CN204494364U - 非对称径向异径管 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种非对称径向异径管。包括均为圆筒形的进口管和出口管、以及位于它们之间的工作管、第一过渡管和第二过渡管，工作管的直径小于进口管和出口管的直径；进口管、出口管、工作管、第一过渡管和第二过渡管的一侧的母线位于同一直线上；进口管、出口管和工作管的轴线具有偏心距且均相互平行；进口管和出口管的直径相同。本实用新型的非对称径向异径管，管内均为圆滑过渡，保证了腔体的流线型，使介质在管内流动时顺畅，不易产生紊流，运行过程中不易爆管；制造采用模锻工艺，管件的材料纤维沿曲面走向得到较好地保持，材料纤维无断裂，管件热态下强度比较高，并大大减少了机械加工量；加工步骤少、生产效率和成品率高、成本低。

Description

非对称径向异径管

技术领域

本实用新型涉及一种异径管，尤其涉及一种锅炉炉膛膜式壁中的非对称径向异径管，属于管件加工制造技术领域。

背景技术

非对称径向异径管作为锅炉的受压元件之一，在锅炉中主要用于炉膛膜式壁管的让弯。其外部承受火焰的高温，内部则有具有较高压力、温度和流速的介质——水的流动。由于管子出现缩颈、偏心，改变了介质流量、速度和方向，不仅管壁承受的压力增大，而且易产生紊流，导致局部介质汽化进而产生爆管。

过去生产异径管件都是采用铸造的方法进行生产，其缺点是所生产的管件材料不细密，强度低、易损坏，使用寿命短。为此，现有技术多采用冲压、模锻、车削加工、冷挤压等方法，以解决用铸造方法生产的异径管件强度低的问题。对于一端开孔孔径和另一端开孔孔径比值接近1 的异径管，可采用冲压法在管坯的一端扩孔即可制成，若比例较大时，例如孔径比值大于1.5 或更大时，就不宜采用冲压扩孔法，此时一般多选用车床铣削成型，当然，采用车床铣削成孔的方法一般不会受到孔径比值的限制，却极大增加了成本，铣削带来了大量的废料，浪费严重，另外，铣削成型所需时间较长，导致生产效率和成品率较低；而且车削加工方法切断了金属纤维，在异径管的进口管、出口管、工作管的过渡部分有尖角和刀痕，易产生应力，受高温、高压、振动、温度剧烈变化的综合影响，异径管件反复热胀冷缩易发生爆管。而采用冷挤压方法加工出的异径管内应力很大，存有潜在裂纹等风险。由于锅炉行业及产品要求的特殊性，在曲面、弧面上不允许焊接，因此锅炉上使用的异径管也不适宜采用焊接方法加工。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种腔体内呈流线型、介质在管内流动顺畅、不易产生紊流的非对称径向异径管。

为实现上述目的本实用新型所采用的技术方案是：

一种非对称径向异径管，包括均为圆筒形的进口管和出口管、以及位于进口管和出口管之间的连接管，其特征在于：所述的连接管包括工作管、第一过渡管和第二过渡管，工作管的直径小于进口管和出口管的直径，第一过渡管的一端与工作管的一端固连、另一端与进口管固连；第二过渡管的一端与工作管的另一端固连、另一端与出口管固连；所述进口管、出口管、工作管、第一过渡管和第二过渡管的一侧的母线位于同一直线上；所述进口管、出口管和工作管的轴线具有偏心距δ且均相互平行。

