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什么是弯头

弯头是管道安装中常用的一种连接用管件,连接两根公称通径相同或者不同的管子,使管路做一定角度转弯。按角度分,有45°及90°180°三种最常用的,另外根据工程需要还包括60°等其他非正常角度弯头。弯曲半径小于等于管径的1.5倍属于弯头,大于管径的1.5倍属于弯管。弯头的材料有铸铁、不锈钢、合金钢、可锻铸铁、碳钢、有色金属及塑料等。与管子连接的方式有:

直接焊接(最常用的方式)法兰连接、热熔连接、电熔连接、螺纹连接及承插式连接等。按照生产工艺可分为:焊接弯头、冲压弯头、推制弯头、铸造弯头、对焊弯头等。

弯头

弯头的分类

按材质划分
碳钢: ASTM/ASME A234 WPB、WPC
合金: ASTM/ASME A234 WP 1-WP 12-WP 11-WP 22-WP 5-WP 91-WP911、15Mo3 15CrMoV、 35CrMoV
不锈钢:ASTM/ASME A403 WP 304-304L-304H-304LN-304N
ASTM/ASME A403 WP 316-316L-316H-316LN-316N-316Ti
ASTM/ASME A403 WP 321-321H ASTM/ASME A403 WP 347-347H
低温钢:ASTM/ASME A402 WPL3-WPL 6
高性能钢: ASTM/ASME A860 WPHY 42-46-52-60-65-70
铸钢,合金钢,不锈钢,铜,铝合金,塑料,氩硌沥,PVC,PPR、RFPP(增强聚丙烯)等。
按制作方法划分可分为推制、压制、锻制、铸造等。
按制造标准划分可分为国标、电标、船标、化标、水标、美标、德标、日标、俄标等。
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倍的管子的外径,即R=1.5D;短半径弯头指它的曲率半径等于管子外径,即R=1.0D。(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。
按照不同形状用途可以分为:沟槽式弯头、卡套式弯头、双承弯头、法兰弯头、异径弯头、呆座弯头、内外牙弯头、冲压弯头、推制弯头、承插弯头、对焊弯头、内丝弯头等。

弯头的标准

日本标准
JIS B2311 通用钢制焊管
JIS B2312 钢制对焊管件
JIS B2313钢板制对焊管件
JIS B2316 钢制承插焊管件
管件执行标准之美国标准:
ASME/ANSI B16.9 工厂制造的锻钢对焊管件
ASME/ANSI B16.11 承插焊和螺纹锻造管件
ASME/ANSI B16.28 钢制对焊小半径弯头和回头弯
ASME B16.5 管法兰和法兰配件
MSS SP-43 锻制不锈钢对焊管件
MSS SP-79 承插焊异径插入件
MSS SP-83 承插焊和螺纹活接头
MSS SP-97 承插焊、螺纹和对焊端的整体加强式管座
电力标准
GB2000 火电发电厂汽水管道零件及部件典型设计手册
DL/T515-93 电站弯管
D-GD87-1101 管道零件及部件典型设计
管件执行标准之化工标准:
HGJ514 碳钢、低合金钢无缝对焊管件
HGJ528 钢制有缝对焊管件
HGJ10 锻钢制承插焊管件
HGJ529 锻钢制承插焊、螺纹和对焊接管台
HGJ-44-76-91 钢制管法兰、垫片、紧固件
HG20592-20635 钢制管法兰、垫片、紧固件
中石化标准
SH3406 -1996 石油化工钢制管法兰
SH3408 -1996 钢制对焊无缝管
SH3409-1996 锻钢制承插焊管件
SH3410 -1996 锻钢制承插焊管件
SH3065-1994 石油化工管式炉急弯弯管技术标准
国家标准
GB/T12459-2005 钢制对焊无缝管件
GB/T13401-2005 钢板制对焊管件
GB/T14383 锻钢制承插焊管件
GB/T17185-1995钢制法兰管件
管件执行标准之中石油标准:
SY/T0510-1998 钢制对焊管件
SY/T5257-2004 钢制弯管
02S403 钢制管件国家建筑标准
船用标准
GB/T10752-1995船用钢管对焊接头
CB/T3590-94 铝黄铜弯头

弯头的制作方法

热推成形

热推弯头成形工艺是采用专用弯头推制机、芯模和加热装置,使套在模具上的坯料在推制机的推动下向前运动,在运动中被加热、扩径并弯曲成形的过程。 热推弯头的变形特点是根据金属材料塑性变形前后体积不变的规律确定管坯直径,所采用的管坯直径小于弯头直径,通过芯模控制坯料的变形过程,使内弧处被压缩的金属流动,补偿到因扩径而减薄的其它部位,从而得到壁厚均匀的弯头。

