金屬波紋補償器在進行設計時要滿足兩方面要求，作為可伸縮元件能補償熱脹冷縮位移，同時作為承壓元件應具有足夠強度承受系統的內壓（或外壓）。波紋管基本結構由直邊圓筒、環板和環殼組成，其受到載荷可分為壓力載荷和位移載荷，結構和載荷因素決定了波紋管的強度設計復雜性。目前波紋補償器設計方法可以分為解析法、工程近似法和數值模擬法3種。

　　解析法以薄殼理論為基礎，建立波紋管的微分方程，求解應力和位移的解析解，其過程非常繁雜，實際設計中難以采用。

　　為了設計計算簡便，工程近似法將波紋管簡化為兩端固支的直梁或曲梁模型，采用材料力學公式進行計算。考慮到梁模型與實際情況之間的誤差，現行標準中采用對梁模型計算結果進行實驗數據的修正方法，這種工程近似法具有準確性，但因為是經驗公式，有的應力計算結果偏于保守，同時由于實驗數據有限，公式的適用性也受到限制。

　　金屬波紋補償器的剛度是指產生單位位移所需要的作用力，單位為N/mm。剛度數值與波紋補償器上波紋管的壁厚、直徑、波高、波距、波數以及材料的彈性模量有關。

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　　采用數值模擬方法，能根據波紋管實際幾何尺寸，建立三維計算模型，避免了簡單條狀梁模型誤差。同時，當波紋補償器發生屈服后，在有限元計算過程中可以輸入材料實際的應力—應變本構關系，從而可以模擬發生塑性變形時波紋補償器載荷與位移變化情況，得到   加符合實際波紋管剛度數值。

　　金屬波紋補償器安裝在管道系統中后需要進行強度試驗，確保其在工作壓力下能夠完好地運行，管道膨脹節強度試驗用的介質，一般選用水，也有用壓縮空氣和惰性氣體的，但試驗壓力要求較高的管道膨脹節不允許用氣體做試驗介質。

　　因為水的壓縮性很小，流動性很大，經加壓后，很快充滿管道和將壓力均勻地傳到金屬波紋補償器壁上，一旦發現破裂或強度不夠而損壞，水即滲透出來，不會產生突發性爆炸傷人、損壞設備。

　　若用氣體作強度試驗，氣體是可壓縮的，雖然也可迅速地將壓力傳遞到管道膨脹節和設備各部分，承壓系統中出現砂眼、裂紋，氣體可以泄露出來，一旦發生承壓系統局部因壓力加高而損壞時，氣體會產生膨脹，有相應的危險，如用高壓蒸汽試壓危險性_大。