关键词：弯管 缺陷 分析 标准
概述
电站有大量的金属工艺管道，管道的空间走向错综复杂，其中有很大一部分是通过成品弯头来实现的，但成品弯头的角度有限，要想得到任意角度的管道走向就需要通过弯管来完成，因此弯管是金属管道获得任意角度的重要加工方法。
1弯管的常见缺陷及原因分析
1.1弯管受力分析
通过弯管的受力与应力分析，得出弯管最大位移和最大应力情况如下：
A、最大应力强度发生在管子与弯曲模接触处，即产生最大弯曲变形处；
B、最大位移位于弯管的最外侧，其变形最大；
C、管子在弯曲过程中只有与弯曲模接触部分是高应力区, 而离开弯曲模越远，应力就越小；
D、根据管子弯曲受力分析图可知，管子弯曲变形的外侧主要受拉应力作用，而内侧主要受压应力作用。
1.2弯管常见缺陷
冷弯管常见的弯管缺陷主要有以下几种形式：
A、弯管产生弯曲回弹，弯曲角度与要求不符，造成弯曲角度超差；
B、管材弯曲外侧过度变薄，壁厚减薄率超差，甚至导致开裂；
C、管材弯曲内侧易发生失稳起皱，褶皱率超差；
D、管材截面易产生畸变，圆弧处变扁严重，椭圆度超差。
1.3弯管缺陷原因分析
1.3.1减薄率超差
弯管时由于压紧模的阻力作用使圆弧外侧的拉应力增大，同时中性层内移，弯制管件的圆弧外侧就会减薄，压紧力越大，阻力也越大，减薄也越严重，尤其当相对弯曲半径及相对壁厚越小时，减薄量也就越明显。除了管材及弯管半径等因素外，芯棒安装时的提前量过大及润滑不良等，也将使圆弧外侧管壁的减薄量加大。
为了避免弯管时圆弧外侧减薄量过大，常用的有效方法是使用管壁厚为正公差的管材，以及使用侧面带有助推装置或尾部带有顶推装置的弯管机，通过助推或顶推来抵消管子弯制时的部分阻力，改善管子横剖面上的应力分布状态，使中性层外移，从而达到减少管子外侧管壁减薄量的目的。
1.3.2褶皱率超差
弯管褶皱畸变，一方面会引起横断面积减小，从而增大流体流动的阻力，另一方面也影响管件在结构中的功能效果，管材内壁起皱不但会削弱管子强度，而且容易造成流动介质速度不均，产生涡流和弯曲部位积聚污垢，影响弯制管件的正常使用。
常见的圆弧内侧起皱有3种情况：前切点处起皱、后切点处起皱、圆弧内侧全起皱。前切点起皱，一般是由于芯棒安装时提前量过小，前切点处管壁在弯曲过程中得不到芯棒支持，应向前调整芯棒位置以使管子得到合理支撑；后切点起皱，一般是由于没有安装防皱模或防皱模的安装与管模间的切点位置不对，应加装防皱块并安装正确位置，并调整压模适当；圆弧内侧全起皱，则说明所使用的芯棒直径过小，使得芯棒与管壁之间的间隙过大，或由于压模力过小，不能使管子在弯曲过程中很好地与弯管模及防皱块贴合。
1.3.3椭圆度超差
弯管过程中，合力使圆弧处的截面趋向椭圆形，对于相同规格的管子，弯曲半径越小，合力就越大，变扁的趋向就越明显。如果是无芯弯管，变扁更严重，若采用有芯弯管，当芯棒直径过小或磨损严重使芯棒和管子内壁间的间隙过大时，圆弧外侧也易变扁，如果芯棒时的提前量过小，管壁得不到良好的支撑，也会使得圆弧外侧变扁。另外，如果弯管模和压紧模型面出现错位，弯管圆弧处也将变扁。
在进行无芯弯管时可将压紧模设计成有反变形槽的结构形式，在进行有芯弯管时，应选择合适的芯棒，管子在芯棒上的滑动必须恰当稳定，中间的空隙不超过管壁的15%。并在安装模具时保证各部件的管槽轴线在同一水平面上。
1.3.4弯曲角度超差
