变处由介质流动产生的冲击力；

e) 管道的重量(包括内部介质、保温层的重量);

f) 冲击载荷(如操作快动阀门或防爆膜引起的);

g) 风载；

h) 试验压力引起的任何附加压力推力。

E.2.3.4 中间固定管架

中间固定管架应能承受与其相连的每个管段施加的力和力矩。中间固定管架承受的载荷主要包括

以下几种：

a) 膨胀节长度变化引起的位移反力；

b) 管道在导向管架或托架上移动的摩擦阻力；

c) 在管道方向改变处由介质流动产生的冲击力；

d) 管道的重量(包括内部介质、保温层的重量);

e) 冲击载荷(如操作快动阀门或防爆膜引起的);

f) 风载。

E.2.3.5 定向固定管架

定向固定管架仅在一个方向上允许管道位移，在另一个或多个方向阻止管道位移。定向固定管架
在固定位移方向承受的载荷同主固定管架。定向固定管架也可以起到导向管架的作用。为了减小管道

和设备上的载荷并保证定向固定管架正确起作用，应采用摩擦系数较低的摩擦副。

E.2.3.6 直线导向管架

E.2.3.6.1
直线导向管架的作用是保证管道位移沿其轴线方向，防止横向位移或角位移的发生。导向
管架的侧向力可以按波纹管压力推力的7%～15%计算。对于安装轴向型膨胀节的直管段，需在靠近

膨胀节的位置设置直线导向管架，数量一般不少于4个。

E.2.3.6.2 为了保证导向管架的有效性，
一般使膨胀节一端靠近一个固定管架，另一端由导向管架约

GB/T 12777—2019

束，见图 E. 1 。
这种布设方式既可以使位移得到正确导向，又可以使膨胀节的两端得到适当的支撑。第
一个导向管架与膨胀节端部的间距 L₁ 应不超过4倍的管道外径，第 一
导向管架与第二导向管架之间

的间距 L₂ 应不超过14倍管道外径。其余相邻两导向管架之间的最大间距L 。按
式(E. 1) 计算。

style="width:3.34664in;height:0.71984in" /> … … … … … … … … … …(E. 1)

式 中 ：

L。 — 其余相邻两导向管架之间的最大间距，单位为毫米(mm);

E。 管道材料弹性模量，单位为兆帕(MPa);

I。 — 管道横截面惯性矩，单位为四次方毫米(mm¹);

p 设计压力，单位为兆帕(MPa);

A 。—— 波纹管有效面积，单位为平方毫米(mm²);

f₁— 波纹管单波轴向弹性刚度，单位为牛每毫米(N/mm);

ex - 波纹管单波轴向位移，单位为毫米(mm)。

工作状态中，波纹管受压缩时用+ \|f;e 、\|, 波纹管受拉伸时用 — \|f;e
、l。

style="width:9.08679in;height:2.5465in" />

图 E.1 直线导向管架的间距布置示意图

E.2.4 约束型膨胀节补偿管段的管架设置要求

E.2.4.1 固定管架

对于选用约束型膨胀节进行补偿的管段，波纹管的压力推力由拉杆或铰链板约束，不再作用于固定

管架上，此类固定管架为中间固定管架。

E.2.4.2 中间固定管架

中间固定管架承受的载荷同 E.2.3.4。

E.2.4.3 直线导向管架和平面导向管架

选用约束型膨胀节进行补偿的直管段，在靠近膨胀节的位置至少设置3个导向管架，保证施加于膨
胀节的位移方向与最初设计相吻合。选用约束型膨胀节补偿其他类型管段，通常在组合膨胀节的一端

