CN103433322A - 一种中频热推弯头的制备方法 - Google Patents
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Abstract
为解决现有技术中，中频热推制备弯头的工艺中，小壁厚弯头推制时报废率较高的问题，本发明公开了一种中频热推弯头的制备方法，该制备方法包括如下步骤：(a)、材料准备过程；(b)、弯头推制过程：在弯头推制机上利用中频感应进行加热，然后进行推制，推制条件为：DN≤200mm、SCH＜80时，加热温度T=(T原－(30～50))±20℃，推制速度V=(V原+(10～30))±20mm/min，DN＞200mm、SCH＜40时，加热温度T=(T原－(30～50))±20℃，推制速度V=(V原+(10～30))±20mm/min,(c)、后续处理过程。采用本发明的制备方法能够减少推制出的弯头出现开裂、壁厚增加、长度缩短或者是起皱的问题，减少生产成本并降低损耗，能够将小壁厚弯头产品的报废率控制在1%左右。
Description
技术领域
本发明涉及管道弯头的制备方法，尤其涉及中频热推弯头的制备方法。
背景技术
热推弯头成形方法是采用专用弯头推制机、芯模和加热装置，使套在模具上的坯料在推制机的推动下向前运动，在运动中被加热、扩径并弯曲成形的过程。热推弯头的变形特点是根据金属材料塑性变形前后体积不变的规律确定管坯直径，所采用的管坯直径小于弯头直径，通过芯模控制坯料的变形过程，使内弧处被压缩的金属流动，补偿到因扩径而减薄的其它部位，从而得到壁厚均匀的弯头。热推弯头成形方法具有外形美观、壁厚均匀和连续作业，适于大批量生产的特点，因而成为碳钢、合金钢弯头的主要成形方法，并也应用在某些规格的不锈钢弯头的成形中。
热推弯头成形过程的加热方式有中频或高频感应加热（加热圈可为多圈或单圈）、火焰加热和反射炉加热，采用何种加热方式视成形产品要求和能源情况决定。
采用中频热推制备方法制备出的弯头被广泛应用于电力、石油、天然气、石化等行业，成为到目前为止推广最多的弯头制备方法。但在采用中频热推制备方法制备弯头时，尤其是在使用中频热推制备方法推制小壁厚弯头时，如公称通径DN≤200mm、壁厚等级SCH＜80以及公称通径DN＞200mm、壁厚等级SCH＜40的弯头，推制出的弯头通常会有一部分出现报废情况，具体表现在以下两个方面：
(1)弯头在推制过程中出现开裂问题；
(2)推制出的弯头出现壁厚增加、长度缩短以及起皱的问题。
由于上述两方面问题的存在，导致推制弯头的报废率较高，浪费了原材料以及能源，增加了生产成本，延长了生产周期。
发明内容
为解决现有技术中，中频热推制备弯头的工艺中，小壁厚弯头推制时出现开裂问题，推制出的弯头出现壁厚增加、长度缩短或者是起皱的问题，本发明提出一种中频热推弯头的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
(a)、材料准备过程
根据需要推制的弯头的规格确定所需管坯的型号，然后对该管坯进行几何尺寸的校验，并采样进行化学成分分析和力学性能的检测，最后将校验合格的管坯按照生产要求进行切割；
(b)、弯头推制过程
在弯头推制机上利用中频感应加热管坯，然后进行推制，
推制条件为：
公称通径DN≤200mm、壁厚等级SCH＜80时，加热温度T=(T原－(30～50))±20℃，推制速度V=(V原+(10～30))±20mm/min；
公称通径DN＞200mm、壁厚等级SCH＜40时，加热温度T=(T原－(30～50))±20℃。
其中，T原=750℃，V原根据不同壁厚等级采用不同数值（见表1）；
(c)、后续处理过程
将推制成型的弯头进行热处理、整形并校验，然后对校验合格的弯头进行坡口加工，最后对产品进行总检。根据中华人民共和国国家标准的规定，对碳素钢材料的弯头，如果最终成型温度不足750℃，则应进行热处理，从而使工件达到所需要的力学性能、物理性能和化学性能。由于热推工艺自身的限制，成型的弯头会出现细微的变形，因此需要工人师傅对其进行细微的整形，再经过校验步骤，确定加工出来的弯头是否为合格产品。
