金属煨管及弯管计算

金属煨管及弯管计算一、弯管的一般知识1）弯管的主要形式：各种角度的弯头、U形管、来回弯（或称乙字弯）和弧形 弯管等，如图11所示。图1-1弯管的主要形式 、弯头是带有一个任意弯曲角的管件，它被用在管子的转弯处。弯头的弯曲半径用R表示。R较大时，管子的弯曲部分就较大，弯管就比较 平滑；R较小时，管子的弯曲部分就较小，弯得就较急。 、来回弯是带有两个弯曲角（一般为135 ）的管件。来回弯管子弯曲端中心线间的距离叫做来回弯的高度，用字母h表示。管道与不在同一 平面上的接点连接时，一般需采用来回弯。 、U形管是成正半圆形的管件。管子的两端中心线间的距离d等于两倍弯曲半径R。U形管可代替两个90弯头。 、弧形弯管是带有三个弯曲角的管件。中间角一般成 90。，侧角成135。弧形弯管用于绕过其它管子。2）弯管尺寸由管径、弯曲角度和弯曲半径三者确定。 、弯曲角度根据图纸和施工现场实际情况确定，然后制出样板，照样板 煨制并按样板检查煨制管件弯曲角度是否符合要求。样板可用圆钢煨 制，圆钢的直径根据所煨管径的大小选用，10-14mm即可。 、弯管的弯曲半径既不能过大，也不能选得太小。因为弯曲半径过大，不但用材料多，而且管子弯曲部分所占的地方也大，这样会给管道装 配带来困难；弯曲半径选得太小时，弯头背部管壁由于过分伸长而减 薄，使其强度降低，而在弯头里侧管壁被压缩，形成皱纹状态。因此 规定冷煨弯管的弯曲半径应不小于管子外径的4倍。 、弯管时，弯头里侧的金属被压缩，管壁变厚；弯头背面的金属被拉伸、管壁变薄。弯曲半径越小，弯头背面管壁减薄就越严重，对背部强度 的影响就越大。为了使管子弯曲后不致对原有的工作性能有过大改 变，一般规定管子弯曲后，管壁减薄率不得超过15%。管壁减薄率 可按下式进行计算：R + w2x 100监式中A管子弯曲后外侧母线处管壁的减薄率(%)；DW管子外径(mm)；R弯管的弯曲半径(mm)。(由上式可知,0 25的管子弯曲半径不得小于70 mm, 0 20的管子弯曲半径 不得小于56 mm,但由于薄壁管一般达不至U国标标准，所以该半径尺寸应方攵 大一些) 、弯管时，由于管子弯曲段内外侧管壁厚度的变化，还使得弯曲段截面 由原来的圆形变成了椭圆形。弯管断面形状的改变，会使管子的过流 断面面积减小，从而增加流体阻力，同时还会降低管子承受内压力的 能力，因此，一般对弯管的椭圆率做以下规定：管径小于或等于150mm 时，椭圆率不得大于10%；管径小于或等于200mm时，椭圆率不得 大于8%。管道的椭圆率可按下式进行计算：T = d 1 - d 2 x 100a为1式中T椭圆率(%)；d1最大椭圆变形处的长径(mm)；d2最大椭圆变形处的短径(mm)。煨制弯管一般不允许产生皱纹，如有个别起伏不平的地方，其高度 亦不得大于以下规定：管径小于或等于125mm时，不得超过4mm；管径小于或等于 200mm 时，不得超过 5mm。二、弯管计算及下料1)在进行弯管工作之前，必须先算出管子弯曲段的展开长度，并划出弯曲的始点，以便弯曲后能得到正确的半成品件。2)90弯管的计算 、90弯管在管道工程中应用最广，其弯曲半径因制作方法不同而异。对于冷煨弯管，常取R=(46)D。弯曲半径确定以后，即可计算出弯 曲部分的下料长度，如图1-3所示。双 图1-3 90弯臂 、从图中可知，管道弯曲后，其弯曲段的外弓瓜、内孤不是原来的直管实际长度，而只有弯管中心线的长度在弯曲前后不变，其展开长度等于 原直管段长度。现设弯曲段起止端点分别为a、b，当弯曲角为90 时，管子弯曲段的长度正好是以r为半径所画圆的周长的1/4,其弓瓜 长用弯曲半径来表示，即为弧,长 ab = 2 火=1.57R4由上式可知，90弯管弯曲段的展开长度为弯曲半径的1. 57倍。若D=25 mm,取R=4D,则弯曲段a、b的长度=157 mm若D=20 mm,取R=4D，则弯曲段a、b的长度=125.6 mm3) 在弯制U形弯、反向双弯头或方形伸缩器时，如以设计图样要求或实际测量得出的两个相邻90弯头的中心距尺寸进行划线煨制，那么弯成的 两个弯头中心距将比原来的距离要大些，这是由于金属管材加热弯曲时 产生延伸的结果。 