设置平面导向管架，另一端设置直线导向管架，以保证管道只在一个平面内发生横向位移和/或角位移。

E.2.4.4 弹簧吊架

用以承受管道垂直载荷的弹性支吊架。弹簧吊架不限制管道的位移。

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E.3 膨胀节选型

E.3.1 管架与膨胀节图例符号

管架与膨胀节图例符号见表E.1。

表 E.1 图例符号

图例

符号

名称

图例

符号

名称

MA

主固定管架

FZB

比例连杆复式自由型

膨胀节

IA

中间固定管架

皿田

FL

复式拉杆型膨胀节

DMA

定向固定管架

FJ

复式铰链型膨胀节

G

导向管架

FW

复式万向铰链型膨胀节

PG

平面导向管架

WP

弯管压力平衡型膨胀节

SS

弹簧吊架

ZP

直管压力平衡型膨胀节

开

DZ

单式轴向型膨胀节

WZP

外压直管压力平衡型

膨胀节

WZ

外压轴向型膨胀节

PP

旁通直管压力平衡型

膨胀节

DJ

单式铰链型膨胀节

FJP

复式铰链直管压力平衡型

膨胀节

DW

单式万向铰链型

膨胀节

FWP

复式万向铰链直管压力

平衡型膨胀节

世世

FZ

复式自由型膨胀节

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E.3.2 直管段膨胀节选型

直管段可以选用无约束型膨胀节，也可以选用约束型膨胀节。直管段膨胀节选型见表
E.2。

表 E.2 直管段膨胀节选型表

序号

选型图例

膨胀节类型

说 明

1

MA

G G G DZ MA

单式轴向型

膨胀节

直 管 段 两 端 需 设 置 固 定

管 架

2

MA

G G G WZ MA

外压轴向型

膨胀节

外 压 轴 向 型 膨 胀 节 补 偿 量 大 ， 可 用 于 长 直 管 段 的 补 偿 ， 直 管 段 两 端 需 设 置 固 定

管 架

3

IA G G G ZP IA

直管压力平衡型

膨胀节

直 管 段 两 端 设 置 中 间 固 定

管 架

4

IA G G G WZP IA

外压直管压力

平衡型膨胀节

直 管 段 两 端 设 置 中 间 固 定

管 架

5

IA G G G PP IA

旁通直管压力

平衡型膨胀节

仅限于流速低 、 对压力降要 求 较 低 的 直 管 段 ， 管 段 两 端

设 置 中 间 固 定 管 架

6

IA G

SS

DJ

SS

DJ

DJ

G IA

3个单式铰链型

膨胀节组合

“Ⅱ”形三铰链用于长直管段 的补偿，当“Ⅱ”形三铰链垂 直布置时，宜在“Ⅱ”形两侧 设 置 平 面 导 向 管 架 ， 并 在 " Ⅱ " 形 弯 头 顶 部 设 置 弹 簧 吊 架 ， 支撑管道及上部膨胀节 的 重 量 ； 管 段 两 端 设 置 中 间

固 定 管 架

E.3.3 “L”形管段膨胀节选型

"L"形管段一般选用约束型膨胀节，压力较低时也可以选用无约束型膨胀节。选用无约束型膨胀

节时，在两个固定管架之间仅使用一个膨胀节。"L" 形管段膨胀节的选型见表
E.3。

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表 E.3 “L”形管段膨胀节选型表

序号

选型图例

膨胀节类型

说 明

1

PG LA

DJ

DJ

IA

2个单式铰链型

膨胀节组合

用 于 短 管 腿 的 伸 长 量 与 2 个 膨 胀 节 变 形后产生的轴向缩短量相当的“L”形

管 段

2

DJ G IA

DJ

DJ

G

IA

3个单式铰链型

膨胀节组合

用 于 短 管 腿 较 长 的 " L " 形 管 段

3

PCi IA

FJ

IA

复式铰链型膨胀节

用 于 短 管 腿 长 度 与 复 式 铰 链 型 膨 胀

节 长 度 接 近 的 " L " 形 管 段

4

PG IA

FL

1A

复式拉杆型膨胀节

用 于 短 管 腿 长 度 与 复 式 拉 杆 型 膨 胀

节 长 度 接 近 的 " L " 形 管 段

5

WP

G

IA

1A

弯管压力平衡型

膨胀节

用 于 仅 适 合 在 管 道 拐 弯 处 布 置 1 个 膨 胀节 ， 且与其相连的管道支座和设备

管 口 受 力 要 求 苛 刻 的 " L " 形 管 段

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表 E.3 ( 续 )

序号

选型图例

膨胀节类型

说 明

6

MA

DZ

IA G

DMA

单式轴向型

膨胀节

此管段选用能同时吸收轴向、横向两 个方向位移的单式轴向型膨胀节，该 膨胀节为无约束型膨胀节，需要注意

固定管架类型不同

7

MA

FZ

G

DMA

复式自由型膨胀节

复式自由型膨胀节能够同时吸收轴 向、横向两个方向的位移，且主要吸 收轴向位移。复式自由型膨胀节为 无约束型膨胀节，需要注意固定管架

类型不同

8

复式自由型膨胀节

复式自由型膨胀节能够同时吸收轴 向、横向两个方向的位移，且主要吸 收轴向位移。复式自由型膨胀节为 无约束型膨胀节，需要注意固定管架

类型不同

E.3.4 平面"Z" 形管段膨胀节选型

平面"Z"形管段膨胀节选型见表 E.4。

表 E.4 平面"Z" 形管段膨胀节选型表

序号

选型图例

膨胀节类型

说明

1

[A PG

DI

DJ

2个单式铰链型

膨胀节组合

用于中间管腿的伸长量与2个

膨胀节变形后产生的轴向缩

短量相当的平面"Z"形管段

G IA

GB/T 12777—2019

表 E.4 ( 续 )