优选地，公称通径DN≤200mm、壁厚等级SCH＜80时，加热温度T=(T原－(40～50))±20℃，推制速度V=(V原+(10～30))±20mm/min；
公称通径DN＞200mm、壁厚等级SCH＜40时，加热温度T=(T原－(40～50))±20℃，推制速度V=(V原+(10～30))±20mm/min。
优选地，公称通径DN≤200mm、壁厚等级SCH＜80时，加热温度T=(T原－(40～50))±20℃，推制速度V=(V原+(20～30))±20mm/min；
公称通径DN＞200mm、壁厚等级SCH＜40时，加热温度T=(T原－(40～50))±20℃，推制速度V=(V原+(20～30))±20mm/min。
优选地，公称通径DN≤200mm、壁厚等级SCH＜80时，加热温度T=(T原－50)±20℃，V=(V原+(20～30))±20mm/min；
公称通径DN＞200mm、壁厚等级SCH＜40时，加热温度T=(T原－50)±20℃，V=(V原+(20～30))±20mm/min。
优选地，公称通径DN≤200mm、壁厚等级SCH＜80时，加热温度T=(T原－50)±20℃，V=(V原+20)±20mm/min；
公称通径DN＞200mm、壁厚等级SCH＜40时，加热温度T=(T原－50)±20℃，V=(V原+20)±20mm/min。
优选地，公称通径DN≤200mm、壁厚等级SCH＜80时，加热温度T=(T原－50)±20℃，V=(V原+30)±20mm/min；
公称通径DN＞200mm、壁厚等级SCH＜40时，加热温度T=(T原－50)±20℃，V=(V原+30)±20mm/min。
发明人在实践过程中发现，改变推制时的加热温度T(℃)和推制速度V(mm/min)能够大大提高弯头的质量，并降低报废率。当推制弯头的壁厚等级SCH较小时，降低加热温度T以及加快推制速度V能够尽可能避免推制出的弯头因加热时间长加热温度高而导致管坯温度偏高以及管坯变软的问题，从而使得推制出的弯头避免了出现起皱或壁厚增加的问题，提高了成品率。当公称通径DN≤200mm、壁厚等级SCH＜80时，采用本发明的方法可以有效降低能耗17%～21%左右，提高弯头生产速度12%～30%，推制出的弯头的报废率可下降到1%以下，总生产效率提高30%以上，大大降低了生产成本以及生产时间。当公称通径DN＞200mm、壁厚等级SCH＜40时，能够降低能耗14%～20%左右，提高生产速度9%～22%左右，同时推制出的弯头的报废率下降至1%左右，极大程度上节约了生产成本，提高了生产效率。采用该制备方法进行中频热推弯头的制备，能够减少推制出的弯头出现开裂、壁厚增加、长度缩短或者是起皱的问题，减少生产成本并降低损耗，能够将小壁厚弯头产品的报废率控制在1%左右。
优选地，所述材料准备过程中将管坯切割完成后还需进行表面处理，即对切割成段的管坯进行去除毛刺，将切口处以及管坯表面的凸起或不平整处进行简单修复。进一步地，所述后续处理过程中，要对推制出来的弯头先进行反复整形校验，使得推制出来的弯头的外形尺寸控制在误差允许范围内。
附图说明
图1为本发明一种中频热推弯头的制备方法的制备方法流程图；
图2为本发明一种中频热推弯头的制备方法进行改进的制备方法流程图。
具体实施方式
如图1所示，一种中频热推弯头的制备方法，包括材料准备过程1、弯头推制过程2以及后续处理过程3三个步骤。
材料准备过程1至少包括进料11、检验12以及下料13三个步骤。进料11是指根据需要推制的弯头的规格来确定所需管坯的型号，向生产厂家进行采购，检验12是指对采购来的管坯进行几何尺寸的校验，并采样进行化学成分分析和力学性能的检测，下料13是指将校验合格的管坯按照生产要求切割成段。
弯头推制过程2是指在弯头推制机上对切割成段的管坯进行推制，推制过程中需要对芯模进行加热，加热方式为中频感应加热，在弯头推制过程中，还需要对推制速度进行限定，该制备方法中弯头推制过程2的推制条件为：
公称通径DN≤200mm、壁厚等级SCH＜80时，加热温度T=(T原－(30～50))±20℃，推制速度V=(V原+(10～30))±20mm/min，
公称通径DN＞200mm、壁厚等级SCH＜40时，加热温度T=(T原－(30～50))±20℃，推制速度V=(V原+(10～30))±20mm/min,
