金屬煨管及彎管計算.doc

金屬煨管及彎管計算一、彎管的一般知識1）彎管的主要形式：各種角度的彎頭、U形管、來回彎(或稱乙字彎)和弧形彎管等，如圖11所示。圖1-1彎管的主要形式、彎頭是帶有一個任意彎曲角的管件，它被用在管子的轉彎處。彎頭的彎曲半徑用R表示。R較大時，管子的彎曲部分就較大，彎管就比較平滑；R較小時，管子的彎曲部分就較小，彎得就較急。、來回彎是帶有兩個彎曲角(一般為135)的管件。來回彎管子彎曲端中心線間的距離叫做來回彎的高度，用字母h表示。管道與不在同一平面上的接點連接時，一般需采用來回彎。、U形管是成正半圓形的管件。管子的兩端中心線間的距離d等于兩倍彎曲半徑R。U形管可代替兩個90彎頭。、弧形彎管是帶有三個彎曲角的管件。中間角一般成90，側角成135。弧形彎管用于繞過其它管子。2）彎管尺寸由管徑、彎曲角度和彎曲半徑三者確定。、彎曲角度根據(jù)圖紙和施工現(xiàn)場實際情況確定，然后制出樣板，照樣板煨制并按樣板檢查煨制管件彎曲角度是否符合要求。樣板可用圓鋼煨制，圓鋼的直徑根據(jù)所煨管徑的大小選用，10-14mm即可。、彎管的彎曲半徑既不能過大，也不能選得太小。因為彎曲半徑過大，不但用材料多，而且管子彎曲部分所占的地方也大，這樣會給管道裝配帶來困難；彎曲半徑選得太小時，彎頭背部管壁由于過分伸長而減薄，使其強度降低，而在彎頭里側管壁被壓縮，形成皺紋狀態(tài)。因此規(guī)定冷煨彎管的彎曲半徑應不小于管子外徑的4倍。、彎管時，彎頭里側的金屬被壓縮，管壁變厚；彎頭背面的金屬被拉伸、管壁變薄。彎曲半徑越小，彎頭背面管壁減薄就越嚴重，對背部強度的影響就越大。為了使管子彎曲后不致對原有的工作性能有過大改變，一般規(guī)定管子彎曲后，管壁減薄率不得超過15。管壁減薄率可按下式進行計算：式中A管子彎曲后外側母線處管壁的減薄率()；DW管子外徑(mm)；R彎管的彎曲半徑(mm)。(由上式可知,25的管子彎曲半徑不得小于70 mm, 20的管子彎曲半徑不得小于56 mm,但由于薄壁管一般達不到國標標準,所以該半徑尺寸應放大一些)、彎管時，由于管子彎曲段內(nèi)外側管壁厚度的變化，還使得彎曲段截面由原來的圓形變成了橢圓形。彎管斷面形狀的改變，會使管子的過流斷面面積減小，從而增加流體阻力，同時還會降低管子承受內(nèi)壓力的能力，因此，一般對彎管的橢圓率做以下規(guī)定：管徑小于或等于150mm時，橢圓率不得大于10；管徑小于或等于200mm時，橢圓率不得大于8。管道的橢圓率可按下式進行計算：式中T橢圓率()；d1最大橢圓變形處的長徑(mm)；d2最大橢圓變形處的短徑(mm)。煨制彎管一般不允許產(chǎn)生皺紋，如有個別起伏不平的地方，其高度亦不得大于以下規(guī)定：管徑小于或等于125mm時，不得超過4mm；管徑小于或等于200mm時，不得超過5mm。二、彎管計算及下料1）在進行彎管工作之前，必須先算出管子彎曲段的展開長度，并劃出彎曲的始點，以便彎曲后能得到正確的半成品件。2）90彎管的計算、90彎管在管道工程中應用最廣，其彎曲半徑因制作方法不同而異。對于冷煨彎管，常取R=(46)D。彎曲半徑確定以后，即可計算出彎曲部分的下料長度，如圖1-3所示。圖1-3 90彎臂、從圖中可知，管道彎曲后，其彎曲段的外弧、內(nèi)弧不是原來的直管實際長度，而只有彎管中心線的長度在彎曲前后不變，其展開長度等于原直管段長度?，F(xiàn)設彎曲段起止端點分別為a、b，當彎曲角為90時，管子彎曲段的長度正好是以r為半徑所畫圓的周長的1/4，其弧長用彎曲半徑來表示，即為弧長由上式可知，90彎管彎曲段的展開長度為彎曲半徑的157倍。若D=25 mm,取R=4D,則彎曲段a、b的長度=157 mm若D=20 mm,取R=4D,則彎曲段a、b的長度=125.6 mm3）在彎制U形彎、反向雙彎頭或方形伸縮器時，如以設計圖樣要求或?qū)嶋H測量得出的兩個相鄰90彎頭的中心距尺寸進行劃線煨制，那么彎成的兩個彎頭中心距將比原來的距離要大些，這是由于金屬管材加熱彎曲時產(chǎn)生延伸的結果。