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    冷彎管工裝的改進(jìn)

    2016-07-24 06:38:28秦曉亮鄭海臣河南華電金源管道有限公司河南鄭州451162
    四川水泥 2016年6期
    關(guān)鍵詞:管子管道溫度

    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。

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