冷彎管工裝的改進(jìn)

秦曉亮 鄭海臣（河南華電金源管道有限公司 河南 鄭州 451162）

冷彎管工裝的改進(jìn)

秦曉亮 鄭海臣
（河南華電金源管道有限公司 河南 鄭州 451162）

在電廠建設(shè)中，彎管的作用不可替代。目前的冷彎?rùn)C(jī)不經(jīng)過技術(shù)改造很難適應(yīng)大壁厚管道彎制的要求。我公司經(jīng)過長(zhǎng)期實(shí)踐與探索，發(fā)明了中頻加熱冷彎管加熱方法，使冷彎管的彎制工藝與水平有了很大的提升。

冷彎管；工裝；中頻感應(yīng)加熱

0 前言

在火電廠建設(shè)中，彎頭和彎管在改變管路方向中，起著不可缺少的作用。彎頭與彎管最基本的區(qū)別是彎頭相對(duì)彎管來說比較短。在制作工藝上，彎管可以用彎管機(jī)彎制，一次性完工。而彎頭需要廠家定做，訂貨周期長(zhǎng)。彎管可以明顯降低管道的振動(dòng)，局部阻力小，可以降低管道的總阻力，彎管比彎頭的應(yīng)力增加系數(shù)小。另外，在彎管時(shí)，彎曲部分的前后已存在一定長(zhǎng)度的直管段，采用彎管代替彎頭，可以減少1～2個(gè)焊口。彎管焊口遠(yuǎn)離彎曲部分，性能上更安全[1]。因此，彎管的應(yīng)用范圍越來越廣泛。

1 冷彎熱彎的對(duì)比

彎管按彎制溫度分，可分為冷彎彎管和熱彎彎管。熱彎彎管指在加熱溫度 T ≥(TC-56)℃的條件下彎制的彎管。冷彎彎管指在加熱溫度T＜(TC-56)℃的條件下彎制的彎管[2]。

根據(jù)鐵碳相圖，冷彎彎管的彎制溫度在相變溫度以下，因此組織沒有發(fā)生改變，彎制完成后，僅需要回火處理，消除應(yīng)力即可。但熱彎彎管可能會(huì)超過材料的下臨界溫度，因此規(guī)程要求，需要對(duì)部分彎管進(jìn)行正火加回火調(diào)質(zhì)處理，以保證材料的性能。對(duì)于沒有進(jìn)行正加回的管道，其高溫部分與常溫部分存在溫度梯度，存在組織混亂的過渡區(qū)，這部分過渡區(qū)也是管道的薄弱部分，質(zhì)量難以保證。而采用正加回的經(jīng)濟(jì)成本和時(shí)間成本都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通的高溫回火，不利于生產(chǎn)成本的控制。另外，正火加回火處理后，管子本身可能會(huì)有一定程度的變形，影響安裝的精確度。綜上，在盡可能的條件下，對(duì)管道采用冷彎彎制，總體效益可達(dá)最佳。

2 冷彎?rùn)C(jī)目前存在的問題及解決的辦法

根據(jù)冷彎彎管定義，從室溫至(TC-56)℃溫度區(qū)間內(nèi)的彎管，都為冷彎管。隨著超臨界、超超臨界機(jī)組的大力發(fā)展，鍋爐連接管的管徑和壁厚不斷增大，對(duì)于許多管子現(xiàn)有冷彎設(shè)備已無法加工，特別對(duì)于厚壁管道，室溫下需要特別大的推力，這樣不僅在彎管內(nèi)部形成巨大的內(nèi)應(yīng)力，還對(duì)彎管機(jī)提出了更高的要求。適當(dāng)?shù)募訜峥梢越档筒牧系那?qiáng)度，從而大大緩解上述情況。

采用加熱方式彎制冷彎管，加熱的方式分為火焰加熱和感應(yīng)加熱。常規(guī)的加熱及彎制工藝過程是將彎管加熱至目標(biāo)溫度后，吊裝至彎管機(jī)進(jìn)行彎制。在彎制過程中，溫度不斷下降，內(nèi)應(yīng)力也越來越大，經(jīng)常需要分區(qū)多次加熱，才能完成任務(wù)。同時(shí)，加熱時(shí)間較長(zhǎng)，需要等待的時(shí)間長(zhǎng)，效率不高；也有的是將天然氣火嘴放置在管子外，一邊加熱，一邊彎制，但此方法的缺點(diǎn)在于需要持續(xù)在一個(gè)位置加熱，且需要根據(jù)彎管的過程不斷調(diào)整加熱火嘴的位置，因火嘴在管道外部，其加熱的過程與位置受到機(jī)器設(shè)備、設(shè)備等諸多因素限制，不可能均勻加熱，而且管道內(nèi)壁的溫度有一定的滯后性，管道表面很容易脫碳、氧化或者超溫。因此，目前的冷彎管加工方法存在各種各樣的弊端。