其中，T原=750℃，V原根据不同壁厚等级采用不同数值，表1列出了不同公称通径DN(mm)、壁厚等级SCH时工业生产中常用的V原。
表1
后续处理过程3至少包括热处理31、整形32、校验33、坡口加工34以及总检35五个步骤。热处理31是指将推制成型的弯头进行表面热处理，使推制成型的弯头获得高硬度的表面层和有利的内应力分布，从而提高工件的耐磨性能和抗疲劳性能。整形32是对进行了表面热处理的成型弯头进行外形尺寸上的调整，使该弯头达到所需标准。校验33是对成型弯头的尺寸以及力学性能进行检验。坡口加工34是指对校验合格的弯头加工坡口，以便于对弯头进行焊接，同时还能保证焊接后的焊接度。总检35是指对成型弯头进行整体检验，包括尺寸、是否破损以及抗压能力等的检测。
实施例一：
一种中频热推弯头的制备方法，包括材料准备过程1、弯头推制过程2以及后续处理过程3三个步骤。
材料准备过程1包括进料11、检验12以及下料13三个步骤。进料11是指根据需要推制的弯头的规格来确定所需管坯的型号，向生产厂家进行采购，检验12是指对采购来的管坯进行几何尺寸的校验，并采样进行化学成分分析和力学性能的检测，下料13是指将校验合格的管坯按照生产要求切割成段。
弯头推制过程2是指在弯头推制机上对切割成段的管坯进行推制，推制过程中需要对芯模进行加热，加热方式为中频感应加热，在弯头推制过程中，还需要对推制速度进行限定，该制备方法中弯头推制过程2的推制条件为：
公称通径DN≤200mm、壁厚等级SCH＜80时，加热温度T=(T原－30)±20℃，推制速度V=(V原+10)±20mm/min，
公称通径DN＞200mm、壁厚等级SCH＜40时，加热温度T=(T原－30)±20℃，推制速度V=(V原+10)±20mm/min,
其中，T原=750℃，V原根据不同壁厚等级采用不同数值。
后续处理过程3包括热处理31、整形32、校验33、坡口加工34以及总检35五个步骤。热处理31是指将推制成型的弯头进行表面热处理，使推制成型的弯头获得高硬度的表面层和有利的内应力分布，从而提高工件的耐磨性能和抗疲劳性能。整形32是对进行了表面热处理的成型弯头进行外形尺寸上的调整，使该弯头达到所需标准。校验33是对成型弯头的尺寸以及力学性能进行检验。坡口加工34是指对校验合格的弯头加工坡口，以便于对弯头进行焊接，同时还能保证焊接后的焊接度。总检35是指对成型弯头进行整体检验，包括尺寸、是否破损以及抗压能力等的检测。
表2列出了使用实施例一所述的推制方法推制出的弯头，与使用原有推制方法推制相同公称通径DN（mm）、壁厚等级SCH的弯头时，所推制出来的弯头的报废率（即推制出来的弯头出现开裂、壁厚增加、长度缩短以及起皱问题的不合格弯头的个数占弯头总生产数目的百分比），能源消耗，生产速度以及总生产效率的详细数值比对。
表2
根据上表可得出，使用实施例一中所提及的制备方法推制出的弯头，可以使推制出的弯头的报废率下降至百分之一左右，大大节约了生产成本以及生产时间，同时还降低能耗达15%左右，生产速度提高了10%左右，最终使得推制弯头的生产效率大幅度增加。
实施例二：
一种中频热推弯头的制备方法，包括材料准备过程1、弯头推制过程2以及后续处理过程3三个步骤。
材料准备过程1包括进料11、检验12以及下料13三个步骤。进料11是指根据需要推制的弯头的规格来确定所需管坯的型号，向生产厂家进行采购，检验12是指对采购来的管坯进行几何尺寸的校验，并采样进行化学成分分析和力学性能的检测，下料13是指将校验合格的管坯按照生产要求切割成段。
弯头推制过程2是指在弯头推制机上对切割成段的管坯进行推制，推制过程中需要对芯模进行加热，加热方式为中频感应加热，在弯头推制过程中，还需要对推制速度进行限定，该制备方法中弯头推制过程2的推制条件为：
公称通径DN≤200mm、壁厚等级SCH＜80时，加热温度T=(T原－50)±20℃，推制速度V=(V原+20)±20mm/min，
公称通径DN＞200mm、壁厚等级SCH＜40时，加热温度T=(T原－50)±20℃，推制速度V=(V原+20)±20mm/min,
其中，T原=750℃，V原根据不同壁厚等级采用不同数值。