序号

选型图例

膨胀节类型

说明

2

PG

IA

FI

G

Y

[A

复式铰链型

膨胀节

用于中间管腿长度与复式铰 链型膨胀节长度接近的平面

"Z"形管段

3

1A G 1.I

DJ DJ G IA

3个单式铰链型

膨胀节组合

用于中间管腿长度较短，无法

布置膨胀节的平面"Z"形管段

4

IA PG

L

G [A

复式拉杆型

膨胀节

用于中间管腿长度与复式拉 杆型膨胀节长度接近的平面

"Z"形管段

5

IA

(

(

DJ

DJ

3个单式铰链型

膨胀节组合

用于中间管腿较长的平面“Z”

形管段

PG DJ G IA

E.3.5 立体"Z" 形管段膨胀节选型

立体"Z"形管段膨胀节的选型见表 E.5。

表 E.5 立体"Z" 形管段膨胀节选型表

序号

选型图例

膨胀节类型

说明

IA

SS

多

用于中间管腿的伸长量

2个单式万向铰链型

与两膨胀节变形后产生

PGi

膨胀节组合

的轴向缩短量相当的立

DW

IA

体"Z"形管段

DW

PG

GB/T 12777—2019

表 E.5 (续)

序号

选型图例

膨胀节类型

说 明

2

LA

SS

PG

IA

FW

PG

复式万向铰链型

膨胀节

用 于 中 间 管 腿 长 度 与 复 式 万 向 铰 链 型 膨 胀 节 长

度接近的立体"Z"形管段

3

IA

DJ

州 SS

PG

DW

DW

G

IA

2个单式万向

铰链型膨胀节与

1个单式铰链型

膨胀节组合

用 于 中 间 管 腿 较 长 的 立 体"Z"形管段，1个单式铰 链 型 膨 胀 节 也 可 以 设 置

在下部水平管腿上

4

JA

SS

PG

FI.

G

IA

复式拉杆型

膨胀节

用 于 中 间 管 腿 长 度 与 复 式 拉 杆 型 膨 胀 节 长 度 接

近的立体"Z"形管段

E.3.6 "II"形管段膨胀节选型

"Ⅱ"形管段膨胀节的选型见表 E.6。

表 E.6 "ⅡI"形管段膨胀节选型表

序号

选型图例

膨胀节类型

说明

1

DJ DJ

G G

1A

IA

2个单式铰链型

膨胀节组合

用于横梁部分的伸长量与两膨胀节变形后产生

的轴向缩短量相当的“Ⅱ”形管段

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表 E.6 ( 续 )

序号

选型图例

膨胀节类型

说 明

2

G

IA

FJ

G

1A

复式铰链型

膨胀节

用 于 横 梁 部 分 的 长 度 与 复 式 铰 链 型 膨 胀 节 长 度

接近的“Ⅱ”形管段

3

G

IA

FL

G

IA

复式拉杆型

膨胀节

用 于 横 梁 部 分 的 长 度 与 复 式 拉 杆 型 膨 胀 节 接 近

的“IⅡ”形管段

4

DI

PG

DJ

IA

2个单式铰链型

膨胀节组合

用于横梁部分较短的“Ⅱ”形管段，必要时可在顶

部增设弹簧吊架，支撑管道重量

IA

5

州 SS

DJ

DJ

DI

IA

IA

3个单式铰链型膨胀节

用于尺寸较大的"Ⅱ"形管段

6

WP

弯管压力平衡型

膨胀节

用 于 仅 适 合 在 横 梁 拐 弯 处 布 置 1 个 膨 胀 节 ， 且 与 其 相 连 的 管 道 支 座 和 设 备 管 口 受 力 要 求 苛 刻 的

