金属煨管及弯管计算

1、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°

2、;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

3、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：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,25的管子弯曲半径不得小于70 mm, 20的管子弯曲半径不得小于56 mm,但由于薄壁管一般达不到国标标准,所以该半径尺寸应放大一些)、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

4、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：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

5、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。图1-3 90°弯臂、从图中可知，管道弯曲后，其弯曲段的外弧、内弧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，其弧长用弯曲半径来表示，即为弧长由上式可知，90&#

6、176;弯管弯曲段的展开长度为弯曲半径的157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：式中L延伸

7、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，其弧长为ab=157R=157 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

8、度应减去延伸误差L，则bc=21002RL、由式(14)可知L=100X(10.00875×90)=2125mm；那么bc=21002×10021.25=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：式中L弯曲部分的展开长度(mm)；a弯曲角

9、度(°)； p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L弯曲角度a半弯直长C弯曲长度L 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 303132 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 450008700175002610034900436005240061100699O0787O087500962010510113901228013160

10、14050149401584016730176301853019440203402126022160230902400024930258702679O277302867O2962O30570315303249O3345O34430354103640037380383903939040400414100175003490052400698008730104701222013960157101745019200209402269024430261802793O2967031420331603491O36650384004014041890436304538047120488705061052360

11、5411O5585057600593406109O628306458O6632O68070698107156O73300750507679O7854 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 6263 64 65 66 6768 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 8182 83 84 85 86 87 88 89 90O424504348044520455704663047690487704985O5095O520505317O542905543O565705774058900600906128O624

12、906370064940661806745O68720700207132O7265O739907536076730781307954O8098O82430839108540O8693O884709004091630932509484O965709827 100008029O8203O837808552O8727O890109076O9250094250959909774099481012310297104721064710821109961117011345115191169411868120431221712392125661274112915130901326513439136141378

13、81396314173143121448614661148351501015184153591553315708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?l 需加工的弯管端直管段长度b=911-CRl 查表1-1得，当a=25°时，C=0.2216，L=0.4363；故CR为：0.2216R=0.2216×500=111mml 因此，得b=911-111=800 mml 弯曲部分实际展开长度L

14、=0.4363R=0.4363×500=218 mml 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l 当H2R时来回弯展开总长度为。l 当H=2R时来回

15、弯展开总长度仍为。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。弯管间直管段的长度弯管展开总长度、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110所示。l 45°弧形弯下料总长度计算公式为式中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)。l 60°弧形弯管下料总长度计算公式为式中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下料方式32108机械切管机133219锯

16、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（图5），按表5规定。图5表5 单位：mm管子公称外径DwfDw108手工焊0.8机械焊0.5108Dw1591.5159Dw2、切管机下料：按图5测量管子端面倾斜度，机械切管机切刀要锋利，建议按图6磨刃，以保证管端毛刺能用锉刀轻轻或自行脱落。图6、划线：两端要留机械加工余量的，按图7划长度线、倒角线。图7注：锅炉管子倒角1×30°，表示倒角30°，钝边1mm。见图7所示。、确定用有芯还是无芯弯管：弯管半径R越大，管子外径Dw越小，壁厚S越大，越不易起皱，且较易保证椭圆度。同时满足下列两公式RRmin时，才可

17、以采用无芯弯管。l 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0.02Sx0.094。 公式四： Rxmin6.5×(19×Sx) 单位：mm。 式中： Rx相对弯管半径，Rx=R/Dw； Sx相对壁厚， Sx=S/ Dw； S 管子壁厚，单位：mm； Dw管子外径，单位：mm； R弯管半径，单位：mm。l 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： Rmin 单位：mm。 式中：=ay ； 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。

18、l 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。108×4、4.5、6、7/R400； 89×4.5/R300；83×3.5、4/R250； 76×3.5/R300；60×3.5/R200、300；l 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： Dw：133，159，168，219，245，273，325，351，377，406，426，450，480，500，530，610，630。 S：850。 R2.5 Dw6 Dw、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

19、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：公式八：式中： 机床应调角度； 图纸要求角度； 管子材料的屈服强度； 弹性模数； 相对强化系数； 管子截面形状系数； 相对弯管半径，； 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（回弹量）： Dw76 83Dw108 133Dw159 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两头加长材料验收HW划线（钢印移植）下 料弯 管加工坡口一端或两端加长划管端切割线管端加工切割加长部分校 正油漆、包装

20、检验（Dw60须通球） 注：1.Dw133mm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

21、的弯曲半径只需不小于管子公称直径的15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

22、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

23、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

24、，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