后续处理过程3包括热处理31、整形32、校验33、坡口加工34以及总检35五个步骤。热处理31是指将推制成型的弯头进行表面热处理，使推制成型的弯头获得高硬度的表面层和有利的内应力分布，从而提高工件的耐磨性能和抗疲劳性能。整形32是对进行了表面热处理的成型弯头进行外形尺寸上的精细调整，使该弯头达到出厂时所需达到的标准。校验33是对成型弯头的尺寸以及力学性能进行检验。坡口加工34是指对校验合格的弯头加工坡口，以便于对弯头进行焊接，同时还能保证焊接后的焊接度。总检35是指对成型弯头进行整体检验，包括尺寸、是否破损以及抗压能力等的检测。
表3列出了使用实施例二所述的推制方法推制出的弯头，与使用原始推制方法推制相同公称通径DN（mm）、壁厚等级SCH的弯头时，所推制出来的弯头的报废率（即推制出来的弯头出现开裂、壁厚增加、长度缩短以及起皱问题的不合格弯头的个数占弯头总生产数目的百分比），能源消耗，生产速度以及总生产效率的详细数值比对。
表3
根据上表可得出，使用实施例二中所提及的制备方法推制出的弯头，可以使推制出的弯头的报废率下降至不足百分之一，大大节约了生产成本以及生产时间，同时还降低能耗达20%左右，生产速度提高了20%左右，最终使得推制弯头的生产效率增加30%以上。
实施例三：
如图2所示，一种中频热推弯头的制备方法，包括材料准备过程1、弯头推制过程2以及后续处理过程3三个步骤。
材料准备过程1包括进料11、检验12、下料13以及表面处理14四个步骤。进料11是指根据需要推制的弯头的规格来确定所需管坯的型号，向生产厂家进行采购，检验12是指对采购来的管坯进行几何尺寸的校验，并采样进行化学成分分析和力学性能的检测，下料13是指将校验合格的管坯按照生产要求切割成段。表面处理14是指对切割成段的管坯进行去除毛刺，将切口处以及管坯表面的凸起或不平整处进行简单修复。
弯头推制过程2是指在弯头推制机上对切割成段的管坯进行推制，推制过程中需要对芯模进行加热，加热方式为中频感应加热，在弯头推制过程中，还需要对推制速度进行限定，该制备方法中弯头推制过程2的推制条件为：
公称通径DN≤200mm、壁厚等级SCH＜80时，加热温度T=(T原－50)±20℃，推制速度V=(V原+30)±20mm/min，
公称通径DN＞200mm、壁厚等级SCH＜40时，加热温度T=(T原－50)±20℃，推制速度V=(V原+30)±20mm/min,
其中，T原=750℃，V原根据不同壁厚等级采用不同数值。
后续处理过程3包括反复整形校验36、热处理31、整形32、校验33、坡口加工34以及总检35六个步骤。反复整形校验36是指将热推成型的弯头进行尺寸以及外型上的控制，使热推成型的弯头的外形尺寸控制在误差范围内。热处理31是指将推制成型的弯头进行表面热处理，使推制成型的弯头获得高硬度的表面层和有利的内应力分布，从而提高工件的耐磨性能和抗疲劳性能。整形32是对进行了表面热处理的成型弯头进行外形尺寸上的精细调整，使该弯头达到出厂时所需达到的标准。校验33是对成型弯头的尺寸以及力学性能进行检验。坡口加工34是指对校验合格的弯头加工坡口，以便于对弯头进行焊接，同时还能保证焊接后的焊接度。总检35是指对成型弯头进行整体检验，包括尺寸、是否破损以及抗压能力等的检测。
表4列出了使用实施例三所述的推制方法推制出的弯头，与使用原始推制方法推制相同公称通径DN（mm）、壁厚等级SCH的弯头时，所推制出来的弯头的报废率（即推制出来的弯头出现开裂、壁厚增加、长度缩短以及起皱问题的不合格弯头的个数占弯头总生产数目的百分比），能源消耗，生产速度以及总生产效率的详细数值比对。
表4
根据表4可得出，使用实施例三中所提及的制备方法推制出的弯头，可以使推制出的弯头的报废率下降至百分之一左右，大大节约了生产成本以及生产时间，同时还降低能耗达15%以上，生产速度提高了20%以上，使得弯头的生产速度达到最快，且最终能够增加弯头的生产效率达30%左右。
Claims (8)
1.一种中频热推弯头的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
(a)、材料准备过程
根据需要推制的弯头的规格确定所需管坯的型号，然后对该管坯进行几何尺寸的校验，并采样进行化学成分分析和力学性能的检测，最后将校验合格的管坯按照生产要求进行切割；