"Ⅱ"形管段

G

[A

G

IA

E.3.7 弯曲角不等于90°的管段膨胀节选型

E.3.7.1 当弯曲角在80°≤α≤100°之间时，可以作为直角处理，按照表 E.3
选用膨胀节。

E.3.7.2
当弯曲角在60°≤α\<80°或100\<α≤120°之间时，在进行膨胀节选型补偿设计时，应计及由于

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弯曲角过大或过小引起的附加角位移。

E.3.7.3
当弯曲角在α\<60°或α>120°时，应在弯曲角处设置固定管架，以使管段的位移可以被有效地

吸收。

E.3.8 压力较低的弯曲管段膨胀节选型

对于管系压力较低，压力推力不能使管道产生挠曲(管道挠曲量远小于膨胀节的额定位移)的场合，
弯曲管段的热膨胀可选用复式自由型膨胀节(可带比例连杆)进行补偿，见图 E.2。
该型膨胀节补偿方

式灵活，可进行轴向、横向和角向的位移补偿。

style="width:6.53342in;height:3.44014in" />设备

设备

图 E.2 比例连杆复式自由型膨胀节补偿管段示意图

E.3.9 设备管口受力要求苛刻场合的膨胀节选型

E.3.9.1
对于相邻设备或固定端受力要求苛刻的管段，宜采用约束型膨胀节进行补偿。

E.3.9.2
对于直管段，只有轴向位移时选用直管压力平衡型膨胀节；存在组合位移时宜选用表
E. 1 中能

补偿组合位移的复式铰链直管压力平衡型膨胀节。

E.3.9.3 对于弯曲管段，根据管段的不同形状，参照表 E.3、表 E.4、表 E.5
和 表E.6 选用相应的约束型
膨胀节，进行补偿量核算时应计及弯头和中间管的热膨胀。当空间受限时，可以选用表
E.1 中能够补偿

轴向、横向和角向组合位移的复式铰链直管压力平衡型膨胀节和复式万向铰链直管压力平衡型膨胀节。

E.3.10 膨胀节预变位

E.3.10.1
膨胀节宜进行预变位安装，膨胀节的预变位有利于降低管架的弹性反力和降低波纹管应力

幅值。

E.3.10.2
预变位量宜为设计位移的30%～50%,当膨胀节的位移量较小或位移量要求较精确时，预变

位量的计算应计及安装温度的影响。

E.3.10.3
对于吸收轴向位移的膨胀节，其预变位可以是预拉伸，也可以是预压缩。
一般情况下，膨胀
节工作状态补偿热膨胀，产生压缩位移，预变位为预拉伸；补偿管段收缩时，产生拉伸位移，预变位为预

压缩。

E.3.10.4
吸收轴向位移的膨胀节预变位可以在制造单位进行，也可以现场预变位。当预变位在制造
单位进行时，预变位用的调整杆在管道安装完毕后、系统压力试验前应拆除。如果在安装现场进行轴向

预变位，施工方宜与膨胀节制造单位沟通确认预变位方案。

E.3.10.5
吸收横向位移和角位移的膨胀节预变位通常在安装现场进行。在进行预变位之前，施工方

宜与膨胀节制造单位沟通确认预变位方案。

E.3.10.6
对于吸收横向位移或角位移的约束型膨胀节，预变位无需拉伸或压缩波纹管，通常将管道切

短，见图
E.3,此种通过切短管道实现膨胀节横向位移或角位移的方法也叫"冷紧"。约束型膨胀节的预

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变位("冷紧")应在现场进行。

style="width:4.76673in;height:3.69336in" />

图 E.3 安装约束型膨胀节管段预变位示意图

E.3. 11 不当选型及其危害

E.3.11.1 直管段

E.3. 11. 1. 1 两个固定管架之间设置两个轴向型膨胀节，见图 E.4 。
当两个固定管架之间设置两个轴向
型膨胀节时，由于波纹管刚度、管道导向管架摩擦力的差异，会导致各膨胀节吸收的位移量不同。波纹
管压缩后刚度值会降低，使得吸收位移大的波纹管，变形越来越大，影响其承压能力和疲劳寿命。另外，
在两个膨胀节之间的管道，由于与波纹管端口相连，不能保持固支的边界条件，稳定性变差，导向管架的

侧向力可能远超设计值，给系统的运行带来隐患。

style="width:7.33331in;height:0.98648in" />

图 E.4 两个固定管架之间布置两个轴向型膨胀节的不当选型示意图

E.3. 11. 1.2
长直管段“Ⅱ"形补偿，在“Ⅱ”形弯上布置4个单式铰链型膨胀节或两个复式拉杆型膨胀
节，见图 E.5 。 选用如图 E.5
的布置方式时，"Ⅱ"形上部管道沿轴向无约束，会导致波纹管过量变形