所述的进口管和出口管的直径大小相同。

上述非对称径向异径管的制造方法，包括以下步骤：

⑴下料：根据图纸要求加上加工余量计算出下料尺寸，截出复检合格的碳钢或合金管坯料；

⑵准备：准备三台锻压机，分别安装第一锻模、第二锻模和成型模具；准备一台压力机安装矫直模具；准备一台钻床，并安装钻头；

⑶一次加热：把坯料放在加热炉里，加热至该坯料的最佳锻造温度，加热速度5～10℃ /min ；

⑷一次模锻：把加热后的坯料放在第一锻模的下模上；启动锻压机用上模对坯料进行锻打，得到两端具有大直径管体和中间具有小直径管体的同轴对称管坯；

⑸二次加热：把管坯放在加热炉里，加热至该管坯的最佳锻造温度，加热速度5～10℃ /min ；

⑹二次模锻：把加热后的管坯放在第二锻模的下模上；启动锻压机用上模对管坯进行锻打，得到两端具有大直径管体和中间具有小直径管体的尺寸及外形符合要求的对称异径管；

 ⑺钻孔：沿对称异径管的轴向钻孔，得到留有工艺余量内孔的对称异径管；可以方便成型模锻工序中在对称异径管中穿入芯棒；

⑻三次加热：把对称异径管放在加热炉里，加热至最佳锻造温度，加热速度5～10℃ /min ；

⑼成型模锻：在加热后的对称异径管中穿入芯棒，放在成型模具的下模上；启动锻压机用上模对该对称异径管进行锻打，得到两端具有大直径管体和中间具有小直径管体的轴线偏心的非对称异径管；

⑽四次加热：把非对称异径管放在加热炉里，加热至最佳锻造温度，加热速度5～10℃ /min ；

⑾矫直：把加热后的非对称异径管放在矫直模具上用压力机矫直，得到半成品；

⑿正火处理：将半成品放入热处理炉中进行正火处理；

⒀去除氧化皮：修磨或喷砂去除氧化皮；

⒁机加工：把处理好的半成品按图纸要求进行机加工，用车加工方法对非对称异径管进行端面、口部内径削薄和倒角加工；使非对称异径管两端的大直径管体与待对接的管子具有一致的内径；

⒂检验入库：机加工完成后进行成品检验，合格后转入成品库。

上述方案中，工序⑵中的锻压机为空气锤；所述的压力机为摩擦压力机。

上述方案中，在步骤(4)、（6）、（9）的锻压过程中，随时监测锻压过程中的温度，当温度低于该坯料的最佳锻造温度时，由于抗力增大，要停止锻压，再重新加热工件使之回到可锻区温度，重新锻压。

上述方案中，最佳锻造温度为850 ～900℃；正火处理温度为900～950℃。

上述方案中，在步骤(4)、（6）、（9）的锻压过程中，需以每秒1-1.5转的速度匀速转动工件，锤击力度、频率一致。

上述方案中，在步骤（2）中，按非对称径向异径管公称内孔尺寸减0.6-1mm选择钻头。

上述方案中，在步骤（9）中，所述的芯棒的前端具有导向锥；芯棒的直径比钻头的直径小1-1.2mm。

用于制造非对称径向异径管的专用模具，包括第一锻模、第二锻模、成型模具和矫直模具；

所述的第一锻模包括上模和下模，下模型腔的横截面为半圆形，内径为非对称径向异径管的进口管和出口管的外径加0.6～1mm，下模型腔的纵截面为长方形，下模型腔底线为直线保持不变；上模型腔各点的横截面为半圆形，两端为直管腔、内径与下模相同，中间部分的内径按对称异径管相应部分的外径尺寸加0.6～1mm；

所述的第二锻模与第一锻模相同；

所述的成型模具包括成型上模和成型下模，成型下模型腔的横截面为半圆形，内径为非对称径向异径管的进口管和出口管的外径加0.6～1mm，成型下模型腔的纵截面为长方形，成型下模型腔底线为直线保持不变；成型上模型腔各点的横截面为半圆形，两端为直管腔、内径与下模相同，中间部分的内径按非对称径向异径管相应部分的外径尺寸加0.6～1mm；

所述的矫直模具与成型模具相同，在成型模具基础上将与进口管和出口管相对应的部分加长，使成型模具的长度与原始下料管坯等长。

本实用新型的有益效果是：

（1）进口管、出口管和连接管均为圆滑过渡，保证了腔体的流线型，使介质在管内流动时顺畅，不易产生紊流，运行过程中不易爆管；

（2）采用模锻工艺，管件的材料纤维沿曲面走向得到较好地保持，材料纤维无断裂，从而提高管件内部质量和力学性能，使得管件热态下强度比较高，并大大减少了机械加工量；避免了机械加工方法造成切断金属纤维、留有尖角和刀痕，从而减少因温度波动和振动在交变应力下的疲劳破坏；