、下料时，应将两个弯头中心距减去这一延伸误差，再划出第二个弯 头中心线和加热长度，这样才能使两个弯头弯好后，中心线间的距 离正好等于所需要的尺寸。延伸误差如图1-4所示，其数值可按下 式进行计算:(AL = R tg一 A-0.00875a)式中AL延伸长度(mm)；R弯曲半径(mm)；a第二个弯曲角的角度( )。 、U形弯划线示意图图1-4 U形弯划线示意图1-第一个弯头2-规定的第二个弯头中心线位置3-实际第二个弯头中心线位置4-第二个弯头4) 下面以方形伸缩器为例，说明弯管划线下料计算方法。、已知方形伸缩器的尺寸单位为mm,管径为DN25 ,弯曲半径R=4DN=100mm。 、若划线在图1-5b的直线上进行，并以左边端点o为起点，由图上可以看出Oa=1500R=1500100=1400mm； ab是弯曲部分，其孤长为 ab=1. 57R=1. 57 X 100=157mm 、从a到d由两个反向90弯加一直管段bc组成，直管段bc的长度应减去延伸误差L，则bc=21002RAL 、由式(14)可知 L=100X(10.00875X90)=21. 25mm；那么 bc=21002X 10021.25=1878.75mm 、依此类推，便可计算出各管段的下料长度。在实际工作中，煨制多个弯头组成的管件时，划线工作都分几次去完成。首先在草图上计算出 各段下料长度，选取适当长度的直管；然后从一端开始逐个弯头进行 制作，在前一个弯头制作好之后，再划下一个，以便处理在弯管工作 中的尺寸误差。5) 任意弯管的计算 、任意弯管是指任意弯曲角度和任意弯曲半径的弯管。这种弯管弯曲部分的展开长度可按下式进行计算：naRL =0.01745aR 180式中L弯曲部分的展开长度(mm)；a弯曲角度( )；兀圆周率；R弯曲半径(MM)。 、此外，任意弯管弯曲段展开长度的计算，还可按图1-6及表1-1进行。表1-1任意弯管计算弯曲角度a半弯直长C弯曲长度L10. 00870. 017520. 01750. 034930. 02610. 052440. 03490. 069850. 04360. 087360. 05240. 104770. 06110. 122280. 06990. 13969O. 07870. 157110O. 08750. 1745110. 09620. 1920120. 10510. 2094130. 11390. 2269140. 12280. 2443150. 13160. 2618160. 14050. 2793170. 1494O. 2967180. 15840. 3142190. 16730. 3316200. 17630. 3491210. 1853O. 3665220. 19440. 3840230. 20340. 4014240. 21260. 4189250. 22160. 4363260. 23090. 4538270. 24000. 4712280. 24930. 4887弯曲角度a半弯直长C弯曲长度L46O. 42450. 8029470. 4348O. 8203480. 4452O. 8378490. 45570. 8552500. 4663O. 8727510. 4769O. 8901520. 48770. 9076530. 4985O. 925054O. 50950. 942555O. 52050. 9599560. 53170. 977457O. 54290. 9948580. 55431. 012359O. 56571. 0297600. 577410472610. 58901. 0647620. 60091. 0821630. 61281. 099664O. 62491. 1170650. 63701. 1345660. 64941. 1519670. 66181. 1694680. 67451. 186869O. 68721. 2043700. 70021. 2217710. 71321. 239272O. 72651. 256673O. 73991. 2741290. 