损坏。

style="width:11.68672in;height:2.51328in" />

a) 4 个 单 式 铰 链 型 膨 胀 节 b) 两 个 复 式 拉 杆 型 膨 胀 节

图 E.5 “Ⅱ”形弯的不当选型示意图

E.3. 11.2 立体"Z" 形管段

立体"Z" 形管段采用3个单式万向铰链型膨胀节，见图 E.6 。 选用如图 E.6
的布置方式时，相当于

在多平面管系布置了3个万向接头，系统不稳定，膨胀节可能产生过量变形，波纹管损坏。

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style="width:5.19326in;height:3.14006in" />

图 E.6 立体"Z"
形管段布置3个单式万向铰链型膨胀节的不当选型示意图

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附 录 F

(资料性附录)

安装使用要求

F.1 安装准备

F.1.1 核对膨胀节型号及产品合格证，阅读膨胀节安装使用说明书。

F.1.2 对膨胀节进行外观检查，检查波纹管表面是否有运输造成的机械损伤。

F.1.3 安装前不能拆除涂黄色漆的装运固定件。

F.2 安装要求

F.2.1
膨胀节应安装在施工图规定的位置，如需对膨胀节安装位置进行修改，应经系统设计单位同意。

F.2.2
不应采用膨胀节变形(拉伸、压缩、横向位移、角位移)的方法补偿管道的安装误差。

F.2.3
当膨胀节上附设有介质流向标志时，其安装方向应使该标志与管道介质实际流向一致。

F.2.4
膨胀节轴向预变位可在制造单位或安装现场进行，膨胀节横向和角向预变位宜在安装现场进

行，具体预变位方案参见附录 E 的 E.3.10。

F.2.5
单式铰链型膨胀节、复式铰链型膨胀节和复式铰链直管压力平衡型膨胀节销轴连线应与位移所

在的平面垂直。

F.2.6
安装施工过程中应防止硬物碰撞波纹管。靠近波纹管进行焊接、气割或打磨作业时，应防止焊
接飞溅物、气割火星或打磨火星溅到波纹管上。严禁焊接时在波纹管上引弧，严禁焊接地线直接搭在波

纹管上。

F.2.7
膨胀节及系统所有管架安装完毕后，试压前应拆除膨胀节上涂黄色漆的装运固定件。由于拉杆

型膨胀节的拉杆与装运固定件外观相似，应注意区分。拉杆型膨胀节的拉杆是受力件，不准许拆除。

F.2.8 膨胀节吊装注意事项参见附录G 的 G.4.1.3。

F.3 系统试压前

F.3.1
检查并确认管系中管架的安装、膨胀节的安装、预变位及介质流向等与系统设计图的一致性。

F.3.2
当工作介质为气体而采用水进行压力试验时，应对水的重量施加在管道和膨胀节上的附加载荷

予以支撑，并采取相应的排水措施。当采用水进行压力试验时，水的氯离子含量应不大于25
mg/L。

F.3.3 确认涂黄色漆的装运固定件已拆除。

F.3.4
对于分段试压的系统，应检查临时支撑是否满足受力要求；当分段试压的管段中安装有无约束

型膨胀节时，临时支撑应能承受波纹管压力推力。

F.3.5 检查膨胀节附带的压力表、阀门等是否完好。

F.4 系统试压

F.4.1
系统压力试验应采用不少于两个量程相同的压力表。压力表的量程为试验压力的2倍左右，但

不应低于1.5倍和高于3倍的试验压力。

F.4.2
系统压力试验过程中存在温度变化导致压力升高时，应设置超压泄放装置。

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F.4.3
系统压力试验过程中和试验完毕后，检查膨胀节各承压焊接接头是否泄漏，波纹管是否发生失
稳，膨胀节受力结构件、固定管架、导向管架是否损坏和出现明显变形，导向管架、膨胀节和系统中其他

