燃气工程中弯管加工

燃气工程中弯管加工燃气工程中弯管加工 一 煨弯时管子受力与变形一 煨弯时管子受力与变形 煨弯时管子受力与变形 见图 5 4 管子在煨制过程中 其 内侧管壁各点均受压力 由于挤压作用管壁增厚 直线 cd 成为 圆弧 c d 由于压缩变短 外侧管壁受拉力 在拉力作用下管 壁减薄 直线 ab 变为圆弧线 a b 且伸长 管壁减薄会使强度降 低 为了保证一定强度 要求管壁有一定厚度 在弯曲段管壁 减薄应均匀 图 5 4 弯管受力与变形 壁厚减薄率 高压管不超过 10 中低压管不超过 15 且不小于设计计算壁厚 断面椭圆率 高压管不超过 5 中低压管不超过 8 影响弯管壁厚的主要因素是弯曲半径 r 见图 5 5 同一直 径的管子弯曲时 r 大 弯曲断面的外侧的减薄量或内侧的厚 量小 r 小 弯曲断面外侧减薄量大 从强度方面和减少管道 阻力考虑 r 值大较为有利 但在工程上 r 大的变头占空间大 且不美观 所以 r 值应有选用范围 一般常用 r 1 5 4 d d 为 管子公称直径 热煨弯 r 3 5d 冷煨弯 r 4d 冲压弯头 r 1 5d 焊接弯头 r 1 5d 图 5 5 弯管 用直缝钢和煨弯时应注意焊缝的位置 应将焊缝放在受力 小 变形小的部位 图 5 4 的 i i 断面图是对最大利断面的描绘 煨弯后圆形断面 虚线圆 变为椭圆形 圆周上只有 a b c d 四点位置不变 其他各点都发生了移位 ab 弧及 cd 弧区内的 各点在拉力作用下沿径向向移位 ad 弧与 bc 弧区的各点在压 力作用下沿径向向圆心移动 形成椭圆 椭圆长轴和短轴与椭 圆交点处均属受力最大 变形最大的位置 应避免放焊缝 a b c d 四个点不受力的作用 不产生移位 这四个点与椭 圆的长短轴近似成 45 角 是放焊缝的最佳位置 二 弯管加工二 弯管加工 1 钢管冷弯 指钢管不加热 在常温下弯管加工 常用手工 弯管器与电动弯管机 1 手工弯管器 手工弯管器的形式较多 图 5 6 是滚轮工弯 管器 由固管轮 1 活动轮 2 管子夹持器 3 及杠杆 4 组成 将 需要煨弯的管子插入两滚轮之间 一端用夹持固定 然后扳动 杠杆 则管子弯曲 达到需要的弯曲角度后停止扳动杠杆 其 缺点是一套滚轮只能变一种管径的管子 需要有多套滚轮 劳 动强度高 只适用于小管径 图 5 6 滚轮弯管器 2 小型液压变管机 常用的小型液压弯管机有三角架式与小 车式弯管机 见图 5 7 它用手动液压泵为动力 操作省力 弯 管范围为管径 15 40mm 适合现场使用 每一模具弯一种管 径的管子 需要有多种种模具 图 5 7 小型液压弯管机 a 三角架式 b 小车式 3 电动弯管机 电动弯管机煨弯速度快 质量好 可冷弯管 径 25 150mm 的管子 有定型设备 有些安装企业自制的电动 弯管机可弯管径 300mm 的管子 用电动弯管机弯管时 先把管子沿导板放在弯管模与压紧 模之间 见图 5 8a 压紧管子后启动开关 使弯管模和压紧模 带着管子一块绕弯管模旋转 到需要的角度停车 如图 5 8b 所 示 图 5 8 电动弯管机煨管示意图 a 煨管前 b 煨管后 1 管子 2 弯管模 3 导板 4 压紧模 电动弯管机分无芯弯管与有芯弯管 图 5 8 电动弯管机煨管 示意图机两种 1 无芯弯管机 钢管煨弯时 管内不加芯棒 为了防止煨弯 时产生椭圆断 面 常采用反向预变形法 即在管子煨弯前 将 管子的将弯曲处加压力产生反向预变形 见图 5 9 当管子煨弯 后 反向预变形正好消除 弯曲处管子断面保持圆形 加压预 变形是通过滚轮胎具压制而成的 滚轮胎具的凹槽是按照变形 实际情况加工的 对不同管径的管子要用不同滚轮胎具 图 5 