Каждый трубопровод при нагревании удлиняется. При неподвижном закреплении трубопровода в двух точках, что имеет место при прокладке трубопровода, в металле труб возникают напряжения. Удлинение трубопровода зависит от его длины и температуры. Трубопровод, например, длиной 100м из стали 20, при нагревании на 100° С будет иметь удлинение.
Величины возникающих усилий при изменении длины трубопровода достигают значительных размеров и могут привести к деформации линии трубопровода или разрушению опорных конструкций. Для защиты трубопровода от разрушительных сил, возникающих при изменении температуры, его проектируют и конструктивно выполняют так, чтобы он имел возможность удлиняться при нагревании и укорачиваться при охлаждении. Способность трубопровода к деформации под действием тепловых удлинений в пределах допускаемых напряжений в металле труб называется компенсацией тепловых удлинений. Если трубопровод способен компенсировать тепловые удлинения за счет своей геометрической формы и упругих свойств металла, без специальных устройств, встраиваемых в трубопровод, то такая его способность называется самокомпенсацией.
Самокомпенсация осуществляется благодаря тому, что, кроме прямых участков между неподвижными опорами, имеются отводы. Расположенный между двумя прямыми участками отвод компенсирует часть удлинения благодаря своей эластичности, а остальная часть компенсируется упругими свойствами металла прямого участка за отводом. Когда нет возможности использовать самокомпенсацию трубопровода или ее недостаточно, в трубопровод встраивают специальные устройства, называемые компенсаторами. В зависимости от конструкции и принципа работы компенсаторы делятся на четыре основные группы: П-образные, линзовые, волнистые, сальниковые.
П-образные компенсаторы обладают большой компенсационной способностью (до 600—700 мм) и применяются в трубопроводах для широкого диапазона давлений и температур. Такие компенсаторы получили наибольшее применение в технологических трубопроводах ввиду их сравнительной простоты изготовления и удобств в эксплуатации. Их недостатками являются дополнительный расход труб, увеличение в связи с этим гидравлического сопротивления, большие габаритные размеры и необходимость сооружения специальных опор. П-образные компенсаторы особенно не экономичны для трубопроводов больших диаметров, так как значительно удорожают стоимость строительства и увеличивают расход труб.