活动部件在移动中是否受到阻碍。

F.5 使用要求

F.5.1
系统开始运行至最高工作温度和最高工作压力时，应进行外观检查。确认固定管架完好，导向

管架允许管道自由移动，波纹管位移适度、无失稳和过变形，膨胀节受力构件无异常变形。

F.5.2
膨胀节使用期间宜进行每年至少一次的定期检查，确认膨胀节工作正常，波纹管表面无腐蚀、裂

纹及造成运动干涉的物体等。

F.6 膨胀节的典型破坏原因

F.6.1 运输和装卸所造成的破坏：

a) 硬物(工具、吊链、叉车、相邻的结构物等)碰撞波纹管形成凹痕或划痕；

b) 运输和贮存时堆放不当；

c) 对天气变化或不利环境未采取妥善的预防措施。

F.6.2 安装方法不当，安装时和安装后未采取妥善的保护措施：

a) 带有导流筒的膨胀节的安装方向与介质流向相反；

b) 膨胀节的安装位置与系统设计图不符；

c) 过早地拆除了装运固定件；

d) 利用膨胀节变形补偿管道的安装偏差；

e) 对于在膨胀节周围进行的机械施工未采取有效的防护措施；

f) 对于在膨胀节附近进行的焊接作业未采取有效的防护措施；

g) 在系统投入运行之前未拆除装运固定件。

F.6.3 管道系统的固定管架、导向管架等设置不当。

F.6.4 固定管架在使用中损坏。

F.6.5
波纹管受到腐蚀(波纹管材料与管道流动介质或外部环境不匹配；从隔热层中渗透出的氯离子

导致不锈钢波纹管发生应力腐蚀开裂等)。

F.6.6 系统超压(在运行中或在进行水压试验时)。

F.6.7 波纹管发生振动(由机械作用或流体流动引起)造成疲劳破坏。

F.6.8 波纹管的变形量过大(轴向位移、横向位移或角位移超过设计值)。

F.6.9
波纹管受到冲蚀(在高速流动或有冲蚀性流动介质的系统中使用无导流筒的波纹管)。

F.6.10 波纹管波纹中堆积有颗粒物，妨碍波纹管正常位移。

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附 录 G

(资料性附录)

安 全 建 议

G.1 通用要求

G.1.1
膨胀节既要承受管系压力，又要吸收因温度变化而引起的管道尺寸变化，属于技术性很强的产
品。膨胀节在使用过程中应全面考虑系统的工作特性，膨胀节的设计特点和制造质量以及安装、测试和

运行的规程。

G.1.2
波纹管是膨胀节的关键部件，在设计、制造、运输、安装和使用各个环节，都应保护波纹管不受

损坏。

G.1.3
为了提高膨胀节运行的安全可靠性，系统设计单位、制造单位、施工(建设)单位和使用单位(用

户)应充分沟通。

G.2 系统设计单位

G.2.1
系统设计单位或用户应以书面形式提供波纹管膨胀节的设计条件或工作条件，并对其完整性和

正确性负责。

G.2.2 膨胀节宜编制设计规格书，具体要求可参照表11、表12。

G.2.3 编制膨胀节设计规格书的要求：

a)
系统的设计者应对管道系统的布局与设计、流动介质、压力、温度和位移等进行全面的审查；

b)
对管系进行审阅，根据管系可设置固定管架的位置及需要吸收的热位移的方向和大小，确定膨
胀节的类型。应避免波纹管受扭，当扭转不可避免时，应提出作用于膨胀节上的扭矩；

c)
应对波纹管的材料加以规定，使其与流动介质、外界环境和工作温度相适应。对可能出现的腐
蚀，包括应力腐蚀，应给予特别考虑。300系列不锈钢易于遭受氯离子的应力腐蚀，高镍合金
会受到碱性物质的应力腐蚀，硫的存在对镍合金会产生不利影响。水处理或清洗管道所使用
的化学试剂、保温层中的渗出物均有可能成为腐蚀介质；

d)
如果介质的流速会引起波纹管共振，或因冲蚀使波纹管的寿命缩短，则应按规定设置导流筒；

e)
应按照实际情况规定膨胀节的设计压力和试验压力，不应任意提高安全系数。提高设计压力，
会增加波纹管的厚度，降低波纹管的疲劳寿命。在工作温度非常高的场合，经温度修正后计算
的试验压力会高于1.5倍的设计压力，在一些特殊情况下会对波纹管造成损坏。此时，系统设
计单位应与膨胀节制造单位进行协商；

f) 应准确说明最高温度、最低温度和安装温度；

g)
应通知膨胀节制造单位是否需要对膨胀节增加隔热层以及增加隔热层的方法，以方便制造单
位对膨胀节零部件进行恰当设计；

h)
膨胀节所要吸收的不仅仅是管道的伸长和缩短，也包括与之相连接的容器、固定管架等装置的
位移，以及在安装过程中可能出现的偏差。但是，应避免膨胀节的安装偏差超出设计允许的
范围；

i)
如果流动介质会积聚或凝固，则应采取措施防止介质凝结在波纹内，否则会造成膨胀节或管线
的损坏；

j)
导流筒一般应沿着介质流动方向安装。如要避免流动介质在导流筒后部受阻滞留，应说明须

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在导流筒上开设排泄孔或设置吹扫接管。如可能出现回流，应规定采用加厚的导流筒，以防止

