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  • 管件的定义认识及工艺

    时间:2011-09-23 10:46 作者: 点击:
    螺旋钢管

    a.变直径管件:指管端或管上某一部分直径减小;
    b.变壁厚的管件:指沿管子长度方向使壁厚发生变化;
    c.改变断面的管件:根据要求,将圆形断面变为方形、椭圆形、多边形等等;
    d.弯曲管件:我们接触比较多的,就是将直管变为不同曲率半径的弯管,如弯头、弯管等等;
    e.带凸缘和圆缘的管件:前者指管子端部向内侧或外侧凸,后者指在管的圆周方向形成隆起的或凹槽的管件;
    f.带卷边和封底类的管件:增加管端总强度向管的外侧或内侧卷边或将管件端部封住的管件;
    g.扩径管件:按照要求将管件端部或某部位扩大形成各种形状的管件;
    管件的加工方法有很多种。很多还属于机械加工类的范畴,用的最多的是冲压法、锻压法、滚轮加工法、滚轧法、鼓胀法、拉伸法、弯曲法、和组合加工法。管件加工是机加工和金属压力加工的有机结合。
      现在举例说明一下:
    锻压法:用型锻机将管子端部或一部分予以冲伸,使外径减少,常用型锻机有旋转式、连杆式、滚轮式。
    冲压法:在冲床上用带锥度的芯子将管端扩到要求的尺寸和形状。
    滚轮法:在管内放置芯子,外周用滚轮推压,用于圆缘加工。
    滚轧法:一般不用芯轴,适合于厚壁管内侧圆缘。
    弯曲成形法:有三种方法较为常用,第一种方法叫伸展法,另一种方法叫冲压法,三种是大家较为熟悉的滚轮法,有3-4个辊,两个固定辊,一个调整辊,调整固定辊距,成品管件就是弯曲的。这种方法应用的较广,若生产螺旋管,曲率还可增大。
    鼓胀法:第一种是在管内放置橡胶,上方用冲子压缩,使管子凸出成形;第二种方法是液压鼓胀成形,在管子中部充入液体,靠液体压力把管子鼓成所需要的形状,像我们常用的波纹管的生产大部分用的是这种方法。
      总之管件用途广泛,种类繁多。日本生产方法都是特许的,有的管件生产方法和工艺都申报了专利,管件专利很多,大多是组合加工。我国的管件加工差距很大,举个例子:自行车用的三通四通,在国外早在四五年就采用鼓胀成形的管头,而我国的厂家到现在可能还在用焊接的方法。人们几乎不认识这种事物,很难接受新事物,即使有,厂家也不一定愿意改变这种工艺。我国在管件这方面发展得很慢,比较落后。
      下面讲一下用于管路连接的管件,如:弯头、大小头、三通、管帽、弯管等。这些管件主要用在石油、化工、电力、造船、建筑行业等领域。比如:室内采暖管道有的要异径连接,有的要转向连接,有的要分流连接,它们分别可采用大小头(国外叫异径管)、弯头和三通管件。当然这些有的是铸件,有的是由管子做原料通过加工的方法生产。
      首先我来介绍弯头。弯头现在国际通用的标准是美国的国家标准ANSIB16.9和16.28。该标准的外径尺寸范围是1/2″~ 80″,一般24″以内的都是用无缝钢管为原材料,26″到80″的都是用钢板冲压以后再焊接。壁厚最大可达60mm,最小到1.24mm。钢种用的最多的是碳素钢(20#)、合金钢和不锈钢,共24个钢种。锅炉上用的CrMo钢像15Cr,用量比较大。三通,外径范围在2.5″-60″,从26″-60″为焊接三通。壁厚28-60mm。大小头规格范围,常规上先说大头规格,再说小头规格,大头最小0.75″,小头最小0.5″,大头最大60″,小头最大48″,20-60″为焊接的,壁厚2.8-4.5mm。
      下面我来讲一下弯头的分类方法,按它的曲率半径来分,可分为长半径弯头和短半径弯头。长半径弯头指它的曲率半径等于1.5倍的管子外径,即R=1.5D。短半径弯头指它的曲率半径等于管子外径,即R=D。式中的D为弯头直径,R为曲率半径。若按压力等级来分,大约有十七种,和美国的管子标准是相同的,有:Sch5s、Sch10s、Sch10、Sch20、Sch30、Sch40s、STD、Sch40、Sch60、Sch80s、XS;Sch80、Sch100、Sch120、Sch140、Sch160、XXS,其中最常用的是STD和XS两种。按弯头的角度分,有45o弯头,有90o弯头和180o弯头。这样一来弯头的种类是很多的,定货时定单常采取如下表示方法:如"LR STD 90o 8",表示长半径,压力等级为STD,90o的8"弯头;又如,"SR XS 45o 4"表示短半径,压力等级为XS,45o的4"弯头。以上为弯头的大概分类情况。
      三通,一般有两种。三个口直径相等的为等直径三通,两端直径相同,但汇流端直径与其它两个直径不同称为异径三通。表示方法如下:对于等径三通,比如"T3"三通则表示外径是3英寸的等径三通。对于异径三通,比如"T4×4×3.5"表示同径为四英寸异径为3.5英寸的异径三通。压力等级和弯头的压力等级都是一样的,其规格范围也是一样的。
