CN1151900C - 带直段的弯头制造方法 - Google Patents

Abstract

一种带直段的弯头制造方法，将管材的两端截面裁成斜的切口，其长度等于带直段的弯头的长度，在管材的达到蠕动变形时加塞内芯模，内芯模的直径等于管材的内径，内芯模的形状为不带直段的弯头，另在内芯模的两端置入对直段成形的马蹄模，然后置入模具，并由压力机合模对管材进行成形。本发明产品的质量达到有关标准，且加工成本低，材料能充分利用，没有浪费。且加工成本较低，本发明尤其用于管径较大的带直段弯头的加工。

Description

带直段的弯头制造方法

本发明涉及一种带直段的弯头制造方法。

管道及其连接件是电厂、化工、石油及管道运输中的重要零件，异型连接管(弯头、三通、阀门)几乎占50％。弯头是管道及连接件中突出的薄弱环节。如主蒸汽管道是发电厂中承受高温、高压作用的主要管件之一，用各种支吊架将其固定，它的受力及强度计算相当复杂；据文献介绍：全部损伤管件中，异型管(弯头、三通、阀门)几乎占50％。弯头是管系中突出的薄弱环节，管道的可靠性主要由弯头的工作能力决定。弯头的工作能力与其所处的应力状态有关。经计算和现场工作应力的实测发现，弯头起弧点的应力对外载特别敏感。这些外载(不包括内压和自重等)主要来源于管系在起动过程中管道金属热胀的变化、管系振动以及支吊架工作异常等引起的附加外力。如若起弧截面是一个焊口，这些周期外力将严重削弱焊口强度，使弯头的使用寿命降低。为了避免这个弱点，弯头两端带有直管段是很有必要的。

弯头起弧点是管系中应力不连续点，即该点的应力值大于其两侧的弯头起始弧段和直段部分的应力值，如若这一点是一个焊口，它的应力值还将增加5％；同时，这一点对由管系支吊架等故障引起的附加外载特别敏感，这种载荷往往是管道破坏的主要因素。主蒸气管系的其长期的起、停过程中实际上承受着交变载荷，它对焊口强度极为不利，长时间作用后，焊口容易形成裂纹或破坏。因此，用带有直段弯头替代不带直段弯头就可以避免这些不利因素，大大增加管系强度的安全性，这也是广大管道工程设计者的愿望。

在制造和安装方面，带直段弯头能较好地降低和控制弯头两端接口的椭圆度，椭圆度降低的同时也减少了管道载面的弯曲应力，在安装焊接时，它能较容易对口无错边，保证了管系的安装质量。

带直段弯头由于其结构的优越性，它能广泛适用于火力发电厂中高、中、低压各种管路，同时也适用于化工、石油等各种工业管路，它是值得推广和应用的一种新产品。

国内已有单位研制成加长直管段钢制弯头，结构上采用变通弯头两端加长50mm的直管段，用无缝管下料加热后，利用外力和工装胎具，进行塑性变形而获得所需形变。成型工艺采用了滚动和滑动的成型机构工艺，产品的各项技术指标均达到了标准要求。但工艺成本较高。还有用高频加热的方法和设备进行加工，设备投资大，能耗高，且利用夹具持管时管材的利用率就降低。

本发明方法是这样实现的：一种带直段的弯头制造方法，其特征是将管材的两端截面裁成斜的切口，其长度等于带直段的弯头的长度，在管材的达到蠕动变形时加塞内芯模，内芯模的直径等于管材的内径，内芯模的形状为不带直段的弯头，另在内芯模的两端置入对直段成形的马蹄模，然后置入模具，并由压力机合模对管材进行成形。压力机释放后，取出马蹄并敲出内芯模即可，为便于脱出内芯模，内芯模外部涂有润滑剂。马蹄的直径小于管材的内径。管材的达到蠕动变形时的条件是：一般是通过加热管材至形变温度，而薄形管可以在常温下加工。一般在成型后可以对弯头进行热处理。

压制弯头的工艺装备，直接影响着弯头的压制质量，它不仅应满足热压成型的变形特点，使弯头尺寸准确、外形美观，而且要做到制造简易、装备方便、操作可靠、使用灵活、符合安全和经济要求。本发明运用“有芯模一次成型法”工艺生产90°、45°高压带直段弯头。R＝1D、1.5D，外径φ18-529mm，壁厚10-100mm，压力9.81Mpa-32Mpa，两端直段长20-100mm。

