CN102133588B - 钢管中频煨弯方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于水利水电工程领域，提供一种钢管中频煨弯方法，其采用了专用的弯制胎架，两端支点支撑钢管，采用两台中频感应加热系统设备对钢管进行对称加热，中间用液压千斤顶机构对钢管施加压力，钢管内弧受热受压管壁钢材收缩变形，通过技术手段形成设计要求的悬链线型拱轴线。本方法实现了超长大直径高强钢管的现场煨弯，填补了国际国内的空白，具有巨大的经济效益；可以节约中频弯管机购置及改造费用，可以节省大量的大构件运输费用，可以提高弯管效率，降低加工成本；所采用的中频加热降低了对钢管母材的性能影响，同时解决了X70管线钢应用于桥梁工程拱肋的悬链线型煨弯问题。

Description

钢管中频煨弯方法

技术领域

本发明属于水利水电工程领域，特别是涉及一种钢管中频煨弯方法。

背景技术

国内桥梁工程中一般都采用火焰加热弯管工艺方案，例如舟山市普陀区鲁家寺大桥等。火工弯管技术存在许多缺陷，主要表现为加热速度慢、加热不均匀、耗气成本大、劳动环境差，特别是容易影响钢管母材的性能。

最近也出现了中频加热弯管的技术，比如辽阳管件研究所在大庆设计制造成功DN2000×150×9000mm大口径中频弯管机，并成功热煨弯制出

弯管，弯曲半径为4D，其壁厚与直径之比达1∶100以上。但这些设备均只用于弯制等半径圆弧线型，不能弯制变半径悬链线型等曲线弯管，而且这种特制的中频弯管机只能在工厂生产，不能进行现场煨弯，造成长途运输极不方便，运输费用较大。

钢管砼拱桥拱肋钢管材质目前国内外设计均为Q345低合金结构钢。申请人经过大量的调研与实验，证明X70管线钢可以运用于建筑钢结构工程，且X70管线钢力学性能远远优于Q345结构钢，而价格却低于Q345结构钢，但是X70管线钢的现场中频煨弯是面临的一大技术难题。

发明内容

鉴于以上问题，本发明的主要目的在于提供一种钢管中频煨弯方法，该方法特别适用于超长大直径高强钢管的现场煨弯。

为了达到以上目的，本发明提供的该种钢管中频煨弯方法，包括以下步骤：

步骤一、将待弯制加工的钢管作标线，标线为0°、90°、180°、270°四根径向线及站线，钢管径向线及站号线的目的在于为后续工序的部件装配、节段预拼装、检验等提供标记线，标线完成后，将其吊上胎架，使其180°径向线与胎架纵向中心线相吻合，钢管两端口内侧设置米字形临时支撑，防止管口变形；

步骤二、画好加热带，加热带宽约40mm，应上宽，向下逐步减窄，间距约400mm(此数据仅供参考，施工中可适时调整)，钢管加热从两端向中心逐渐展开，同时，注意加热带应避开钢管环缝；

步骤三、布置液压千斤顶，液压千斤顶应设置在胎架中心处，千斤顶下与钢管间应设置一块与钢管外径吻合的弧形垫板，以保证该处的钢管圆度；

步骤四、钢管加热及加力弯制工艺，由两套中频感应加热系统的感应加热圈分别从钢管两端向中心逐渐展开加热，同时，控制液压千斤顶逐步加压，操作中，控制好加热与加压的节奏，采用红外温度测量仪监测控制加热温度在加热试验确定的温度区间，加热后空气自然冷却；

步骤五、当钢管自两端向中心逐渐加工过程中，在底部不断测量各点的拱度值是否到位，如发现局部有不到位的现象，应立即停止加压并在该折角点增加加热点；同时，利用胎架上已标明的弯管水平检验钢丝测出弦管上各交点(180°或0°径向线与站线)间拱度差，对照理论值检验各区域是否加工到位，依据此方法，直至完成该段弦管曲线成形。