热推成形

热推弯头成形工艺具有外形美观、壁厚均匀和连续作业,适于大批量生产的特点,因而成为碳钢、合金钢弯头的主要成形方法,并也应用在某些规格的不锈钢弯头的成形中。
成形过程的加热方式有中频或高频感应加热(加热圈可为多圈或单圈)、火焰加热和反射炉加热,采用何种加热方式视成形产品要求和能源情况决定。
冲压成形
冲压成形弯头是最早应用于批量生产无缝弯头的成形工艺,在常用规格的弯头生产中已被热推法或其它成形工艺所替代,但在某些规格的弯头中因生产数量少、壁厚过厚或过薄。
产品有特殊要求时仍在使用。弯头的冲压成形采用与弯头外径相等的管坯,使用压力机在模具中直接压制成形。
在冲压前,管坯摆放在下模上,将内芯及端模装入管坯,上模向下运动开始压制,通过外模的约束和内模的支撑作用使弯头成形。
与热推工艺相比,冲压成形的外观质量不如前者;冲压弯头在成形时外弧处于拉伸状态,没有其它部位多余的金属进行补偿,所以外弧处的壁厚约减薄10%左右。但由于适用于单件生产和低成本的特点,故冲压弯头工艺多用于小批量、厚壁弯头的制造。
冲压弯头分冷冲压和热冲压两种,通常根据材料性质和设备能力选择冷冲压或热冲压。
冷挤压弯头的成形过程是使用专用的弯头成形机,将管坯放入外模中,上下模合模后,在推杆的推动下,管坯沿内模和外模预留的间隙运动而完成成形过程。
采用内外模冷挤压工艺制造的弯头外形美观、壁厚均匀、尺寸偏差小,故对于不锈钢弯头特别是薄壁的不锈钢弯头成形多采用这一工艺制造。这种工艺所使用的内外模精度要求高;对管坯的壁厚偏差要求也比较苛刻。
中板焊制
用中板用压力机做成弯头剖面的一半,然后把两个剖面焊接到一起。这样的工艺一般用来作DN700以上的弯头的。

无缝弯头

无缝弯头是用于管道转弯处的一种管件。在管道系统多使用的全部管件中,所占比例最大,约为80%。通常,对不同材料货壁厚的弯头选择不同的成形工艺。目前。制造厂常用的无缝弯头成形工艺有热推、冲压、挤压等。
轧制无缝弯头管件的原料是圆管坯,圆管胚要经过切割机的切割加工成长度约为一米的坯料,并经传送带送到熔炉内加热。钢坯被送入熔炉内加热,温度大约为1200摄氏度。燃料为氢气或乙炔。炉内温度控制是关键性的问题.圆管坯出炉后要经过压力穿孔机进行穿空。一般较常见的穿孔机是锥形辊穿孔机,这种穿孔机生产效率高,产品质量好,穿孔扩径量大,可穿多种管件。穿孔后,圆管坯就先后被三辊斜轧、连轧或挤压。挤压后要脱管定径。定径机通过锥形钻头高速旋转入钢胚打孔,形成管件。
无缝弯头的成型方法
  1. 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。
  2. 滚轧法:一般不用芯轴,适合于厚壁管内侧圆缘。在管内放置芯子,外周用滚轮推压,用于圆缘加工。
  3. 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。
  4. 弯曲成形法:有三种方法较为常用,一种方法叫伸展法,另一种方法叫冲压法,第三种滚轮法,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。
  5. 鼓胀法:一种是在管内放置橡胶,上方用冲子压缩,使管子凸出成形;另一种方法是液压鼓胀成形,在管子中部充入液体,液体压力把管子鼓成所需要的形状,波纹管的生产大部分用的是这种方法。
无缝弯头的制作工艺
无缝弯头不会产生腐蚀、点蚀、锈蚀或磨损。不锈钢还是建筑用金
属材料中强度最高的材料之一。由于不锈钢具有良好的耐腐蚀性,所以它能使结构部件永久地保持工程设计的完整性。轧制无缝弯头管件的原料是圆管坯,圆管胚要经过切割机的切割加工成长度约为一米的坯料,并经传送带送到熔炉内加热.钢坯被送入熔炉内加热,温度大约为1200摄氏度.炉内温度控制是关键性的问题.圆管坯出炉后要经过压力穿孔机进行穿空.燃料为氢气或乙炔.
一般较常见的穿孔机是锥形辊穿孔机,这种穿孔机生产效率高,产品质量好,穿孔扩径量大,可穿多种管件.穿孔后,圆管坯就先后被三辊斜轧,连轧或挤压.挤压后要脱管定径.定径机通过锥形钻头高速旋转入钢胚打孔,形成管件.
无缝弯头的优点总结
无缝弯头有以下优点:卫生无毒,重量轻,耐热性好,耐腐蚀性好,保温性好,抗冲性能好,使用寿命长的特点
  1. 卫生无毒:材料完全由碳、氢两种无素组成,未添加任何有毒的重金属盐稳定剂,材料的卫生性能已经通过国家权威部门检测。
  2. 重量轻:冲压弯头密度为0.89-0.91g/cm,仅为钢管的十分之一。由于重量轻,可大大工业降低运输费用和安装的施工强度。
  3. 耐热性能好:当工作水温为70度,软化的温度为140度。
  4. 耐腐蚀性好:除少数氢化剂外,可耐多种化学介质的侵蚀,具有优异的耐酸、耐碱、耐腐蚀性、不会生锈,不会腐蚀,不会滋生细菌,无电化学腐蚀。
  5. 高抗冲:由于独特的抗冲强度性能比其它实壁管有了明显改善,其环刚度相当于实壁的1.3倍。
  6. 使用寿命长:管材在额定的使用温度和压力下,使用寿命达到50年以上,具有防紫外线、防辐射,使产品永不褪色。

