CN102941446A - 一种等强度对称焊缝钢板制弯头的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种等强度对称焊缝钢板制弯头的生产方法，其步骤如下：制备内弧片下料板、卷制内瓦片、压制内弧片、制备外弧片下料板、卷制外瓦片和拼焊，即制得成品等强度对称焊缝钢板制弯头。本发明具有节约生产用原材料及所生产的弯头整体应力分布均匀、使用寿命长的优点。

Description

一种等强度对称焊缝钢板制弯头的生产方法

技术领域

本发明涉及一种钢板制弯头的生产方法；尤其涉及一种等强度对称焊缝钢板制弯头的生产方法。

背景技术

弯头为管件、管道连接件，是用来改变管道输送介质流动方向的，弯头按所用原材料不同可分为无缝和有缝，无缝通常是指用钢管（可以是无缝管或直缝焊管）直接推制或压制而成；有缝通常是指用钢板先压制成两对称的哈夫、然后对焊而成，该弯头的焊缝位置是根据GB/T13401《钢板制对焊管件》的标准，焊缝分别位于内弧和外弧侧。还有一种非标的有缝弯头，其焊缝对称分布于弯头弯曲中心轴线两侧，由于弯头是流通介质拐弯的地方，是整个管道的薄弱环节，而且弯头内弧侧承受的应力最大、外弧侧承受的应力最小，中间依次递减，从理论上来讲：弯头内弧壁厚应最大（并大于轴中心侧的壁厚），轴中心侧的壁厚次之（应与相连接的钢管壁厚相同），外弧壁厚应最小（并小于轴中心侧的壁厚）。而目前钢板制有缝弯头，由于受成型方法的限制，不管是按GB/T13401生产的也好，还是轴中心线对称焊缝弯头也好，其弯头内弧、外弧、中心侧部位的壁厚都基本相同，就造成整个弯头各部位的应力不均匀分布。而且，为了满足内弧壁厚的要求，就需要用比管道壁厚厚的钢板来制作弯头，造成了不必要的材料浪费。

发明内容

针对上述缺点，本发明的目的在于提供一种等强度对称焊缝钢板制弯头的生产方法，其生产的弯头的内弧、轴中心侧、外弧各部位的应力强度均匀分布，且材料利用率得到提高。

本发明的技术内容为：一种等强度对称焊缝钢板制弯头的生产方法，其步骤如下：

(1)、制备内弧片下料板：选用一块厚度大于成品弯头壁厚5～20%且满足弯头强度要求的钢板，其材质与成品管道相同；将该该板裁剪成两短边内凹的长方形即为内弧片下料板，内弧片下料板两长边的长度等于弯头轴中心线展开长度再加上加工余量，即L=1.57*R+20，其中R为成品弯头的弯曲半径；而内凹处长度L1等于弯头内弧展开长度再加上加工余量，L1=1.57*r+20，其中r为内弧弯曲半径，r=R-0.5*D， D为成品弯头直径；内弧片下料板的板宽等于弯头直径展开长度的一半再加上加工余量，即B=1.57*D+20；

(2)、卷制内瓦片：把步骤(1)中切割好的内弧片下料板，沿L长度方向卷成C型内瓦片，内弧片的曲率半径与成品弯头内弧处弯曲半径r相等；

(3)、压制内弧片：将步骤(2)中制得的内瓦片加热到850～1000℃，然后放入内弧片压制模具中进行压制，制得内弧片；

(4)、制备外弧片下料板：选用一块厚度与成品弯头壁厚相同且满足弯头强度要求的钢板，其材质与成品管道相同；将该板裁剪成两短边外凸的长方形即为外弧片下料板，下料板两长边的长度等于弯头轴中心线展开长度再加上加工余量，即L′=1.57*R+20；外凸处长度L2等于弯头外弧展开长度再加上加工余量，L2=1.57*r+20；板宽等于弯头直径展开长度的一半再加上加工余，即B′=1.57*D+20；

(5)、卷制外瓦片：把步骤(4)中切割好的外弧片下料板，沿L′长度方向卷成C型外瓦片，外弧片的曲率半径与弯头中心线弯曲半径R相等；

(6)、压制外弧片：将步骤(5)中制得的外瓦片加热到850～1000℃，然后放入外弧片压制模具中进行压制，制得外弧片；

(7)、将步骤(3)中制得的内弧片与步骤(6)中制得的外弧片进行拼焊，即制得成品等强度对称焊缝钢板制弯头。

在上述等强度对称焊缝钢板制弯头的生产方法中，内、外瓦片的卷制、内、外弧片的压制、拼焊均为常规工艺。

由于弯头内弧是应力最集中的区域，所以本发明避免将焊缝设置在内弧侧，所以没有采用GB/T13401的焊缝位置，本发明是采用将焊缝对称布置在轴中心两侧，将弯头分为内弧片和外弧片；因为内弧侧要求的壁厚要厚，所以我们用比管道壁厚厚的钢板来制作内弧片，用与管道壁厚相同的钢板来制作外弧片，这样就解决了应力强度分布不均的问题，同时提高了原材料利用率。

本发明的优点：

1、与目前国内常规GB/T13401钢板制对焊弯头（焊缝分别位于内弧和外弧处）相比：等强度对称焊缝钢板制弯头将焊缝设置在弯头轴中心线的对称两侧，避开了应力最集中的区域，大大提高了弯头的使用强度；