本方法所采用的中频感应加热系统，其采用串联谐振式逆变电路，以国际上公认的先进电子器件IGBT组成逆变全桥，配以性能优越、可靠的调功电路，逆变频率全程自动跟踪，以及各类功能齐全的设备运行保护及显示电路等。整体设计具有功能齐全、电路简单可靠。突出特点是调功范围宽20---100％，功率因数高达90---98％，谐振频率全程自动跟踪(即输出功率稳定)，设备体积小功率大(经过电路并联输出单机功率可达500KW以上)，系统设计达到最佳匹配，使整机效率进一步的提高。具有加热效率高、加热均匀、操作简单、温度控制、移动方便等特点。

本方法还采用了专用的弯制胎架，两端支点支撑钢管，采用两台中频感应加热系统设备对钢管进行对称加热，中间用液压千斤顶机构对钢管施加压力，钢管内弧受热受压管壁钢材收缩变形，通过技术手段形成设计要求的悬链线型拱轴线。

本发明方法具有以下有益效果：

1、本方法实现了超长大直径高强钢管的现场煨弯，填补了国际国内的空白，具有巨大的经济效益；

2、可以节约中频弯管机购置及改造费用，可以节省大量的大构件运输费用，可以提高弯管效率，降低加工成本；

3、所采用的中频加热降低了对钢管母材的性能影响，同时解决了X70管线钢应用于桥梁工程拱肋的悬链线型煨弯问题。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明的技术方案进一步说明，但不作对其的限定：

本实施例以X70管线钢应用于桥梁工程拱肋的悬链线型煨弯工艺为例，流程如下：

钢管复检→钢管配料→钢管下料→钢管节段组焊及焊缝检验→标线并标记(0°、90°、180°、270°径向线和站号线)→钢管节段胎架定位→千斤顶预压→画加热带线→两台中频加热机检查及就位→固定加热圈→通电加热→检测温度并记录→千斤顶加压及量测行程→测量型值→加热圈加密→测量型值→测量失圆度→测量旁弯→线形调整→弯制验收→弯管合格吊下胎架

工艺参数：

热弯工艺方案：正火(高温加热)+空气自然冷却

加热方式：采用中频加热。

加热带间距：按40CM→20CM→10CM逐级加密。

加热温度：标准≯800℃。

试验结果：按600℃→700℃→800℃的温度逐级提高，50吨千斤顶加压，仍然型值变化很小。经继续试验后，合适温度为850-950℃，100吨千斤顶加压。同一处加热遍数：一般为一遍；部分为两遍；个别为三遍。

具体工艺步骤为：

经钢管复检合格后，对钢管配料。在主拱肋管排环缝时，要求以拱肋顶点为中心对称安排环缝。按照实际钢管长度(一般8-10米)和5个拱肋节段要求长度进行配料。配料要求多次试配，尽量降低损耗，以提高钢材利用率。主拱肋分为左右两联，拱肋每联拱肋分成九个节段，除第I、IX节段未加放余量外，其余节段余量均加在各个节段的下口，第II、VIII节段加放80mm余量，中间节段两端头均加放50mm余量，其它各段余量均为50mm。每条环缝装配时加2mm的焊接收缩量。实际弯制时钢管两端余量一般为200MM。

钢管下料后，钢管节段对口时应保证螺旋焊缝错开50厘米以上，对口焊接采用有衬垫坡口焊，焊接执行《焊接工艺评定报告》。焊缝检验采用100％超声波检测，X射线探伤检测10％。焊缝检验合格后，进行标线并标记(0°、90°、180°、270°径向线和站号线)。

长管的径向线标明时要求测量员使用激光经纬仪配合打出各径向线的位置。标明径向线时要求用洋冲作标记。

径向线与站号线交点要标明。主拱肋上、下弦管上0°、180°二根径向线与站号线的交点分别取为A、B、C、D，主弦管上各交点便可按所示标记。大接头正作线与0°、90°、180°、270°四根径向线的交点分别取为E、F、G、H、I、J、K、L。主弦管上各交点标明。