导流筒失稳使波纹管遭到破坏；

k)
如果波纹管受到外来的机械振动，应说明振动的振幅和频率，避免波纹管产生共振，以消除振

动引起破坏的可能性。

G.2.4
试验压力一般比系统的工作压力高，当系统中的压力达到最大值时，固定管架和导向管架应能

够承受相应的载荷

G.2.5
系统设计单位应提出对人身安全保护的要求，其措施包括但不限于以下内容：

a) 设置坚固的保护罩，用以阻挡膨胀节发生破裂时从中喷射出的流动介质；

b) 设置限位杆，用以承受固定管架发生破坏时所出现的压力推力；

c) 采用双层或多层波纹管监测报警装置，对波纹管的泄漏情况进行检测。

G.2.6
系统设计单位应考虑管道部件(如固定管架、膨胀节等)的维修空间，以便管系投入运行后进行

定期检查。

G.2.7 当膨胀节有预变位要求时，应明确预变位量。

G.3 制造单位

G.3.1 制造单位应具备健全的质量管理体系和制度，并且有效运行。

G.3.2
属于《特种设备目录》范围内的膨胀节，制造单位应持有相应的特种设备制造许可证。

G.3.3 制造单位应对设计文件的完整性和正确性负责。

G.3.4 膨胀节的设计文件至少应包括设计计算书及设计图样。

G.3.5
制造单位应按照设计图样进行制造，如有设计变更，应征得原设计部门、用户或系统设计单位的

同意。

G.3.6
制造单位在膨胀节的制造过程中和完工后，应按相关标准和图样规定对膨胀节进行检验和试

验，做好相应检验或试验记录，出具检验报告，并对检验报告的完整性和正确性负责。

G.3.7 膨胀节产品档案应具有下列文件，保存期不少于10年：

a) 施工图和工艺文件；

b) 材料质量证明文件；

c) 热处理(要求热处理时)工艺记录；

d) 制造过程及完工检验记录；

e) 竣工图；

f) 安装使用说明书。

G.4 施工(建设)单位

G.4.1.1
暂时不安装的波纹管膨胀节应入库房存放，存放场地应干燥且无有害气氛。

G.4.1.2 当出现天气变化或不利环境时，应采取妥善的预防措施。

G.4.1.3
膨胀节吊装及安装前应制定相应方案，操作人员应了解方案内容以及膨胀节制造单位所做的

特殊说明，吊装时应重点注意以下事项：

a) 严禁直接吊装波纹管；

b)
当膨胀节标识起吊位置时，应将吊具置于起吊位置上；没有特殊要求时，吊具可根据需要作用
于膨胀节的下述部位：单式膨胀节的端管上；铰链板靠近立板的部位；装运螺杆靠近螺母的部
位；拉杆端部；

c) 吊装所用吊具起吊能力应大于膨胀节重量；

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d) 膨胀节吊装和翻转时严禁碰撞，并防止吊具滑脱。

G.5 使用单位(用户)

G.5.1
应对每一个膨胀节建立用于评价和描述其设计及操作条件的记录系统，记录应包括：设计压力、
操作压力、温度、流速、流向、部件材料及工程设计数据，如管道尺寸、波纹数、单层壁厚及层数、有无导流