3 我公司冷彎?rùn)C(jī)的工藝流程

基于以上討論，我公司經(jīng)過長(zhǎng)期的探索和實(shí)踐，對(duì)冷彎?rùn)C(jī)進(jìn)行改造，在冷彎?rùn)C(jī)上增加感應(yīng)加熱裝置，全面摒棄了上述方式的缺點(diǎn)。其裝置原理圖如圖1所示。

我公司的改進(jìn)后冷彎?rùn)C(jī)對(duì)管子彎制的工藝流程如下：

（1）根據(jù)管子的外徑，用方銅管制作合適的感應(yīng)圈，銅管內(nèi)通循環(huán)水冷卻。感應(yīng)圈的內(nèi)徑比管子的外徑大80-100mm為宜，感應(yīng)圈的長(zhǎng)度根據(jù)彎曲弧長(zhǎng)確定。彎曲弧長(zhǎng)越長(zhǎng)，感應(yīng)圈越長(zhǎng)。

（2）將管子吊裝至彎管機(jī)，并固定。

（3）將感應(yīng)圈通過管子并固定，感應(yīng)圈中心與管子中心在同一標(biāo)高。

圖一：冷彎?rùn)C(jī)改造示意圖Figure 1: the schematic diagram of cold bending machine

（4）將感應(yīng)圈和中頻電源連接好后即可使用中頻電源對(duì)管子進(jìn)行預(yù)熱，使鋼管待彎部分通過感應(yīng)圈內(nèi)部，然后通入中頻電流，利用電磁感應(yīng)的原理將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮茉谔子懈袘?yīng)圈的管子上形成帶形加熱區(qū)域。

（5）經(jīng)過一定時(shí)間后，管道達(dá)到規(guī)定溫度，通過滾輪支架將加熱好的管子送入冷彎?rùn)C(jī)進(jìn)行彎制[3]。

4 我公司改進(jìn)冷彎?rùn)C(jī)的特點(diǎn)

采用本方法，不需要引進(jìn)新的彎管機(jī)，在原彎管機(jī)的基礎(chǔ)上稍加改進(jìn)，即可達(dá)到目的，大大降低了生產(chǎn)成本，而且，不影響原有設(shè)備的使用。在彎制需要加熱的管子時(shí)，彎制速度快、效率高。在彎制過程中，感應(yīng)圈一直通過電流，用感應(yīng)加熱的辦法加熱管道。感應(yīng)加熱的特點(diǎn)在于加熱速度快、效率高，且加熱區(qū)域小，僅需要對(duì)需要彎制的部分加熱，管道其它部分溫度仍比較低，這樣對(duì)管道材料本身的影響降低到最小。采用中頻感應(yīng)加熱，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，管道表面的溫度高于管道內(nèi)部的溫度，因此可根據(jù)外壁的溫度適時(shí)調(diào)整感應(yīng)電流的大小，保證管道溫度符合要求。感應(yīng)圈采用方銅管制作而成，內(nèi)部通入循環(huán)水作為冷卻介質(zhì)，保證在彎制過程中，感應(yīng)圈不會(huì)因?yàn)闇囟冗^高而融化。管道彎制完成后，感應(yīng)圈可繼續(xù)使用，經(jīng)濟(jì)合理。采用電加熱，所使用的能源清潔，使用后不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染和損害，而且中頻感應(yīng)加熱不會(huì)影響到材料的元素和成分。

我公司根據(jù)原理，將其投入到實(shí)際生產(chǎn)中，需要彎制的管子，經(jīng)冷彎及高溫回火處理后，彎管尺寸符合要求，硬度、磁粉、金相、光譜及射線探傷檢測(cè)后，均符合要求，達(dá)到設(shè)計(jì)目的。

5 對(duì)冷彎?rùn)C(jī)改進(jìn)后達(dá)到的經(jīng)濟(jì)效益

綜上，我公司經(jīng)過對(duì)冷彎?rùn)C(jī)改造后，達(dá)到了理想的效果，在不需要購置設(shè)備、不占用資金的前提下，擴(kuò)大了冷彎?rùn)C(jī)的使用范圍，成本有了一定程度的下降，而產(chǎn)品的質(zhì)量和勞動(dòng)的效率有了明顯的提高，建議進(jìn)一步推廣使用。

[1]超（超）臨界鍋爐用鋼及焊接技術(shù)協(xié)作網(wǎng)第三次論壇大會(huì)論文集[C]. 天津，2009

[2] DL/T515《電站彎管》 [S] ，2004

[3]李國楨，牛文獻(xiàn)，李俊峰等.中頻加熱冷彎管加工方法：中國，0065792.X [P].2011-12-07

K928

B

1007-6344（2016）06-0117-01

秦曉亮（1980-），男，大專，助工，主要從事電站配管設(shè)計(jì)與制造、焊接工藝。