、下料時，應將兩個彎頭中心距減去這一延伸誤差，再劃出第二個彎頭中心線和加熱長度，這樣才能使兩個彎頭彎好后，中心線間的距離正好等于所需要的尺寸。延伸誤差如圖1-4所示，其數(shù)值可按下式進行計算：式中L延伸長度(mm)；R彎曲半徑(mm)；a第二個彎曲角的角度()。、U形彎劃線示意圖圖1-4 U形彎劃線示意圖1-第一個彎頭 2-規(guī)定的第二個彎頭中心線位置 3-實際第二個彎頭中心線位置4-第二個彎頭4）下面以方形伸縮器為例，說明彎管劃線下料計算方法。、已知方形伸縮器的尺寸單位為mm，管徑為DN25，彎曲半徑R=4DN=100mm。、若劃線在圖1-5b的直線上進行，并以左邊端點o為起點，由圖上可以看出Oa=1500R=1500100=1400mm；ab是彎曲部分，其弧長為ab=157R=157 X 100=157mm、從a到d由兩個反向90彎加一直管段bc組成，直管段bc的長度應減去延伸誤差L，則bc=21002RL、由式(14)可知L=100X(10.0087590)=2125mm；那么bc=2100210021.25=1878.75mm、依此類推，便可計算出各管段的下料長度。在實際工作中，煨制多個彎頭組成的管件時，劃線工作都分幾次去完成。首先在草圖上計算出各段下料長度，選取適當長度的直管；然后從一端開始逐個彎頭進行制作，在前一個彎頭制作好之后，再劃下一個，以便處理在彎管工作中的尺寸誤差。5）任意彎管的計算、任意彎管是指任意彎曲角度和任意彎曲半徑的彎管。這種彎管彎曲部分的展開長度可按下式進行計算：式中L彎曲部分的展開長度(mm)；a彎曲角度()； p圓周率；R彎曲半徑(MM)。、此外，任意彎管彎曲段展開長度的計算，還可按圖1-6及表1-1進行。表1-1任意彎管計算彎曲角度a半彎直長C彎曲長度L彎曲角度a半彎直長C彎曲長度L 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 303132 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 450008700175002610034900436005240061100699O0787O08750096201051011390122801316014050149401584016730176301853019440203402126022160230902400024930258702679O277302867O2962O30570315303249O3345O34430354103640037380383903939040400414100175003490052400698008730104701222013960157101745019200209402269024430261802793O2967031420331603491O366503840040140418904363045380471204887050610523605411O5585057600593406109O628306458O6632O68070698107156O73300750507679O7854 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 6263 64 65 66 6768 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 8182 83 84 85 86 87 88 89 90O424504348044520455704663047690487704985O5095O520505317O542905543O565705774058900600906128O624906370064940661806745O68720700207132O7265O739907536076730781307954O8098O82430839108540O8693O884709004091630932509484O965709827 