弯管加工属于弹塑性加工，管道弯曲加工后必然存在回弹，对于弯曲回弹现象，主要采用补偿法和校正法来加以控制。补偿法是通过综合分析弯曲回弹的影响因素，根据弯曲时的各种条件和回弹趋势，预先估算回弹量的大小，实现“过正”弯曲。校正法是在模具结构上采取措施，使校正力集中在弯角处，改变应力状态，力图消除弹性变形，克服回弹。
2．弯管的事前控制
弯管的事前控制可从人、机、料、法、环五个方面进行控制，其中重点在于技术准备和原材料的控制。
2.1工艺评定
在相同环境下（同设备，同胎具，同工艺，同材料），模仿生产过称的实际情况，验证弯管的制造质量是否满足设计要求的过程称为弯管工艺评定。在评定中事先发现并解决可能出现的问题，调整各加工参数，优化工艺，才能使弯管质量得以控制。
2.2弯前材料的检验
2.2.1目视检查：弯管表面不得有毛刺、划痕、裂纹、折叠和撕裂等缺陷存在。
2.2.2壁厚检查：管材壁厚不能低于标准壁厚，用于弯管的钢管壁厚通常选用在（0～+12.5）%正公差的钢管。
3弯管的事中控制
管子弯制后，应将内外表面清理干净。弯管质量应符合下列规定：
3.1外观检查
不得有裂纹、分层等表面缺陷。
3.2尺寸检查
3.2.1弯管的壁厚减薄量
用标定合格的超声波测厚仪分别在弯管背弧侧中心线和直管段上至少均匀取5点检验，按下式计算出弯管的壁厚减薄率
式中： m表示壁厚减薄率；emax表示在直管段上测得管道壁厚最大值；ｅmin表示在弯管背弧侧中心线的最薄壁厚。
弯管的壁厚减薄量应≤10%，且弯管成型后的最小厚度不得小于管系直管的最小壁厚（标准管壁厚度的87.5%）；
3.2.2弯管椭圆度
用游标卡尺在弯曲部分至少均匀取5点检验，弯管的圆度应按下式计算：
式中： u表示椭圆度；Dmax、Dmin分别表示同一截面的最大、最小实测外径（mm）。
对于承受内压的弯管，其椭圆度应不大于8％；对于承受外压的弯管，其椭圆度应不大于3％。
3.2.3褶皱高度及波浪间距
褶皱高度应按下式计算：
式中D01、D02分别表示褶皱凸出、凹进处外径；D03表示相邻褶皱凸出处外径。
弯管内侧褶皱高度不应大于管子外径的3％，波浪间距不应小于褶皱高度的12倍。
3.2.4角度偏差
角度尺检查，弯管角度偏差要求不超过±1°
3.2.5弯管平面度
将弯管放置在平台上，以水平仪、90°直角尺和直尺测量其最大间隙，弯管的平面度允许偏差应符合GB50235-2010要求规定。
3.2.6直管长度公差限制满足
3.2.7弯管的端部垂直度偏差
用90°钢角尺检查所有弯管的管端面轴线与图纸中心线的偏差△1，管端面垂直度允许偏差△2为管子外径的1%且不超过3mm
4．弯管的事后控制
管道弯制后，出现质量问题不满足质量标准要求的，要及时处理，同时做好经验反馈，以提高管道冷弯质量。
5、总结
弯制是一项专业性强、易出现加工缺陷的工序。通过缺陷的原因分析，分别从事前、事中、事后进行严格控制，有的放矢，能够有效地提高弯管质量，为整个管道预制和安装做贡献。
参考文献
[1] 工业金属管道工程施工规范GB50235-2010
[2] 油气输送用钢制弯管SYT5257-04
论文作者:刘裕金,杨兴德 耿特
论文发表刊物:《城镇建设》2019年19期
论文发表时间:2019/11/13
标签：弯管论文; 弯曲论文; 圆弧论文; 应力论文; 管壁论文; 褶皱论文; 缺陷论文; 《城镇建设》2019年19期论文;