眾所周知，波紋管的設(shè)計(jì)主要考慮三個(gè)方面的因素：耐壓強(qiáng)度、穩(wěn)定性和疲勞性能。在國家標(biāo)準(zhǔn)和美國EJMA標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)這幾方面的計(jì)算和評(píng)定都有明確的規(guī)定。

從多年的應(yīng)用實(shí)踐中，尤其是從一些波紋管失效分析中，感到標(biāo)準(zhǔn)中給出的關(guān)于穩(wěn)定性的計(jì)算和評(píng)定方法不夠全面；關(guān)于疲勞壽命也僅給出了比較粗的界限范圍（平均疲勞壽命N_c在10³～10⁵適用）。有時(shí)，一個(gè)完全符合標(biāo)準(zhǔn)要求的產(chǎn)品，在實(shí)際使用時(shí)也會(huì)出現(xiàn)一些問題。如內(nèi)壓軸向型補(bǔ)償器預(yù)變位狀態(tài)在壓力試驗(yàn)時(shí)波紋管易產(chǎn)生平面失穩(wěn)，大直徑外壓軸向型補(bǔ)償器全位移工作狀態(tài)波紋管易產(chǎn)生周向失穩(wěn)，小直徑復(fù)式拉桿型補(bǔ)償器、鉸鏈型補(bǔ)償器全位移工作狀態(tài)易產(chǎn)生柱失穩(wěn)。波紋管過大的變形不僅對(duì)其穩(wěn)定性造成影響，變形引起的綜合應(yīng)力的增加，還會(huì)為應(yīng)力腐蝕提供有利的環(huán)境條件。以下將就波紋管穩(wěn)定性與疲勞壽命（單波補(bǔ)償量）的關(guān)系及波紋管綜合應(yīng)力與應(yīng)力腐蝕的關(guān)系進(jìn)行簡要分析。

a. 波紋管疲勞壽命與其綜合應(yīng)力

波紋管的補(bǔ)償量取決與其疲勞壽命，要求的疲勞壽命越高，波紋管單波補(bǔ)償量越小。為了降低成本，提高單波補(bǔ)償量，有些生產(chǎn)廠家將波紋管的許用疲勞壽命降的很低。這樣就導(dǎo)致由位移引起的波紋管子午向彎曲應(yīng)力很大，綜合應(yīng)力很高，大大降低了波紋管的穩(wěn)定性。表1給出了無加強(qiáng)U形波紋管許用疲勞壽命與子午向綜合應(yīng)力及單波補(bǔ)償量之間的關(guān)系。

表1    波紋管許用疲勞壽命與綜合應(yīng)力及單波補(bǔ)償量之間的關(guān)系

關(guān)于表1的幾點(diǎn)說明：

1） 綜合應(yīng)力σ_t為由位移和壓力引起的波紋管子午向綜合名義應(yīng)力；

2） 波紋管平均疲勞壽命N＝［N］×10；

3） 單波位移給出的是以許用壽命1000次為參照的參考值。

由表1可以清楚的看出，降低疲勞壽命可以大幅度的提高波紋管單波位移，但同時(shí)波紋管綜合應(yīng)力也有大幅度的提高，必將對(duì)波紋管的強(qiáng)度和穩(wěn)定性造成較大的影響。

b. 波紋管的綜合應(yīng)力與其耐壓強(qiáng)度

由標(biāo)準(zhǔn)中給出的波紋管平面穩(wěn)定性和周向穩(wěn)定性的計(jì)算方法和評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)可以看出，其實(shí)二者反映的均為強(qiáng)度問題。當(dāng)波紋管設(shè)計(jì)的許用壽命較低時(shí)，不僅其子午向綜合應(yīng)力較高，其環(huán)向應(yīng)力也比較高，使得波紋管局部很快進(jìn)入塑性，導(dǎo)致波紋管產(chǎn)生失穩(wěn)。

對(duì)于內(nèi)壓波紋管，位移應(yīng)力在波紋管波峰和波谷處形成塑性鉸，再加上壓力應(yīng)力，波紋管很快產(chǎn)生平面失穩(wěn)。這就是低疲勞壽命波紋管在位移條件下平面失穩(wěn)壓力遠(yuǎn)低于高疲勞壽命的波紋管的根本原因。例如在預(yù)變位狀態(tài)下，即波紋管位移量為許用值的1/2時(shí)，一個(gè)許用疲勞壽命為200次的波紋管，尚未達(dá)到其允許設(shè)計(jì)壓力時(shí)，已經(jīng)產(chǎn)生平面失穩(wěn)；許用疲勞壽命為1000次的波紋管，達(dá)到設(shè)計(jì)壓力時(shí)，波紋管處于平面穩(wěn)定狀態(tài)，達(dá)到1.5倍設(shè)計(jì)壓力時(shí)，波紋管處于臨界失穩(wěn)狀態(tài)；許用疲勞壽命為2000次的波紋管達(dá)到設(shè)計(jì)壓力1.5倍時(shí)，波紋管仍處于平面穩(wěn)定狀態(tài)。

外壓波紋管從縱向剖面看，相當(dāng)于一個(gè)受壓力的拱梁，工作時(shí)波紋管處于拉伸狀態(tài)，相當(dāng)于拱梁降低了拱高，其抗失穩(wěn)的能力自然降低。當(dāng)波紋管單波位移過大時(shí)，波紋平直部分傾斜，使得波紋管波峰直徑有縮小的趨勢，但波峰圓環(huán)直徑是確定的，為了協(xié)調(diào)變形，就會(huì)產(chǎn)生波峰塌陷，波紋管周向失穩(wěn)。在國內(nèi)外相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)中，關(guān)于位移對(duì)波紋管外壓周向穩(wěn)定性的影響均未涉及，有待于深入探討。

綜上所述，雖然至今為止在供熱管網(wǎng)的應(yīng)用過程中尚未發(fā)現(xiàn)由疲勞而引起的破壞，但波紋管過低的設(shè)計(jì)疲勞壽命，可能會(huì)導(dǎo)致災(zāi)難性的后果。

c. 補(bǔ)償器位移與其柱穩(wěn)定性

對(duì)于復(fù)式拉桿型和鉸鏈型補(bǔ)償器，橫向位移是由波紋管角變位引起中間管段傾斜實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)波紋管產(chǎn)生角變位時(shí)，波紋管凸出側(cè)承壓面積大于凹陷側(cè)承壓面積，導(dǎo)致補(bǔ)償器附加了一個(gè)橫向力，較之軸向型補(bǔ)償器更易產(chǎn)生柱失穩(wěn)。顯然波紋管單波位移越大，補(bǔ)償器橫向位移越大，越易產(chǎn)生柱失穩(wěn)。

d. 波紋管綜合應(yīng)力與應(yīng)力腐蝕