25870. 5061740. 75361. 2915300. 26790. 5236750. 76731. 309031O. 27730. 5411760. 78131. 3265320. 2867O. 5585770. 79541. 343933O. 29620. 576078O. 80981. 361434O. 30570. 593479O. 82431. 3788350. 31530. 6109800. 83911. 3963360. 3249O. 6283810. 85401. 417337O. 33450. 645882O. 86931. 431238O. 3443O. 663283O. 88471. 4486390. 3541O. 6807840. 90041. 4661400. 36400. 6981850. 91631. 4835410. 37380. 7156860. 93251. 5010420. 3839O. 7330870. 94841. 5184430. 39390. 750588O. 96571. 5359440. 40400. 7679890. 98271. 5533450. 4141O. 7854901. 0001. 5708注：引用表中C、L值时，应乘以弯曲半径R。 、下面举例说明表1-1的使用方法。已知图1-7中弯头的弯曲角度 a=25，弯曲半径R=500mm，安装管段距转角点M的距离为91lmm， 取一根直管来煨制弯头，试问应如何划线？需加工的弯管端直管段长度b=911-CR 查表 1-1 得，当 a=25 时，C=0.2216，L=0.4363；故 CR 为： 0.2216R=0.2216X500=111mm 因此，得 b=911-111=800 mm 弯曲部分实际展开长度L=0.4363R=0.4363 X 500=218 mm 根据计算出来的直管段长度b及弯曲部分展开长度L，便可进 行划线。如图1-7b所示。6）其它弯管的计算 、任意角度来回弯 任意角度来回弯分等弯曲半径和不等弯曲半径两种。图18为等弯曲半径的任意角度来回弯。这种弯管具有弯曲半径R、弯曲角度a、弯曲距离H、弯管长度A及直管长度L五个可变数据。在实际工作中，一般可根据设计或现场实际情况确定三个数据 （H、R及a），仅有两个数据（L、A）需由计算确定。1-8带等弯曲半径的任意角度来回弯图1-9带不等弯曲半径的来回弯 、L、A值的计算分两种情况当H尹2R时H - aL 二-2Rtgsin a2A = H + 2Rtg atgaT兀Ra来回弯展开总长度为L + 9。 当H=2R时/2 R HL =IgaIga2 RHa = sin asin aL + 兀Ra 来回弯展开总长度仍为乙90。图19为不等弯曲半径来回弯，其下料计算可按下述公式进行。1 + R2 )xK1 一 cos a )H - R1 R+ A sin a弯管间直管段的长度 :.（A2 + H2 （R 弯管展开总长度L =器如 + R2 )+ L = SEW + R2 )+A2+ H 2-2 H (R + R )、弧形弯管计算弧形弯管也叫半圆弯、抱弯。常见弧形弯管的角度为45。及60。两种，如图1 10所示。 45 弧形弯下料总长度计算公式为L =L(R + r)+ 2 L2式中L/弯曲件的展开总长度（mm）；R鼻尖弯的弯曲半径（mm）；r膀弯的弯曲半径（mm）；L 鼻梁的直管段长度（mm）。60 弧形弯管下料总长度计算公式为L = 4 兀 R3式中L/弯曲件的展开总长度（mm）；R弯曲半径（mm）。7）下料 、下料方式按表4执行。表4 单位：mm管子规格Dw w下料方式(p 32q 108机械切管机(p 133p 219锯床锯切 、下料公差按下料工艺守则规定。管子对界处端面倾斜度W （图5），按表5规定。图5表5单位：mm管子公称外径DwfD 108手工焊0.8机械焊0.5108VD 1591.5159VDWRmin时，才可以采用无芯弯管。按内壁不起皱条件确定无芯弯管的最小弯管半径Rmin，适用于0.02WS V0.094。公式四：式中:R . N6.5X (1 9XS ) 单位：mm。