2、与国内已有但很少见的轴中心线焊缝弯头相比：轴中心线焊缝弯头采用先卷成半径都等于弯头半径的两个半圆片，然后压延成型，成型后各部位的壁厚基本一致，本发明中内弧片卷成曲率半径等于成品弯头内弧处半径r的C型，然后压延；而外弧片卷成曲率半径等于成品弯头中心处弯曲半径R的C型，然后压延，这样制得的成品弯头内弧处壁厚最厚、外弧处壁厚最薄，正好满足弯头内弧侧承受的应力最大、外弧侧承受的应力最小，中间依次递减的应力强度特性，使得整体应力分布均匀，大大提高了使用寿命；

3、与目前所有的钢板制焊缝弯头相比：提高原材料使用率20%以上，节约了成本，增强了产品竞争力。

附图说明

图1为等强度对称焊缝钢板制弯头示意图。

图2为内弧片下料板示意图。

图3为外弧片下料板示意图。

具体实施例

例一、生产所示的规格为DN800 1.5D（φ813mm*16mm，R=1219mm,D=813mm）、材质为Q245R的等强度对称焊缝钢板弯头，其内弧弯曲半径r=R-0.5*D=1219-0.5*813=812.5mm；

(1)、制备内弧片下料板：如图2所示，选用一块厚度18mm材质为Q245R的钢板，；将该刚板裁剪成两短边内凹的长方形即为内弧片下料板，内弧片下料板两长边的长度等于弯头轴中心线展开长度再加上加工余量，即L=1.57*R+20=1.57*1219+20≈1935mm，其中R为成品弯头的弯曲半径；而内凹处长度L1等于弯头内弧展开长度再加上加工余量，L1=1.57*r+20=1.57*812.5+20≈1296mm；内弧片下料板的板宽等于弯头直径展开长度的一半再加上加工余量，即B=1.57*D+20=1.57*813+20≈1296mm；

(2)、卷制内瓦片：把步骤(1)中切割好的内弧片下料板，沿L长度方向卷成C型内瓦片，内弧片的曲率半径与成品弯头内弧处弯曲半径r相等，即为812.5mm；

(3)、压制内弧片：将步骤(2)中制得的内瓦片加热到900℃，然后放入内弧片压制模具中进行压制，制得内弧片，成型后的内弧片，其内弧处壁厚在18mm左右，轴对称焊缝边处壁厚16mm左右；

(4)、制备外弧片下料板：如图3所示，选用一块厚度为16mm材质为Q245R的钢板；将该板裁剪成两短边外凸的长方形即为外弧片下料板，下料板两长边的长度等于弯头轴中心线展开长度再加上加工余量，即L′=1.57*R+20=1.57*1219+20≈1935mm；外凸处长度L2等于弯头外弧展开长度再加上加工余量，L2=1.57*r+20=1.57*1626+20≈2573mm；板宽等于弯头直径展开长度的一半再加上加工余，即B′=1.57*D+20=1.57*813+20≈1296mm；

(5)、卷制外瓦片：把步骤(4)中切割好的外弧片下料板，沿L′长度方向卷成C型外瓦片，外弧片的曲率半径与弯头中心线弯曲半径R相等，即为1219mm；

(6)、压制外弧片：将步骤(5)中制得的外瓦片加热到900℃，然后放入外弧片压制模具中进行压制，制得外弧片，成型后的外弧片，其内外处壁厚在14mm左右，轴对称焊缝边处壁厚16mm左右，均满足最小壁厚为16*0.875=14mm的标准要求；

(7)、如图1所示将步骤(3)中制得的内弧片1与步骤(6)中制得的外弧片2沿与轴中心线5平行的轴对称焊缝边6进行拼焊，即制得成品等强度对称焊缝钢板制弯头，弯头的内弧边3处壁厚最厚与外弧边4处壁厚最薄。

Claims (1)

1.一种等强度对称焊缝钢板制弯头的生产方法，其步骤如下：

(1)、制备内弧片下料板：选用一块厚度大于成品弯头壁厚5～20%且满足弯头强度要求的钢板，其材质与成品管道相同；将该该板裁剪成两短边内凹的长方形即为内弧片下料板，内弧片下料板两长边的长度等于弯头轴中心线展开长度再加上加工余量，即L=1.57*R+20，其中R为成品弯头的弯曲半径；而内凹处长度L1等于弯头内弧展开长度再加上加工余量，L1=1.57*r+20，其中r为内弧弯曲半径，r=R-0.5*D， D为成品弯头直径；内弧片下料板的板宽等于弯头直径展开长度的一半再加上加工余量，即B=1.57*D+20；

(2)、卷制内瓦片：把步骤(1)中切割好的内弧片下料板，沿L长度方向卷成C型内瓦片，内弧片的曲率半径与成品弯头内弧处弯曲半径r相等；

(3)、压制内弧片：将步骤(2)中制得的内瓦片加热到850～1000℃，然后放入内弧片压制模具中进行压制，制得内弧片；

(4)、制备外弧片下料板：选用一块厚度与成品弯头壁厚相同且满足弯头强度要求的钢板，其材质与成品管道相同；将该板裁剪成两短边外凸的长方形即为外弧片下料板，下料板两长边的长度等于弯头轴中心线展开长度再加上加工余量，即L′=1.57*R+20；外凸处长度L2等于弯头外弧展开长度再加上加工余量，L2=1.57*r+20；板宽等于弯头直径展开长度的一半再加上加工余，即B′=1.57*D+20；

(5)、卷制外瓦片：把步骤(4)中切割好的外弧片下料板，沿L′长度方向卷成C型外瓦片，外弧片的曲率半径与弯头中心线弯曲半径R相等；

(6)、压制外弧片：将步骤(5)中制得的外瓦片加热到850～1000℃，然后放入外弧片压制模具中进行压制，制得外弧片；

(7)、将步骤(3)中制得的内弧片与步骤(6)中制得的外弧片进行拼焊，即制得成品等强度对称焊缝钢板制弯头。

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