（3）加工步骤较少，操作较为简便，具有较高的生产效率和成品率，加工成本低。

附图说明

图1是本实用新型非对称径向异径管的主视剖视示意图。

图2是本实用新型非对称径向异径管的俯视示意图。

图3是本实用新型中第一锻模、第二锻模的主视示意图。

图4是本实用新型中第一锻模、第二锻模的左视剖视示意图。

图5是经过本实用新型制造方法中第（4）～（6）步骤锻打后得到的对称异径管的主视剖视示意图。

图6是图5的俯视图。

图7是经过本实用新型制造方法中第（7）步骤钻孔后得到的对称异径管的主视剖视示意图。

图8是图7的俯视图。

图9是本实用新型中成型模具的主视示意图。

图10是本实用新型中成型模具的左视剖视示意图。

图11是经过本实用新型制造方法中第步骤成型锻打后得到的非对称异径管的主视剖视示意图。

图12是图11的左视图。

图中：1进口管、2工作管、3出口管、4第一过渡管、5第二过渡管、6上模、7下模、8下模型腔、9上模型腔、10对称异径管、11成型上模、12成型下模、13芯棒、14成型下模型腔、15成型上模型腔，16母线，17留有工艺余量内孔的对称异径管，18非对称异径管，δ偏心距。

具体实施方式

下面通过非限定性的实施例并结合附图对本实用新型做进一步的说明。

参见图1、图2，一种非对称径向异径管，包括均为圆筒形的进口管1和出口管3、以及位于进口管1和出口管3之间的连接管，进口管1和出口管3的直径大小相同。连接管包括工作管2、第一过渡管4和第二过渡管5，工作管2的直径小于进口管1和出口管3的直径，第一过渡管4的一端与工作管2的一端固连、另一端与进口管1固连；第二过渡管5的一端与工作管2的另一端固连、另一端与出口管3固连；所述进口管1、出口管3、工作管2、第一过渡管4和第二过渡管5的一侧的母线16位于同一直线上；所述进口管1、出口管3和工作管2的轴线具有偏心距δ且均相互平行。本实施例的非对称径向异径管为15CrMo材料，总长152mm，其进口管1和出口管3的内径为47mm，外径为57 mm，工作管2的内径为32mm，外径为42mm，长20 mm，第一过渡管4和第二过渡管5的长度均为46mm，进口管1、出口管3和工作管2的轴线的偏心距δ为7.5 mm。

上述非对称径向异径管的制造方法，包括以下步骤：

（1）下料：根据图纸要求加上加工余量计算出下料尺寸，用电锯截出复检合格的碳钢或合金管坯料；

（2）准备：准备三台空气锤，将第一锻模、第二锻模和成型模具分别用螺栓、压板安装在所述的三台空气锤上，在模具的封闭高度不够时可以增加垫板等；准备一台摩擦压力机安装矫直模具；准备一台钻床，按非对称径向异径管公称内孔尺寸减0.6-1mm选择钻头并安装钻头；

（3）一次加热：把坯料放在加热炉里，加热至该坯料的最佳锻造温度，加热速度5～10℃ /min ；

（4）一次模锻：把加热后的坯料放在第一锻模的下模7上；启动空气锤用上模6对坯料进行锻打，以每秒1-1.5转的速度匀速转动工件，锤击力度、频率一致。得到两端具有大直径管体和中间具有小直径管体的同轴对称管坯；

（5）二次加热：把管坯放在加热炉里，加热至该管坯的最佳锻造温度，加热速度5～10℃ /min ；

（6）二次模锻：把加热后的管坯放在第二锻模的下模7上；启动空气锤用上模6对管坯进行锻打，以每秒1-1.5转的速度匀速转动工件，锤击力度、频率一致。得到两端具有大直径管体和中间具有小直径管体的尺寸及外形符合要求的对称异径管10（参见图5、图6）；

