物体有热胀冷缩的性质，管道也不例外。如果温度变化时管道不受外界的限制，可以自由伸缩，管道中不会产生热应力。如果管道受到约束，温度变化时管道不能自由膨胀或冷缩，管道中将产生应力，称之为热应力。管道的工作温度高于安装温度时，热应力为压应力，反之为拉应力。
管道设计要考虑有效消除这种热应力，否则可能会拉裂管道或支座，影响正常生产。消除管道热应力的唯一方法是消除约束，因为温差不可避免。完全消除约束不现实，但能用补偿器进行部分补偿。
温度变化时，弯曲管道自身会产生一定的弹性变形，不会产生较大的热应力和管道轴向推力，能有效防止管道及支架因受热而发生破坏。这种借管道自身的弹性变形来吸收热变形量的方法称为自然补偿法。油库管道通常采用自体补偿。
管道的热膨胀量较大时，自然补偿有难度，常常采用人工补偿法。人工补偿器有Π形补偿器、波纹管补偿器及填料式补偿器等。Π形补偿器的补偿能力大、使用范围广、作用在固定支架上的轴向推力小、制造简单、使用维护方便，但其流体阻力较大。
波纹管补偿器包括多个压制的波纹。其结构简单、严密、体积小，适于空间受限制处。
填料式补偿器由管体和滑动套筒组成，并用填料保持伸缩时的密封。它体积小、伸缩性好，但不够严密，要定期更换填料。当管道支座发生沉陷时，还有被卡住的危险。
近年来，金属软管作为补偿器在油库中得到了广泛应用。其补偿量大、占地面积小，在大管道中完全取代了Π形补偿器。目前在油罐进出油短管和浮码头管道上应用较多，可以消除油罐基础沉降的影响，防止因水位变化而造成的管线拉裂事故。