焊接弯头

焊接弯头,它是在钢板上切割下料后焊制而成,其规格可为很大。弯的节数与弯曲半径由制作者自由确定。焊接弯不很圆顺,两者的弯曲半径均不大,一般为管道直径的1倍左右。

焊接弯头

焊接弯头的生产工艺流程
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。

承插弯头

承插弯头,主要是由圆钢或钢锭模压锻造毛坯成型,然后经车床机加工成型的一种高压弯头管道连接配件。是锻制承插系列管件的一种。

承插弯头

承插弯头的常用标准
承插弯头常用标准有 标GB/T14383-93,GB/T14383-2008,美标ASME B16.11,石化标准SH3410,化工部标准HG/T21634等
承插弯头的规格形式
按照形式分为45°承插弯头和90°承插弯头
按照常用标准规定,承插弯头的规格有DN6、DN8、DN10、DN15、DN20、DN25、DN32、DN40、DN50、DN65、DN80、DN100。一般常用的使用订货规格为DN15----DN50。如有超出范围该规格范围的,可与客户沟通图纸设计加工。
承插弯头的压力等级
按照压力等级区分:3000LB、6000LB、9000LB或SCH80、SCH160、XXS
承插弯头的常用制造材质
承插管件常用原材料一般分碳钢、不锈钢、合金钢等。
碳钢常用牌号有 Q235、 20# 、 A105等;
不锈钢常用牌号有304 、304L、316、316L、321、00Cr17Ni14Mo2等;
合金材质常用牌号有15CrMo、1Cr5Mo、16Mn、12Cr1MoV、F11、F22、10CrMo910等
其他材质:铜合金,镍合金等。
承插弯头的应用领域
主要适用于石油化工、医药卫生、电力、航天、军工、消防、冶金、造船、燃气、核电、及环境保护等要求承受压力高、尺寸精密等部门及领域。
承插弯头的使用注意事项
承插管件的接管尺寸分为两种,即A系列(Ⅰ系列)接管尺寸和B系列(Ⅱ系列)接管尺寸或者说是英制接管(即A系列尺寸)和公制接管(即B系列尺寸)。还有,有些标准直接规定了接管尺寸为A系列,这些标准有ASME B16.11、SH3410标准。有些标准两种尺寸都有,生产加工时则需要落实接管尺寸,这些标准有GB/T14383-2008,GB/T14383-93,HG21634等,如果使用方未提供该选用哪种接管尺寸,一般默认为A系列。不过,这里需要注意的是HG21634这个标准,如果它给出了接管是A,则要选用B系列接管尺寸。

异径弯头

异径弯头所起的作用就是在做90度转弯时让管道的口径发生变化。与大小头的作用是一样的,但是大小头不能做转向用。 价格比等径的弯头大约要高一倍左右。在一些施工现场,就用一个弯头和一个大小头焊到一起来代替这种产品。
异径弯头的制作工艺
主要表现在以下几个方面:
  1. 需要弯头坯作原料,可节省模具的费用,也可得到任意口径的弯头。
  2. 坯料为弯头坯,因而做工简单,精度容易保证,组装焊接方便。
  3. 由于上述二条原因,可以缩短制造周期,生产成本大大降低。

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