本发明的特点是：

1.制造加工时，带直段弯头能较好地控制弯头两端接口的椭圆度；

2.安装时，带直段弯头与直管焊接口准确方便，没有错边；

3.带直段弯头避开了弯头两端起弧点的焊缝，降低了该处的不连续应力，使管系承受交变应力的能力增加；

4.弯头椭圆度降低的同时也减少了管道截面的附加弯曲应力，降低了整个弯头的应力水平；

5.主蒸汽管系的薄弱部位在弯头处，利用本发明方法的产品，由于起弧点没有焊口，椭圆度得到改善，提高了整个管系的安全性；

6.满足了国内火力发电厂高压管件设计要求，同时可广泛应用于高、中、低压的各种管路中；

7.产品的质量达到有关标准，且加工成本低，材料能充分利用，没有浪费。且加工成本较低，本发明尤其用于管径较大的带直段弯头的加工。

以下通过实施例对本发明作进一步说明：

带直段的弯头制造方法，先将管材的两端截面裁成斜的切口，其长度等于带直段的弯头的长度，在管材的达到蠕动变形时加塞内芯模，内芯模的直径(负公差)等于或略小于管材的内径，内芯模的形状为不带直段的弯头，便于脱模。在内芯模的两端置入对直段成形的马蹄模，马蹄模与弯头内芯模接触，然后置入模具，模具是外模，并由水压机或油压机，压力机合模对管材进行成形。压力机释放后，取出马蹄，敲出内芯模。为便于脱出内芯模，内芯模外部涂有润滑脂或固体润滑剂(如含钼或石墨粉)。马蹄的直径小于管材的内径和内芯模的外径。管材的达到蠕动变形时的条件是：一般是通过加热管材至形变温度，而薄形管可以在常温下加工。一般在成型后可以对弯头进行热处理，热处理温度视材质而定。通过加热管材至形变温度即蠕动变形的温度可以根据材料的不同而加热温度有所不同，例如CrMo合金钢的变形温度在1000摄氏度左右。

压制弯头的工艺装备，直接影响着弯头的压制质量，它不仅应满足热压成型的变形特点，使弯头尺寸准确、外形美观，而且要做到制造简易、装备方便、操作可靠、使用灵活、符合安全和经济要求。运用“有芯模一次成型法”、“无芯模二次型法”。原理是采用长度补偿法。

典型的实施例是：选90°1.5D弯头φ273×25直段长度a＝50mm有代表性的弯头规格进行加工，弯头的专用模具是在吸收常规弯头模具设计原理的基础上进行改进的。用带直段弯头专用模具，有芯模一次成型法。外径φ273mm，壁厚25mm，压力30Mpa，马蹄铁的长度与两端直段长相对应，取50mm。

制造带直段弯头的材料为无缝钢管，常用材料牌号及相关标准应符合表1的规定。根据用户要求，可采用表1

表1	标准号
		材料牌号及相关标准对应表材料牌号
20G	GB5310
		A106B	ASTMA106B
St45.8/III	DIN17175
		15CrMoG	GB5310
1Cr5Mo	GB6479
		12Cr2MoG	GB5310
12Cr1MoVG	GB5310
		10CrMo910	DIN17175
0Cr18Ni9	GB/T14976
		1Cr18Ni9Ti	GB13296

热处理：成型后的弯头按表2要求进行热处理

表2热处理方法

材料牌号	热处理方法
		20G、A106B、St45.8/III	正火，终压温度≥900℃时可代替正火
1Cr5Mo	退火
		15CrMoG、12Cr2MoG、12Cr1MoVG、10CrMo91	正火+回火
0Cr18Ni9、1Cr19Ni9Ti	固溶处理

热处理后，弯头的金相组织及其它技术性能应符合相应材料标准规定。

弯头内处表面应清理加热过程中所产生的附着物和氧化皮内外表面应光滑。

实施例2：核动力运行研究所：规格：90°1.5D弯头φ273×36直段长度a＝50mm材质：10CrMo910。压力在18Mpa亦可，马蹄铁的长度50mm。成型温度和热处理工艺如上表。

实施例3：镇海炼油厂自备电厂：规格：90°1.5D弯头φ168×18直段长度a＝40mm材质：12Cr1MoV。压力15Mpa，马蹄铁的长度为40mm。

实施例4：上海锅炉厂有限公司：规格：90°1.5D弯头φ159×20直段长度a＝25mm材质：12Cr1MoV。压力9.81Mpa-32Mpa，马蹄铁的长度25mm。

实施例5：规格：90°1.5D弯头φ30×10直段长度a＝25mm材质：薄壁不锈钢，压力12.81Mpa，马蹄铁的长度25mm，而薄形管可以在常温下加压。

总之，本发明运用“有芯模一次成型法”工艺生产90°、45°高压带直段弯头。R＝1D、1.5D，外径φ18-529mm，壁厚10-100mm，压力9.81Mpa-32Mpa，马蹄铁的长度与两端直段长相对应，一般20-100mm。

采用压制的方法来进行开发。因为，利用模具压制带直段弯头优点是生产率高，模具调整简单。设计出适合压制带直段弯头的专用模具就成了开发这一新产品的关键。模具是压制弯头的工艺装备，直接影响着弯头的压制质量，它不仅应满足热压成型的变形特点，使弯头尺寸准确、外形美观，而且要做到制造简易、装备方便、操作可靠、使用灵活、符合安全和经济要求。

Claims (3)

1、一种带直段的弯头制造方法，其特征是将管材的两端截面裁成斜的切口，其长度等于带直段的弯头的长度，通过加热使管材的达到蠕动变形时加塞内芯模，内芯模的直径等于管材的内径，内芯模的形状为不带直段的弯头，另在内芯模的两端置入对直段成形的马蹄模，然后置入模具，并由压力机合模对管材进行成形，压力机释放后，取出马蹄并敲出内芯模即可，为便于脱出内芯模，内芯模外部涂有润滑剂。

2、由权利要求1所述的带直段的弯头制造方法，其特征是内芯模外部涂有含铝或石墨粉润滑脂或固体润滑剂。

3、由权利要求1所述的带直段的弯头制造方法，其特征是马蹄的直径小于管材的内径和内芯模的外径。