9 弯管预变形 a 90 弯管断面 b 管段反向预变形 c 预变形滚轮模具 2 有芯弯管机 大直径的钢管 管壁较厚 常使用有芯弯管 机 在管内放置芯棒 芯棒外径比管内径小 1 1 5mm 放在 管子开始弯曲面的稍前方 芯棒的圆锥部分与圆柱部分的交界 线 要放在管子的开始弯曲面上 如图 5 10 所示 如果芯棒伸 得过前 可能使芯棒开裂 如果芯棒靠后 又会使管子产生过 大的椭圆度 芯棒的正确位置可通过试验获得 图 5 10 弯管时弯曲芯棒的位置图 1 芯棒 2 管子的开始弯曲面 3 拉杆 2 钢管热弯 这是通过将管子加热 增加塑性 降低机械强 度 从而降低弯曲时需要的动力来煨制弯管 在没有冷煨机械 的情况下 对管径较大 管壁较厚的管子采用热煨弯 钢管热 煨弯应用较早的是灌砂加热煨弯法 以后逐步为火焰弯管机 晶闸管中频弯管机所代替 1 火焰弯管机 见图 5 11 其主要组成有动力和变速部分 弯曲力臂 火焰加热和水冷装置以及管子固定调节装置等 图 5 11 火焰弯管机 1 电动机 2 减调速机构 3 传动机构 4 转臂 5 火焰 炬 6 水冷圈 7 调节轮 8 托辊 9 直管 10 弯管 弯管时 按要求调节力臂的弯曲半径和弯曲角度 将管子 用滚轮固定好位置 选择合适的火焰炬套在管外 调节好起弯 点位置 然后调查火焰炬点火加热管子 选定力臂的旋转速度 开动弯管机与通住水冷圈的水管阀门 弯曲力臂慢慢移动 管 子也弯曲成形 火焰弯管机是对管子的弯曲部分分段加热煨弯 即采取边加热边煨弯边冷却 直至达到所需要的角度为止 管 子加热采用氧 乙炔混合气体通过环形火焰炬内侧的许多小孔 喷出火焰 加热钢管 加热宽度约 30mm 当加热至 780 850 呈樱红色时 力壁按弯曲半径走动 就能对受热 带进行煨弯 受热带经过煨弯后 立即进入紧靠火焰炬后的水 冷圈 水通过水冷圈内侧的许多小孔喷出将管子冷 却 使管子煨弯总是控制在受热带以内 这样 加热 煨 弯 冷却连续进行 即可弯成所需要的弯管 由于弯管机弯曲 力均匀 管子加热 煨弯 冷却面窄 速度快 管壁变形均匀 所以在管内不加填充物的情况下仍可保证弯管的椭圆度 其椭 圆率可以控制在 4 以下 但对于要求较高的钢管 用火焰弯 管机弯制的弯管质量难以满足要求 火焰弯管机的火焰炬喷气孔孔径较小 易堵塞 以致使加 热不均匀而影响弯管质量 用氧 乙炔气加热 容易因回火引 起爆炸事故 另外 氧 乙炔燃烧会造成劳动环境变差 使用 中频弯管机可以避免这些缺点 2 中频弯管机 采用感应圈代替火焰炬加热 由于通过感应 圈的电流交变 感应圈对应处的管壁中就相应产生感应涡流 感应圈中电流交变频率越高 管壁中涡流电流越大 由于管材 电阻较大 使电能转变为热能 在涡流电的热效应作用下 产 生高温进行煨弯 中频电一般是将常用交流电 50hz 通过变频设备产生的 常 用变频设备有两种 一种是变频机 另一种是晶闸管变频 中 频弯管机可煨管径 300mm 的钢管 用晶闸管变频的弯管机常称 为晶闸管中频弯管机 中频弯管机除加热装置为感应圈外 其他构造与火焰弯管 机基本相同 感应圈是用四方形纯铜管制成 圈的内径和煨弯 管子外表面保持 3mm 左右间隙 紫铜管壁厚 2 3mm 感应圈 的厚度决定着加热宽度 管径为 68 108mm 厚度用 12 13mm 管径为 133 219mm 时 厚度用 15mm 感应圈 内通入冷水 经水孔喷淋冷却已煨弯的红带 加热红带宽度约 为 15 20mm 管子前进加热 煨弯和喷水冷却都是通过自控 系统连续进行的 3 冲压弯头 冲压弯头又称模压弯头 是根据规定的弯曲 半径 用钢制成模具 然后将下好的管段或钢板放入加热炉中 加热至 900 左右 取出 