Rx一相对弯管半径，Rx=R/Dw；Sx一相对壁厚，Sx=S/ Dw；S一管子壁厚，单位：mm；D 一管子外径，单位：mm； wR一弯管半径，单位：mm。按壁厚允许减薄量b，确定无芯弯管最小弯管半径Rmin时用公式五计算。公式五:式中：R N_口单位:mm。minb_1 - SK a ；ayJB/T 1611对应的椭圆度要求；bJB/T 1611对应的壁厚减薄量要求。按公式四、公式五计算后，取两式中数值较大的值。用以上两公式计算比较繁琐，根据我公司经验下列弯管要用有芯弯制。 108X4、4.5、6、7/R400； 89X4.5/R300； 83X3.5、4/R250； 76X3.5/R300； 60X3.5/R200、300；当管子外径Dw108时，我公司用中频加热弯管机弯管。目前可弯管子规格如下：D : 133, 159, 168, 219, 245, 273, 325, 351, 377, 406, w426, 450, 480, 500, 530, 610, 630。S： 850。RN2.5 D 6 D、弯管回弹量：管子弯曲过程是塑性变形，但伴有弹性变形过程，外力 除去后，管子弯曲半径增大，角度增加。由于管子硬度，外径公差及 壁厚不一，难于一次调整出回弹量，理论计算公式为：a公式八：a =.七口i i 2mo R-E式中：m = K1 + 2Rxa i 机床应调角度;a 一图纸要求角度;5，一管子材料的屈服强度；E 一弹性模数；K 0 相对强化系数；K1一管子截面形状系数；Rx 一相对弯管半径，R = % ；上述计算繁琐，也不可能测量每根管子的各种参数，一般都是按下列推荐值试弯后确定Aa （回弹量）：DW? 76Aa = 2。3。 83 VD W? 108 Aa = 4。5。 133VD W? 159 Aa = 4.5。5.5。一般以角度超弯容易校正，另外随着弯管内应力的释放，比较容易达到图纸的要求。三、弯管制作工艺流程弯管制造工艺流程示意图注：1.DwN133mm的钢管需做钢印移植;2.合金材料需做光谱检验。四、常用煨管设备1）管子煨弯分冷煨和热煨两种。冷煨是在常温下对管子进行弯曲，既不需往管内灌砂，也不需对煨弯管段进行加热，便于操作，省人力、物力。镀锌 钢管、不锈钢管及铜、铅管等有色金属管弯头采用这种方法煨制最为适宜。2）冷煨弯管必须依靠机具来加工。常用冷煨弯管设备有：手动弯管器、电动 弯管机和液压弯管机等。采用冷报弯膏机，一般可煨制公称直径不超过 250mm的弯头。当煨制大直径厚壁管道时，常采用中频弯管机。3）采用冷煨弯管设备进行弯管时，弯头的弯曲半径不应小于管子公称直径的 4倍。当用中频弯管机进行弯管，弯头的弯曲半径只需不小于管子公称直 径的1. 5倍。4）金属管道具有一定的弹性。在冷煨过程中，当施加在管子上的外力撤除后， 弯头会弹回一个角度。弹回角度的大小与管子的材质、管壁厚度及弯曲半 径的大小等因寒有关；对于一般冷煨弯曲半径为4倍管子公称直径的碳素 钢管，弹回角度大约为3。5。因此，在控制弯曲角度时，应考虑增加 这一弹回的角度。5）手动弯管器煨管 、手动弯管器分携带式和固定式两种。可以煨制公称直径不超过25mm的管子，一般需备有几对与常用管子外径相应的胎轮。 、携带式手动弯管器结构如图1-12所示。这种弯管器由带弯管胎的手柄和活动挡板等部件组成。操作时，将所煨管子放在弯管胎槽内，一 端固定在活动挡板上，推动手柄，便可将管子弯曲到所需要的角度。 这种弯管器的特点是轻巧灵活，可以在任何场合下进行煨弯作业，最 适宜于电器仪表等配管。图1-12携带式手动弯管器1-活动挡板2-弯管胎3-连板4-偏心弧形槽5-离心臂卜手柄 、固定式手动弯管器结构如图1-13所示。它是目前施工中自制的一种 常用手动弯管器。这种弯管器由定胎轮3、动胎轮2和推架等构件组 成，胎轮的边缘都有向里凹陷的半圆槽，半圆槽直径与被弯曲管子的外径相符合。煨管时，先根据所煨管子的外径和弯曲半径，选用合适 的胎轮，把定胎轮用销子固定在操作平台上，动胎轮插在推架上，把 要弯曲的管子放在定胎轮和动胎轮之间的凹槽内，一端固定在管子夹 持器内，然后推动手柄，绕定胎轮旋转，直到弯成所需要的角度为止。