加工成型后的拱肋节段应标明下道工序所需各种符号。如节段号、节段尺寸、测量控制点等各种标记线。

为了保证线型，每个节段两端头内应当设置米字形临时支撑以控制钢管端口圆度。

将待加工的节段弦管吊上胎架，使其180°径向线与胎架纵向中心线吻合。胎架两端支点支撑于钢管两端余量处，支撑点约距起始站号线为100MM。

液压千斤顶为手动式，最大压力100吨。液压千斤顶设置在胎架中心处。千斤顶下与拱肋钢管间设置一块与钢管外径吻合的弧形垫板，确保钢管受力均匀，以保证该处的钢管圆度。

钢管节段胎架定位后，千斤顶开始预压，预压力量为100吨手动式液压千斤顶单人压不动为止。

首先画好加热带。加热带宽约60mm，间距约200mm。并从中心向两端逐渐展开。同时，注意加热带应避开弦管环缝。

依据加热圈间距、宽度、位置，人工画好加热带。

两台中频加热机检查完好后，安装与胎架内的移动轨道上。安装固定好加热圈，通电加热。由双组加工人员从两端向中心逐渐展开加热，同时，控制液压千斤顶逐步加压。操作中，采用红外温度测量仪监测控制加热温度在800℃～900℃间，加热后空气自然冷却。由于千斤顶有预压力，所以在加热圈处开始向下徐变弯曲。一般加热数圈(2-6圈)后再次施压。弯制中要控制好加热与加压的节奏，宜缓慢施压，防止出现加热圈处出现鼓包。加热遍数采用逐级加密的方法。加密间距为200MM、个别为100MM。

当钢管自两端向中心逐渐煨弯过程中，采用量测千斤顶行程对弯曲型值进行初步控制。当弯曲型值临近要求值时，在底部不断测量各点的拱度值是否到位，如发现局部有不到位的现象，应立即停止加压并在该折角点增加加热点；同时，利用胎架上已标明的弯管水平检验钢丝测出弦管上各交点(180°或0°径向线与站线)间拱度差，对照理论值检验各区域是否加工到位。依据此方法，直至完成该段弦管曲线成形。

拱肋节段线形控制经过试验，采用这种两端支点、中间加压的方法进行弯管，失圆度、旁弯经过测量均达到了设计允许值。管口最大最小直径差(失圆度)小于4MM；实际线型与理论预拱线型达到+4以内；旁弯(L＞16000)小于4MM。

钢管的下料是依据施工设计图纸绘制的零件图进行套料。减小了材料浪费。钢管下料及定位使用激光全站仪、钢尺等工具，采用几何方法放样检测；弯曲型值、失圆度、旁弯使用钢丝基准线和钢板尺、垂球垂线，采用几何方法放样检测；加热温度采用红外温度测量仪监测控制。

以上已对本发明的技术内容作了详细说明。对本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都不会超出本申请所附权利要求的保护范围。

Claims (1)

1.一种钢管中频煨弯方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、将待弯制加工的钢管作标线，标线为0°、90°、180°、270°四根径向线及站线，钢管径向线及站号线的目的在于为后续工序的部件装配、节段预拼装、检验等提供标记线，标线完成后，将其吊上胎架，使其180°径向线与胎架纵向中心线相吻合，钢管两端口内侧设置米字形临时支撑，防止管口变形；

步骤二、画好加热带，加热带宽约40mm，应上宽，向下逐步减窄，间距约400mm，钢管加热从两端向中心逐渐展开，同时，注意加热带应避开钢管环缝；

步骤三、布置液压千斤顶，液压千斤顶应设置在胎架中心处，千斤顶下与钢管间应设置一块与钢管外径吻合的弧形垫板，以保证该处的钢管圆度；

步骤四、钢管加热及加力弯制工艺，由两套中频感应加热系统的感应加热圈分别从钢管两端向中心逐渐展开加热，同时，控制液压千斤顶逐步加压，操作中，控制好加热与加压的节奏，采用红外温度测量仪监测控制加热温度在加热试验确定的温度区间，加热后空气自然冷却，所述中频感应加热系统采用串联谐振式逆变电路，以国际上公认的先进电子器件IGBT组成逆变全桥，配以调功电路，逆变频率全程自动跟踪，以及各类功能齐全的设备运行保护及显示电路；

步骤五、当钢管自两端向中心逐渐加工过程中，在底部不断测量各点的拱度值是否到位，如发现局部有不到位的现象，应立即停止加压并在该局部不到位的折角点增加加热点；同时，利用胎架上已标明的弯管水平检验钢丝测出弦管上各交点180°或0°径向线与站线间拱度差，对照理论值检验各区域是否加工到位，依据此方法，直至完成该段弦管曲线成形。