    大小头,也是这个分法。大小头的表示方法是大头直径乘以小头直径,例如"8×6"表示大头直径是8英寸,小头直径是6英寸的大小头。
      管件的技术要求有下几点:
      几何尺寸包括外径、内径、壁厚。还要求控制曲率半径。比如半径长度为1.5D,那么曲率半径必须在所要求的公差范围之内。由于这些管件大多数用于焊接,为了提高焊接质量,端部都车成坡口,留一定的角度,带一定的边,这一项要求也比较严,边多厚,角度为多少和偏差范围都有规定,几何尺寸上比管件多了很多项。表面质量和机械性能基本和管子是一样的。为了焊接方便,和被连接的管子的钢种是相同的。第四,就是所有的管件都要经过表面处理,把内外表面的氧化铁皮通过喷丸处理喷掉,再涂上防腐漆。这既是为了出口需要,再者,在国内也是为了方便运输防止锈蚀氧化,都要做这方面的工作。第五,就是对包装的要求,对于小管件,如出口,就需要做木箱,大约1立方米,规定这种箱子中的弯头数量大约不能超过一吨,该标准允许套装,即大套小,但总重量一般不可超过1吨。对于大件就要单个包装,像24″的就必须单个包装。另外就是包装标记,标记是要注明尺寸、钢号、批号、厂家商标。在管件上要打上钢印,并附有装箱单和质保书等文件。
      下面我在谈一哈管件生产的工艺流程。以弯头为倒,若做长半径弯头,要先选定规格,提出管料。扩径率,通过理论计算,一般扩径率在33%-35%之间,倒推回去。短半径219mm的一般的扩径率为50%。选好原料后,按弯头规格下料,再考虑曲率半径, 比如,90°的弯头,通过其曲率可以算出下多长料可加工出90°的弯头。通过理论计算可算出,然后以该长度为定尺进行切断。最后把料进行热推制。推制机大家可能都看过,实际很简单。它是一个牛角状芯头或芯棒,芯棒由细变粗,推制过程是一个扩径带弯曲的过程。后边有支撑,把下料管段穿入芯棒,后边有一牌坊架将芯棒固定。中间有一小车,小车有的通过液压传动,有的通过机械传动即丝杠传动,然后往前推小车。小车推着管子顺着芯棒往前走,芯棒外有一个感应圈,把管子加热,加热好,然后小车把管子推下,就加工好一个。推好后,弯头要就此热状态下进行整形。因为有的弯头处理不当后,就会扭曲,这是不允许的。另外,推头后一般都是前端外径大,要通过整形模进行整形。整形模实际上是一个压力机,要有一套模具,两个半圆弧,上下各一个。整形后的外径就达到了成品的尺寸要求了。壁厚就以来料的壁厚进行控制。弯头和管子的壁厚公差都是相同的,均为±12.5%。在推制过程中,正常情况下壁厚不应当发生变化,但如果因为工具原因,有的地方会发生减壁现象,所以一般提料时,壁厚要加一些余量,如弯头是8.18mm的壁厚,一般都提8.5mm左右的管子,防止在推制时由于局部减厚而超差。整好形后,弯头的外径、壁厚尺寸都达到了要求。下面就进行精整工序,经过喷丸处理,把弯头内外表面的氧化铁皮去除,把两端进行坡口处理以便于焊接。再经过检查、打钢字、喷涂漆、包装等工序后,就可以出厂了。以上是24″以下以无缝钢管作为原料的弯头生产方法,超过24″以后即600mm以上的,最大弯头在2.032米~2.80米之间,是用钢板做的。把钢板按要求裁成料后,像UOE成型,也是通过冲模冲压冲成圆形。有两半然后再拼合、焊接。由于焊缝的存在,所以要进行无损探伤。由于有焊接应力的存在,所以还要进行热处理。焊接弯头多了两道工序:一是探伤,一是热处理。其他程序相同。
      三通的生产工艺基本是一样。要根据三通的不同规格进行下料。下料后先要喷砂,要在成形前将表面的氧化铁皮去除。成形则采用液压鼓胀法成形。有模具,模具底部平直,上边有凸缘孔。将管子放入后,管子用液压缸固定,两边充入液体向内凸胀,把管挤成"凸"字形,再把凸起处从适当位置切除,也打成坡口。它要经过两次喷丸处理。由于加工过程中,有加工硬化,所以也需要热处理。管件的生产工艺流程就是这些情况。
      需要再说明的是切断,要求一定采用切管机,再有锯床,大一些的规格就采用火焰切割。无论采用什么方法,一定要保证管端平直、无毛刺、定尺准确。否则,在推制过程中,管端容易破裂。推制这方面的技术问题,再于工具设计。若设计的好,推出来的型比较正,基本符合要求。有的废品较多,主要是由于工具问题。设计主要是凭经验。还需要有经验的工人不断修磨,才能投入正常使用。工具很重要。另外,推制现在都采用液压的推制方法。液压推制速度可调。大弯头与小弯头的推制速度是不同的,加热速度也不相同。另外用液压推制的变形也比较平稳。现在机械推制的方法已经不很多了,加热也比较重要。老式的加热采用煤气炉,把管子加热,现在都改用中频加热。约在70年代以后我国的这种加热方式才过关。这种方法温度比较好控制,加热也比较均匀。通过调节线圈的个数来控制加热温度。若是烧咀,就不太好控制。另外推制前要预热。芯棒预热后再固定管子。中频加热技术的采用对弯头生产是很大的进步,产量、质量都有很大提高。

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