钢制套管伸缩器通过内外套管相对滑动与密封结构，实现管道轴向位移补偿及热应力隔离，其核心原理可归纳为位移补偿机制、密封结构设计与热应力平衡作用，具体分析如下：
一、位移补偿机制：内外套管相对滑动实现轴向伸缩
钢制套管伸缩器由内外套管组成，内套管插入外套管内，两者通过填料函密封。当管道因温度变化产生轴向伸缩时，内套管沿外套管轴向滑动，通过填料密封装置保持密封，从而补偿管道的位移量。
补偿量计算：补偿量主要取决于内套管长度和滑动间隙。例如，若内套管长度为1000mm，允许滑动间隙为±50mm，则最大补偿量为100mm。
应用场景：适用于水管道和低压蒸汽管道，可补偿因热胀冷缩引起的轴向位移，避免管道因应力集中而破裂。
二、密封结构设计：填料函密封确保介质零泄漏
内外套管之间采用填料函密封，填料通常为方形浸油石棉盘根涂石墨或耐热橡胶。填料通过端环压紧，用压盖将填料压紧，保证芯管移动时不出现介质渗漏。
密封原理：当内套管滑动时，填料因受压产生弹性变形，紧密贴合内套管表面，形成动态密封。
维护要求：填料需定期更换和维护，以防止因磨损导致密封失效。例如，在高压或高温工况下，填料磨损速度加快，需缩短更换周期。
三、热应力平衡作用：吸收管道热胀冷缩应力
管道因温度变化产生热应力时，钢制套管伸缩器通过弹性变形吸收应力，防止管道破裂或设备损坏。
应力分散机制：伸缩器将管道轴向力分散至外套管，螺栓仅承受卡箍的径向力，避免传统法兰连接中螺栓直接承受全部轴向力导致的应力集中。
实例验证：在供热管道中，若管道因升温伸长100mm，伸缩器通过内套管滑动吸收位移，使管道应力降低50%以上，保护管道系统安全运行。
四、结构优势与局限性
优势
补偿能力强：可补偿大位移量，适用于长距离管道系统。
安装便捷：无需焊接，通过法兰连接即可完成安装，工效提升6-8倍。
耐压性高：采用钢制材料，可承受高压工况（工作压力≤6.4MPa）。
局限性
密封性较差：填料密封易磨损，需定期维护，不适用于高压密封场景。
对固定支架推力大：需合理设置固定支架和导向支架，防止管道偏移。
温度限制：填料材质耐温范围有限，高温下易老化，低温下可能脆化。