100008029O8203O837808552O8727O890109076O925009425095990977409948101231029710472106471082110996111701134511519116941186812043122171239212566127411291513090132651343913614137881396314173143121448614661148351501015184153591553315708注：引用表中C、L值時，應乘以彎曲半徑R。、下面舉例說明表1-1的使用方法。已知圖1-7中彎頭的彎曲角度a=25，彎曲半徑R=500mm，安裝管段距轉角點M的距離為91lmm，取一根直管來煨制彎頭，試問應如何劃線?l 需加工的彎管端直管段長度b=911-CRl 查表1-1得，當a=25時，C=0.2216，L=0.4363；故CR為：0.2216R=0.2216500=111mml 因此，得b=911-111=800 mml 彎曲部分實際展開長度L=0.4363R=0.4363500=218 mml 根據(jù)計算出來的直管段長度b及彎曲部分展開長度L，便可進行劃線。如圖1-7b所示。6）其它彎管的計算、任意角度來回彎 任意角度來回彎分等彎曲半徑和不等彎曲半徑兩種。圖18為等彎曲半徑的任意角度來回彎。這種彎管具有彎曲半徑R、彎曲角度a、彎曲距離H、彎管長度A及直管長度L五個可變數(shù)據(jù)。在實際工作中，一般可根據(jù)設計或現(xiàn)場實際情況確定三個數(shù)據(jù)(H、R及a)，僅有兩個數(shù)據(jù)(L、A)需由計算確定。1-8帶等彎曲半徑的任意角度來回彎 圖1-9帶不等彎曲半徑的來回彎、L、A值的計算分兩種情況l 當H2R時來回彎展開總長度為。l 當H=2R時來回彎展開總長度仍為。圖19為不等彎曲半徑來回彎，其下料計算可按下述公式進行。彎管間直管段的長度彎管展開總長度、弧形彎管計算 弧形彎管也叫半圓彎、抱彎。常見弧形彎管的角度為45及60兩種，如圖110所示。l 45弧形彎下料總長度計算公式為式中L/彎曲件的展開總長度(mm)； R鼻尖彎的彎曲半徑(mm)； r膀彎的彎曲半徑(mm)； L鼻梁的直管段長度(mm)。l 60弧形彎管下料總長度計算公式為式中L/彎曲件的展開總長度(mm)； R彎曲半徑(mm)。7）下料、下料方式按表4執(zhí)行。表4 單位：mm管子規(guī)格Dw下料方式32108機械切管機133219鋸床鋸切、下料公差按下料工藝守則規(guī)定。管子對界處端面傾斜度（圖5），按表5規(guī)定。圖5表5 單位：mm管子公稱外徑DwfDw108手工焊0.8機械焊0.5108Dw1591.5159Dw2、切管機下料：按圖5測量管子端面傾斜度，機械切管機切刀要鋒利，建議按圖6磨刃，以保證管端毛刺能用銼刀輕輕或自行脫落。圖6、劃線：兩端要留機械加工余量的，按圖7劃長度線、倒角線。圖7注：鍋爐管子倒角130，表示倒角30，鈍邊1mm。見圖7所示。、確定用有芯還是無芯彎管：彎管半徑R越大，管子外徑Dw越小，壁厚S越大，越不易起皺，且較易保證橢圓度。同時滿足下列兩公式RRmin時，才可以采用無芯彎管。l 按內(nèi)壁不起皺條件確定無芯彎管的最小彎管半徑Rmin，適用于0.02Sx0.094。 公式四： Rxmin6.5(19Sx) 單位：mm。 式中： Rx相對彎管半徑，Rx=R/Dw； Sx相對壁厚， Sx=S/ Dw； S 管子壁厚，單位：mm； Dw管子外徑，單位：mm； R彎管半徑，單位：mm。l 按壁厚允許減薄量b，確定無芯彎管最小彎管半徑Rmin時用公式五計算。 公式五： Rmin 單位：mm。 式中：=ay ； ayJB/T 1611對應的橢圓度要求； bJB/T 1611對應的壁厚減薄量要求。 按公式四、公式五計算后，取兩式中數(shù)值較大的值。