筒、位移量、设计疲劳寿命等。

G.5.2
为确保膨胀节当前的使用工况与其设计条件保持一致，应对其进行定期检查，避免因压力、温

度、介质成分、温度和压力循环频率、振动等突发情况对膨胀节造成损坏。
一般应进行以下检查：

a) 波纹管变形：检查波纹管在工作中有无失稳或过度位移；

b)
波纹管褶皱：褶皱表明波纹管在工作或安装时承受了扭转；如果存在褶皱，应更换波纹管，且新
的波纹管膨胀节应设置相应的约束构件，阻止扭转的发生；

c)
凹坑及划痕：两者都会造成波纹管壁厚减薄、应力增加，从而缩短波纹管的疲劳寿命；

d) 焊接飞溅：如果存在焊接飞溅，应联系膨胀节制造单位进行处理；

e)
外部异物：波纹管波纹及其他可活动的部件间存在外部异物，会影响其正常运动，严重时可直
接造成膨胀节失效，应及时移除这些异物；

f)
膨胀节附属结构件检查：应检查拉杆、铰链板、立板和环板等结构件是否异常变形；拉杆、铰链
板和万向环等结构件是否依据设计图进行了隔热。

G.5.3
当压力、温度或位移超过膨胀节的设计值，或者存在波纹的异常变形，应及时联系膨胀节制造单

位，以确定膨胀节是否应更换。

G.6 其他建议及说明

G.6.1
管道系统试验压力不应高于膨胀节的出厂试验压力，否则应提前告知膨胀节制造单位。

G.6.2
膨胀节制造单位应对出厂产品附带安装使用说明书，对膨胀节的结构特点、安装要求、能否承受
压力推力、过程压力试验的支撑要求等做出详尽的说明。避免由于对膨胀节结构的误解，造成安装方位

错误，无法完成位移补偿任务；或由于不当支撑导致压力试验过程固定管架(或临时固定管架)损坏。

G.6.3
旁通直管压力平衡型膨胀节宜应用在对压降要求较低的管线中。复式铰链直管压力平衡型膨
胀节、复式万向铰链直管压力平衡型膨胀节宜用于气体介质，当用于液体介质时，应计及介质重量对膨

胀节的影响。

G.6.4 附录 A 中 Cm
的取值各制造单位可根据自身制造水平采用有试验数据支持的数值。

G.6.5 附录 C
结构件设计计算时总轴向力仅计及波纹管压力推力及其他轴向作用力，未计及弯矩、扭

矩、侧向力、变形以及膨胀节端部载荷条件和管道的附加载荷等因素。

G.6.6 附录D 中 N06625(Grade2)
材料波纹管在720℃时的高温疲劳设计式(D.10) 是一种参考性设计

公式，各制造单位可根据自身制造水平建立适合实际工程应用的公式。

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附 录 H

(资料性附录)

其他材料波纹管疲劳设计方法

H.1 范围

本附录给出了除 A.2.3.5
规定的材料外的其他材料设计温度低于材料蠕变温度的波纹管疲劳设计

方法。

H.2 疲劳试验要求

H.2. 1 试验件要求

波纹管的疲劳试验件应不少于2件，波纹管内径不小于89 mm,
波数不小于三个波。

H.2.2 总应力范围要求

疲劳试验件的最大总应力范围应不小于最小总应力范围的2倍。

H.3 疲劳试验方法

疲劳试验方法见9.6.5.1。

H.4 波纹管设计疲劳寿命计算公式

波纹管设计疲劳寿命按式(H. 1)～ 式(H.7)
计算。公式适用于设计疲劳寿命在10～10⁵之间，设计
温度低于材料蠕变温度的波纹管。无加强 U
形疲劳试验波纹管的子午向总应力范围按式(H.4) 计算。 加强 U
形疲劳试验波纹管的子午向总应力范围按式(H.5)
计算。Ω形疲劳试验波纹管的子午向总应力

范围按式(H.6) 计算。

style="width:3.55322in;height:1.06678in" /> … … … … … … … … … …(H. 1)

K,=1.25/(1.470—0.044N) … … … … … … … … … … … …(H.2)

R"=σu/ …… ………………… (H.3)

σu=0.7(σ3+σ4)+(σs+σ6) (无加强 U 形波纹管) … … … … … … …(H.4)

σπ=0.9[0.7(σ3+σ)+(σs+σ6)] (加强 U 形波纹管) …………… (H.5)

σ=3σ+σs+σ(Ω 形波纹管) ………………………… (H.6)

style="width:2.41994in;height:0.72666in" />

式中：

[N 。]—- 波纹管设计疲劳寿命，单位为周次；

σ ——子午向总应力范围，单位为兆帕(MPa);

K; - 疲劳试验结果统计变量系数，K;≤1;

… … … …… (H.7)

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N, —— 波纹管疲劳试验的数量，单位为个；

R" — 每个疲劳试验波纹管的子午向总应力范围σ与参照子午向总应力范围
的比值；

Rmn ——所有疲劳试验波纹管中R" 的最小值；

σ ——每个疲劳试验波纹管的子午向总应力范围，单位为兆帕(MPa);

σ — 每个疲劳试验波纹管的参照子午向总应力范围，单位为兆帕(MPa);

N。 — 每个疲劳试验波纹管的失效循环次数，单位为周次。

style="width:3.09994in" />GB/T 12777—2019

延伸阅读

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