Металлу, из которого изготовлены трубы, при изменении температуры свойственно сокращаться или расширяться. Для деталей небольшого размера связанные с данным процессом деформации не критичны. Однако в длинных трубных системах температурный люфт создает значительное напряжение структуры металла, способное деформировать трубы или разрушить сварные соединения. Поэтому в составе каждого трубопровода должны присутствовать устройства, которые могут за счет собственных ресурсов безопасно компенсировать температурные деформации труб.
При транспортировке жидкости, газа или пара высокого давления, вектор силы, распирающий трубы изнутри, также является причиной повышенного напряжения в металлической структуре стенок трубопровода и может стать еще одной из причин возможных деформаций. Простейшими компенсаторами, способным в определенных пределах «отрабатывать» удлинение или укорачивание труб, являются фасонные изделия – «Z» образные элементы, а также сварные «П» — образные звенья трубопровода, которые располагают по всей его длине на определенном расстоянии друг от друга.
Если простейшие компенсаторы, выполняющие свою основную функцию за счет некоторой гибкости труб, в полной мере обеспечить сохранность трубной магистрали не способны, проектом предусматривается установка герметичных механических устройств – сильфонных компенсаторов. Существует множество различных конструкций компенсирующих устройств, но общим для них является наличие одного или нескольких сильфонов – цилиндрических камер с гофрированными стенками, способных растягиваться или сжиматься в зависимости от «поведения» присоединенных труб.
Независимо от того, из какого материала изготовлен сильфон – нержавеющей стали или неметаллических композиционных материалов, способных длительное время без потери герметичности переносить циклические деформации, все устройства, в которых применяются камеры с гофрированными стенками, называют сильфонными компенсаторами. Эти изделия отличаются рабочим диаметром, диапазоном возможного «хода», типом присоединения – резьбовым, фланцевым или под сварку, дополнительной возможностью компенсировать сдвиги в поперечном направлении, а также другими характеристиками.
Основные типы компенсаторов сильфонного типа:
Выбор типа, количества, расстояния друг от друга и размещения компенсаторов по трассе трубопровода производится на стадии разработки проекта. При этом учитываются факторы температуры и давления носителя, диаметр рабочих труб, наличие и тип тепловой изоляции, уровень возможных вибраций и расчетная амплитуда смещения труб в осевом и поперечном направлении. Важной составляющей проекта трубопровода является не только карта размещения компенсаторов, но и всех неподвижных и подвижных опор трубопровода, обеспечивающих фиксацию положения и возможность контролируемого осевого смещения труб.