l 用以上兩公式計算比較繁瑣，根據(jù)我公司經(jīng)驗下列彎管要用有芯彎制。1084、4.5、6、7/R400； 894.5/R300；833.5、4/R250； 763.5/R300；603.5/R200、300；l 當管子外徑Dw108時，我公司用中頻加熱彎管機彎管。目前可彎管子規(guī)格如下： Dw：133，159，168，219，245，273，325，351，377，406，426，450，480，500，530，610，630。 S：850。 R2.5 Dw6 Dw、彎管回彈量：管子彎曲過程是塑性變形，但伴有彈性變形過程，外力除去后，管子彎曲半徑增大，角度增加。由于管子硬度，外徑公差及壁厚不一，難于一次調(diào)整出回彈量，理論計算公式為：公式八：式中： 機床應調(diào)角度； 圖紙要求角度； 管子材料的屈服強度； 彈性模數(shù)； 相對強化系數(shù)； 管子截面形狀系數(shù)； 相對彎管半徑，； 上述計算繁瑣，也不可能測量每根管子的各種參數(shù)，一般都是按下列推薦值試彎后確定（回彈量）： Dw76 83Dw108 133Dw159 一般以角度超彎容易校正，另外隨著彎管內(nèi)應力的釋放，比較容易達到圖紙的要求。三、彎管制作工藝流程彎管制造工藝流程示意圖兩頭加長材料驗收HW劃線（鋼印移植）下 料彎 管加工坡口一端或兩端加長劃管端切割線管端加工切割加長部分校 正油漆、包裝檢驗（Dw60須通球） 注：1.Dw133mm的鋼管需做鋼印移植； 2.合金材料需做光譜檢驗。四、常用煨管設備1）管子煨彎分冷煨和熱煨兩種。冷煨是在常溫下對管子進行彎曲，既不需往管內(nèi)灌砂，也不需對煨彎管段進行加熱，便于操作，省人力、物力。鍍鋅鋼管、不銹鋼管及銅、鉛管等有色金屬管彎頭采用這種方法煨制最為適宜。2）冷煨彎管必須依靠機具來加工。常用冷煨彎管設備有：手動彎管器、電動彎管機和液壓彎管機等。采用冷報彎膏機，一般可煨制公稱直徑不超過250mm的彎頭。當煨制大直徑厚壁管道時，常采用中頻彎管機。3）采用冷煨彎管設備進行彎管時，彎頭的彎曲半徑不應小于管子公稱直徑的4倍。當用中頻彎管機進行彎管，彎頭的彎曲半徑只需不小于管子公稱直徑的15倍。4）金屬管道具有一定的彈性。在冷煨過程中，當施加在管子上的外力撤除后，彎頭會彈回一個角度。彈回角度的大小與管子的材質(zhì)、管壁厚度及彎曲半徑的大小等因寒有關；對于一般冷煨彎曲半徑為4倍管子公稱直徑的碳素鋼管，彈回角度大約為35。因此，在控制彎曲角度時，應考慮增加這一彈回的角度。5）手動彎管器煨管、手動彎管器分攜帶式和固定式兩種。可以煨制公稱直徑不超過25mm的管子，一般需備有幾對與常用管子外徑相應的胎輪。、攜帶式手動彎管器結構如圖1-12所示。這種彎管器由帶彎管胎的手柄和活動擋板等部件組成。操作時，將所煨管子放在彎管胎槽內(nèi)，一端固定在活動擋板上，推動手柄，便可將管子彎曲到所需要的角度。這種彎管器的特點是輕巧靈活，可以在任何場合下進行煨彎作業(yè)，最適宜于電器儀表等配管。圖1-12攜帶式手動彎管器1-活動擋板2-彎管胎3-連板4-偏心弧形槽5-離心臂卜手柄、固定式手動彎管器結構如圖1-13所示。它是目前施工中自制的一種常用手動彎管器。這種彎管器由定胎輪3、動胎輪2和推架等構件組成，胎輪的邊緣都有向里凹陷的半圓槽，半圓槽直徑與被彎曲管子的外徑相符合。煨管時，先根據(jù)所煨管子的外徑和彎曲半徑，選用合適的胎輪，把定胎輪用銷子固定在操作平臺上，動胎輪插在推架上，把要彎曲的管子放在定胎輪和動胎輪之間的凹槽內(nèi)，一端固定在管子夾持器內(nèi)，然后推動手柄，繞定胎輪旋轉，直到彎成所需要的角度為止。圖1-13固定式手動彎管器1-手柄2-動胎輪3-定胎輪4-管子夾持器6）電動彎管機煨管、目前，常見的電動彎管機有WA27-60型、WB27108型及WY27159型等幾種。WA27-60型能彎曲外徑2560mm的管子；WB27108型能彎曲外徑38-108mm的管子；WY27159型能彎曲外徑51159mm的管子。