放在模具中加压成形 用管段压制的 为无缝弯头 用板材压制的为有缝弯头 无缝模压弯头是根据计算的弯管展开长度下料 见图 5 12 将切好的管段放入加热炉中加热 加热至 900 左右 取出放在 模具中压制 模具由上模 下模与芯子三部分组成 芯子放入 管段中 用压力机压制成形 当弯头管口不圆时需再加热整圆 切去毛边 坡口即成 实践证明 在下料时弯管的长臂要比理 论计算加长 15 而短臂比理论计算值应减小 4 图 5 12 天缝模压弯管下料 有缝弯头制作 按弯管展开原理 无将钢板下料呈扇形 然后加热 放入模具压制成瓦状 见图 5 13 再画线并切去多余 部分 修理后将两瓦坡口 组对焊接成弯头 弯头管口不圆时 需加热后修整 燃气管道使用的有缝弯管 其焊缝必须探伤合 格 这种弯管管壁厚度均匀 耐压强度离 弯曲半径小 适合 于加工大管径弯管 模压弯管要有大量模具 用以加工各种角度 各种管径的 弯管 适合批量生产 运输方便 成本低 图 5 13 有缝模压弯管 模压弯管有定型产品 其他弯管亦可委托加工 当采购或 委托加工管弯时 必须注明钢材要求 弯管内 外径与壁厚 应 与管子相同 弯曲半径 椭圆率 焊缝探伤要求和弯管角度等 实践中经常发生弯管直径 壁厚与管材不符 弯管角度不符合 要求等 这些问题在现场难以解决 将会拖延工期 表 5 1 焊接弯管的最小节数 其中 弯管角度节数 中间节 n端节 90 422 60 312 45 312 30 202 4 焊接弯管 当管径较大 管壁较厚或较薄 弯曲半径较小 时 采用煨弯方法困难 常采用焊接弯管 其弯曲角度 弯曲 半径及弯管组成的节数可根据需要选定 弯曲半径大 弯管组 成的节数多 弯管内壁平滑 流体通过时阻力小 焊接弯管的 节数 不应少于表 5 1 规定的节数 焊接弯管是若干节带有斜 截面的直管段焊接而成的 每个弯头有若干个中间节和两个端 节 中间节两端带斜截面 端节一端带斜截面 长度为中间节 的一半 见图 5 14 为了减少焊口 常将端节的斜截面直接下 料在较长的管子上 这样就减少了两上焊口 图 5 14 焊接弯头 1 中间节 2 端节 1 尺寸计算 中间节的背高和腹高分别为 a 和 b 则端节的 背高与腹高即分别为 和 可由下式计算 式中 端节的背高 mm 端节的腹高 mm r 弯曲半径 mm d 管外径 mm a 弯曲角度 n 弯管中间节的节数 按表 5 1 中的节数 90 60 及 30 焊接弯头端节尺寸可分 别按下式计算 45 焊接弯头端节尺寸可分别按下式计算 2 用展开法制作样板 焊接弯头下料应先做样板 用展开法 放样 如图 5 15 所示 在牛皮纸或石油沥青油毡纸上画直线段 1 7 等于管外径 分别从 1 和 7 两点作直线 1 7 的垂直线 截取 1 1 等于等 7 7 等于 连接 1 和 7 两点得斜线 1 7 以 1 7 之长为直径画半圆 把半圆弧分为六等分 等分越多越精确 从各等分点向直径 1 7 作垂线 与 1 7 相交于 2 3 4 5 6 各点 并与斜线 1 7 相 交于 2 3 4 5 6 各点 在右边画 1 7 延长线 截取 1 1 线 段等于管子外圆周长 l d 把 1 1 分成 12 等分 各等分点依 次为 1 2 3 4 5 6 7 6 5 4 3 2 1 由各等分点 作 1 1 的垂线 在这些垂线上分别截取 1 1 等于 1 1 2 2 等于 2 2 7 7 等 7 7 用曲线板连接 1 2 7 1 图中 带斜线部分即为端节的展开图 在 1 1 直线段下面画出上半部 的对称图与带斜线部分一块构成中间节的展开图 用剪刀将展 开图剪下 即成下料样板 图 5 15 焊接弯头下料样板 3 下料与焊接下料时先在钢管