(b)、弯头推制过程
在弯头推制机上利用中频感应加热管坯，然后进行推制，
推制条件为：
公称通径DN≤200mm、壁厚等级SCH＜80时，加热温度T=(T原－(30～50))±20℃，推制速度V=(V原+(10～30))±20mm/min，
公称通径DN＞200mm、壁厚等级SCH＜40时，加热温度T=(T原－(30～50))±20℃，推制速度V=(V原+(10～30))±20mm/min,
其中，T原=750℃，V原根据不同壁厚等级采用不同数值，公称通径DN为成型后弯头的公称通径，SCH为成型后弯头的壁厚等级；
(c)、后续处理过程
将推制成型的弯头进行热处理、整形并校验，然后对校验合格的弯头进行坡口加工，最后对产品进行总检。
2.根据权利要求1所述的一种中频热推弯头的制备方法，其特征在于，弯头推制过程的推制条件为：
公称通径DN≤200mm、壁厚等级SCH＜80时，加热温度T=(T原－(40～50))±20℃，推制速度V=(V原+(10～30))±20mm/min，
公称通径DN＞200mm、壁厚等级SCH＜40时，加热温度T=(T原－(40～50))±20℃，推制速度V=(V原+(10～30))±20mm/min,
其中，T原=750℃，V原根据不同壁厚等级采用不同数值。
3.根据权利要求2所述的一种中频热推弯头的制备方法，其特征在于，弯头推制过程的推制条件为：
公称通径DN≤200mm、壁厚等级SCH＜80时，加热温度T=(T原－(40～50))±20℃，推制速度V=(V原+(20～30))±20mm/min，
公称通径DN＞200mm、壁厚等级SCH＜40时，加热温度T=(T原－(40～50))±20℃，推制速度V=(V原+(20～30))±20mm/min,
其中，T原=750℃，V原根据不同壁厚等级采用不同数值。
4.根据权利要求3所述的一种中频热推弯头的制备方法，其特征在于，弯头推制过程的推制条件为：
公称通径DN≤200mm、壁厚等级SCH＜80时，加热温度T=(T原－50)±20℃，推制速度V=(V原+(20～30))±20mm/min，
公称通径DN＞200mm、壁厚等级SCH＜40时，加热温度T=(T原－50)±20℃，推制速度V=(V原+(20～30))±20mm/min,
其中，T原=750℃，V原根据不同壁厚等级采用不同数值。
5.根据权利要求1所述的一种中频热推弯头的制备方法，其特征在于，弯头推制过程的推制条件为：
公称通径DN≤200mm、壁厚等级SCH＜80时，加热温度T=(T原－50)±20℃，推制速度V=(V原+20)±20mm/min，
公称通径DN＞200mm、壁厚等级SCH＜40时，加热温度T=(T原－50)±20℃，推制速度V=(V原+20)±20mm/min,
其中，T原=750℃，V原根据不同壁厚等级采用不同数值。
6.根据权利要求1所述的一种中频热推弯头的制备方法，其特征在于，弯头推制过程的推制条件为：
公称通径DN≤200mm、壁厚等级SCH＜80时，加热温度T=(T原－50)±20℃，推制速度V=(V原+30)±20mm/min，
公称通径DN＞200mm、壁厚等级SCH＜40时，加热温度T=(T原－50)±20℃，推制速度V=(V原+30)±20mm/min,
其中，T原=750℃，V原根据不同壁厚等级采用不同数值。
7.根据权利要求6所述的一种中频热推弯头的制备方法，其特征在于，所述材料准备过程中将管坯切割完成后还需进行表面处理。
8.根据权利要求6所述的一种中频热推弯头的制备方法，其特征在于，所述后续处理过程中，对推制出来的弯头先进行反复整形校验，再进行热处理、整形并校验、坡口加工以及总检。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| AD01 | Patent right deemed abandoned |
Effective date of abandoning: 20160914 |
|
| C20 | Patent right or utility model deemed to be abandoned or is abandoned |