圖114電動彎管機1-管子 2-彎管模 3-U型管卡 4-導向模 5-壓緊模、煨管時，先把要彎1曲的管子沿導向模放在彎管模和壓緊模之間，調(diào)整導向模，使管子處于彎管模和壓緊模的公切線位置，并使起彎點對準切點，再用U型管卡將管端卡在彎管模上，然后起動電動機開始煨管，使彎管模和壓緊模帶著管子一起繞彎管模旋轉，到所需彎曲角度后停車，拆除U型管卡，松開壓緊模，取出彎管。、在使用電動彎管機煨管時，所用的彎管模、導向模和壓緊模，必須與被彎曲管子的外徑相符，以免煨完后彎管質(zhì)量不符合要求。、當被彎曲管子外徑大于60mm時，必須在管內(nèi)放置彎曲心棒。心棒外徑比管子內(nèi)徑小1-1.5mm，放在管子起彎點稍前處；心棒的圓錐部分轉為圓柱部分的交線要放在管子的起彎面上。如圖1-15所示。心棒伸出過前，煨彎時會使心棒開裂；心棒伸出過后，又會使煨出來的彎管產(chǎn)生過大的圓度。心棒的正確位置可用試驗方法獲得。凡使用心棒煨管時，在煨管前應將被煨管子管腔內(nèi)的雜物清除干凈，有條件時可在管子內(nèi)壁涂少許機油，用以減小心棒與管壁的摩擦。圖1-15彎曲心棒的放置位置1-拉桿 2-心棒 3-管子的開始彎曲面7）液壓彎管機煨管、液壓彎管機主要由頂胎和管托兩部分組成。頂胎的作用和電動彎管機的彎管模作用相同。管托的作用及形狀和電動彎管機上的壓緊模一樣。圖1-16為液壓彎管機外形。圖1-16液壓彎管機1-頂胎 2-管托 3-液壓缸、使用這種彎管機液壓煨管時，先把頂胎退至管托后面，再把管子放在頂胎與管托的弧形槽中，并使管子彎曲部分的中心與頂胎的中點對齊，然后開動機器，將管子彎成所需要的角度。彎曲后，開倒車把頂胎退回到原來位置，取出煨好的彎管，檢查角度。若角度不足，可繼續(xù)進行彎曲。、這種彎管機胎具簡單、輕便、動力大，可以彎曲直徑較大的管子。但是，在彎曲直徑較大的管子時，彎管斷面往往變形比較嚴重。因此，一般只用于彎曲外徑不超過44.5mm的管子。、使用這種彎管機煨管時，每次彎曲的角度不宜超過90。操作中還需注意把兩個管托間的距離最好調(diào)到剛好讓頂胎通過。太小時，會造成頂胎頂在管托上，損壞彎管機；太大時，則在彎曲時管托之間的管段會產(chǎn)生彎曲變形，一向彎管質(zhì)量。8）中頻彎管機、中頻彎管機是采用中頻電能感應對管子進行局部環(huán)狀加熱，同時用機械拖動管子旋轉，噴水冷卻，使彎管工作連續(xù)不斷地協(xié)調(diào)進行。采用這種管機，可以彎制f32510mm的彎頭，彎曲半徑為管子公稱直徑的1.5倍，比焦碳加熱熱煨彎管提高工效近10倍。與常用冷煨彎管設備比較，這種彎管機具有占地少、造價低，不需要昂貴的模具，彎曲半徑調(diào)整方便等優(yōu)點。其結構如圖1-17所示。圖1-7中頻彎管機1-減速機 2-電動機 3-管子 4-支撐滾輪 5-加熱圈 6-加熱區(qū) 7-夾頭 8-轉臂、彎管時，先清除待彎鋼管表面的浮銹及臟物，將與所彎管子規(guī)格相符的管子夾頭裝在轉臂上，并調(diào)整夾頭中心線至所需彎曲半徑的位置，然后加以固定；然后，調(diào)整支撐滾輪的位置，使被彎曲管子的中心線至轉臂軸中心的距離等于彎曲半徑。調(diào)節(jié)支撐滾輪及托架的高低，使彎管的中心線與夾頭中心在同一平面內(nèi)，并與轉臂平面平行；將鋼管穿入加熱圈，并夾緊在夾頭中；調(diào)節(jié)加熱圈，使其內(nèi)側與鋼管外表面間間隙一致。開啟中頻機組進行加熱，當管子被加熱到9501000(呈橙黃色)時，立即啟動電動機進行彎管；同時打開冷卻水閥門，對局部部位噴水冷卻。在彎管時，如管子溫度偏高，可適當加快轉臂轉速；反之，則調(diào)慢轉臂轉速，使鋼管的加熱區(qū)始終保持同一溫度。當彎至所需角度時，停止加熱，同時停止電動機（但在彎管中途不得停止），并澆水繼續(xù)冷卻，使彎管冷卻至常溫為止，取出彎管，檢查彎曲角度和質(zhì)量是否符合要求。易安防提供