（7）钻孔：沿对称异径管的轴向钻孔，得到留有工艺余量内孔的对称异径管17（参见图7）；

（8）三次加热：把对称异径管17放在加热炉里，加热至最佳锻造温度，加热速度5～10℃ /min ；

（9）成型模锻：在加热后的对称异径管17中穿入芯棒13，芯棒13的前端具有导向锥，芯棒13的直径比钻头的直径小1-1.2mm。将穿入芯棒13的对称异径管17放在成型模具的下模上；启动空气锤用上模对该对称异径管17进行锻打，得到两端具有大直径管体和中间具有小直径管体的轴线偏心的非对称异径管18（参见图11、图12）；

（10）四次加热：把非对称异径管放在加热炉里，加热至最佳锻造温度，加热速度5～10℃ /min ；

（11）矫直：把加热后的非对称异径管18放在矫直模具上用摩擦压力机矫直，得到半成品；

（12）正火处理：将半成品放入热处理炉中进行正火处理，正火处理温度为900℃～950℃；

（13）去除氧化皮：修磨或喷砂去除氧化皮；

（14）机加工：把处理好的半成品按图纸要求进行机加工，用车加工方法对非对称异径管18进行端面、口部内径削薄和倒角加工；

（15）检验入库：机加工完成后进行成品检验，合格后转入成品库。

在步骤（4）、（6）、（9）的锻压过程中，随时监测锻压过程中的温度，当温度低于该坯料的最佳锻造温度时，由于抗力增大，要停止锻压，再重新加热工件使之回到可锻区温度，重新锻压。

最佳锻造温度视管件材质的不同而定，一般为850℃ ～1230℃ ；本实施例中，管件材料为15CrMo，其最佳锻造温度为850～900℃；正火处理温度为900～950℃。

用于制造非对称径向异径管的专用模具组件，包括第一锻模、第二锻模、成型模具和矫直模具；

参见图3、图4，第一锻模包括上模6和下模7，下模型腔的横截面为半圆形，内径为非对称径向异径管的进口管和出口管的外径加0.6～1mm，下模型腔8的纵截面为长方形，下模型腔8底线为直线保持不变；上模型腔9各点的横截面为半圆形，两端为直管腔、内径与下模相同，中间部分的内径按对称异径管相应部分的外径尺寸加0.6～1mm；

所述的第二锻模与第一锻模相同；

参见图9、图10，成型模具包括成型上模11和成型下模12，成型下模型腔14的横截面为半圆形，内径为非对称径向异径管的进口管1和出口管3的外径加0.6～1mm，成型下模型腔14的纵截面为长方形，成型下模型腔14底线为直线保持不变；成型上模型腔15各点的横截面为半圆形，两端为直管腔、内径与下模相同，中间部分的内径按非对称径向异径管相应部分的外径尺寸加0.6～1mm；

矫直模具与成型模具相同，在成型模具基础上将与进口管1和出口管3相对应的部分加长，使成型模具的长度与原始下料管坯等长。

以上所列举的实施方式仅供理解本实用新型之用，并非是对本实用新型所描述的技术方案的限定，有关领域的普通技术人员，在权利要求所述技术方案的基础上，还可以作出多种变化或变形，所有等同的变化或变形都应涵盖在本实用新型的权利要求保护范围之内。

Claims (2)

1. 一种非对称径向异径管，包括均为圆筒形的进口管和出口管、以及位于进口管和出口管之间的连接管，其特征在于：所述的连接管包括工作管、第一过渡管和第二过渡管，工作管的直径小于进口管和出口管的直径，第一过渡管的一端与工作管的一端固连、另一端与进口管固连；第二过渡管的一端与工作管的另一端固连、另一端与出口管固连；所述进口管、出口管、工作管、第一过渡管和第二过渡管的一侧的母线位于同一直线上；所述进口管、出口管和工作管的轴线具有偏心距δ且均相互平行。

2.根据权利要求1所述的非对称径向异径管，其特征在于：所述的进口管和出口管的直径相同。