图1-13固定式手动弯管器1-手柄2-动胎轮3-定胎轮4-管子夹持器6）电动弯管机煨管 、目前，常见的电动弯管机有WA27-60型、WB27108型及WY27159 型等几种。WA27-60型能弯曲外径2560mm的管子；WB27108型能 弯曲外径38-108mm的管子；WY27159型能弯曲外径51159mm的 管子。图 114电动弯管机1-管子2-弯管模3-U型管卡4-导向模5-压紧模 、煨管时，先把要弯1曲的管子沿导向模放在弯管模和压紧模之间，调 整导向模，使管子处于弯管模和压紧模的公切线位置，并使起弯点对 准切点，再用U型管卡将管端卡在弯管模上，然后起动电动机开始煨 管，使弯管模和压紧模带着管子一起绕弯管模旋转，到所需弯曲角度 后停车，拆除U型管卡，松开压紧模，取出弯管。 、在使用电动弯管机煨管时，所用的弯管模、导向模和压紧模，必须与被弯曲管子的外径相符，以免煨完后弯管质量不符合要求。 、当被弯曲管子外径大于60mm时，必须在管内放置弯曲心棒。心棒外径比管子内径小1-1.5mm，放在管子起弯点稍前处；心棒的圆锥部分 转为圆柱部分的交线要放在管子的起弯面上。如图1-15所示。心棒 伸出过前，煨弯时会使心棒开裂；心棒伸出过后，又会使煨出来的弯 管产生过大的圆度。心棒的正确位置可用试验方法获得。凡使用心棒 煨管时，在煨管前应将被煨管子管腔内的杂物清除干净，有条件时可 在管子内壁涂少许机油，用以减小心棒与管壁的摩擦。图1-15弯曲心棒的放置位置1-拉杆2-心棒3-管子的开始弯曲面7）液压弯管机煨管、液压弯管机主要由顶胎和管托两部分组成。顶胎的作用和电动弯管机 的弯管模作用相同。管托的作用及形状和电动弯管机上的压紧模一 样。图1-16为液压弯管机外形。图1-16液压弯管机1-顶胎2-管托3-液压缸 、使用这种弯管机液压煨管时，先把顶胎退至管托后面，再把管子放在顶胎与管托的弧形槽中，并使管子弯曲部分的中心与顶胎的中点对 齐，然后开动机器，将管子弯成所需要的角度。弯曲后，开倒车把顶 胎退回到原来位置，取出煨好的弯管，检查角度。若角度不足，可继 续进行弯曲。 、这种弯管机胎具简单、轻便、动力大，可以弯曲直径较大的管子。但是，在弯曲直径较大的管子时，弯管断面往往变形比较严重。因此， 一般只用于弯曲外径不超过44.5mm的管子。 、使用这种弯管机煨管时，每次弯曲的角度不宜超过90。操作中还需注意把两个管托间的距离最好调到刚好让顶胎通过。太小时，会造 成顶胎顶在管托上，损坏弯管机；太大时，则在弯曲时管托之间的管 段会产生弯曲变形，一向弯管质量。8）中频弯管机、中频弯管机是采用中频电能感应对管子进行局部环状加热，同时用机 械拖动管子旋转，喷水冷却，使弯管工作连续不断地协调进行。采用 这种管机，可以弯制325X 10mm的弯头，弯曲半径为管子公称直径 的1.5倍，比焦碳加热热煨弯管提高工效近10倍。与常用冷煨弯管 设备比较，这种弯管机具有占地少、造价低，不需要昂贵的模具，弯 曲半径调整方便等优点。其结构如图1-17所示。图1-7中频弯管机1-减速机2-电动机3-管子4-支撑滚轮5-加热圈6-加热区7-夹头8-转臂、弯管时，先清除待弯钢管表面的浮锈及脏物，将与所弯管子规格相符的管子夹头装在转臂上，并调整夹头中心线至所需弯曲半径的位置， 然后加以固定；然后，调整支撑滚轮的位置，使被弯曲管子的中心线 至转臂轴中心的距离等于弯曲半径。调节支撑滚轮及托架的高低，使 弯管的中心线与夹头中心在同一平面内，并与转臂平面平行；将钢管 穿入加热圈，并夹紧在夹头中；调节加热圈，使其内侧与钢管外表面 间间隙一致。开启中频机组进行加热，当管子被加热到950-1000 （呈橙黄色）时，立即启动电动机进行弯管；同时打开冷却水阀门，对 局部部位喷水冷却。在弯管时，如管子温度偏高，可适当加快转臂转 速；反之，则调慢转臂转速，使钢管的加热区始终保持同一温度。当 弯至所需角度时，停止加热，同时停止电动机（但在弯管中途不得停 止），并浇水继续冷却，使弯管冷却至常温为止，取出弯管，检查弯 曲角度和质量是否符合要求。易安防提供