不銹鋼管的熱彎是指把管子加熱到一定的溫度后,再進行彎曲的加工方法。管子的熱彎適用于共存尺寸較大的管子和壁厚較厚的高壓管子。不銹鋼管的熱彎可分為無皺褶熱彎和有皺褶熱彎兩種。
一、管子的無皺褶熱彎
不銹鋼管的無皺褶熱彎適用于公稱尺寸為DN400mm以下的管子。其彎曲半徑:中、 低壓管路R<3.5DN,高壓管路R>5DN。其主要操作過程包括劃線、充砂、加熱、彎曲、冷卻和熱處理等。
①. 管子的劃線
管子的劃線是指在管子的待彎曲部分,用白粉筆和某些顏料作上記的操作過程。如圖2-24所示是90°。彎頭的劃線實例。管子的彎曲長度可根據公式出,即
L = 0.0175aR
式中 L 一 管子彎曲部分中性層的長度,mm;
a 一 管子的彎曲角度,(°)
R 一 管子彎曲部分中性層的彎曲半徑,mm。
劃線的方法如圖2-24中實線部分所示。沿管子的中心線由管端起,量出接管部分直線長度 L(不應少于300mm,圖中L=1200mm )劃線,該線即為彎管的起始點K1, 然后由幾點向右量取由上式算得的彎曲部分的長度(L=0.0175 × 90 × 1000 = 1575 mm ) 再劃線,該線即為彎管的終點K2。
②. 管子的充砂
管子的充砂是指把待彎管子充滿并打實砂子的操作過程。
a. 充砂的目的
充砂的目的是防止在彎曲過程中產生過度的橢圓變形和皺褶,同時砂子在加熱時能儲存大量的熱量,從而可延長彎曲的時間。
b. 對砂子的要求
管子充砂所用的砂子必須干燥,潮濕的砂子加熱時會產生大量的蒸汽,使管子有爆裂的危險。
清潔,不清潔的砂子可能混有易燃燒的有機物,加熱時它先燃燒,以致在管內形成局部空洞,有時還會燒傷管壁。
顆粒均勻適中,顆粒太大的砂子不容易充實,顆粒太小的砂子不能抵住壓扁的變開 并且還容易燒結在管壁上難以清除。通常采用清潔的河砂或海砂。
砂子粒度應根據管徑大小,按表2-6選取。不銹鋼管、鋁管及銅管采用熱煨時,不論管徑大小,一律裝細砂。
c. 充砂的方法
先將管子的一端封閉,封閉的方法可用木塞、金屬塞或焊接。對于少量的管子可采用手工充砂法,對于大量的管子則可采用機械充砂法。手工充砂時,一般每充裝300mm~400mm管長,都要用手錘或振蕩器敲打或振動管壁,以使砂子盡量充得密實些。當用手錘敲擊管壁發出的聲音較沉悶時,則說明管子內充砂密實;如發出的聲音空而尖,則還需繼續敲打振動充砂。充砂完畢后,把管子的另一端封閉。如圖 2-25 所示。
③. 管子的加熱
管子加熱的目的是提高管子的塑性,便于管子的彎曲工作。加熱常用敞開式烘爐或地爐。加熱時使用的燃料為焦炭、無煙煤或木炭。不可使用煙煤作燃料,以免煙煤中含有的硫、磷雜質滲人管子的表面金屬中,使管子變脆。銅管、鋁管的加熱應采用木柴、木炭或電爐,不宜使用氧-乙炔焰或焦炭。
管子加熱時,應將管子被彎曲的全長均勻地加熱,并不斷地將管子轉動使其四周均勻受熱,加熱的溫度應根據被彎曲管子的材質而定:對于碳鋼管和低合金鋼管,加熱溫度為950mm~1000℃(呈淡紅色或橙黃色),最高不超過1050℃;對于不誘鋼管,加熱溫度為1100~1200℃。
加熱時還應使管內的砂子也達到這個溫度,所以,當管子加熱開始變為淡紅色時,不應立即將管子取出,應繼續加熱一段時間,當管子表面開始有蛇皮狀氧化皮脫落時,再將管子取出進行彎曲。
碳鋼管的加熱溫度可根據其顏色查表 2-7 進行估計。
④. 管子的彎曲
管子的彎曲是在彎曲平臺上進行的。由于彎曲時的施力較大,所以彎曲平臺必須具有堅固的基礎。常用的彎管平臺有混凝土和鑄鐵兩種。混凝土平臺有牢固 鋼插銷被澆鑄在混凝土中,而鑄鐵平臺上有許多圓孔或方孔,供插入活動鋼插銷用。鋼插銷是作為彎管時的支撐點。
彎管時,將加熱后的管子放在平臺上,把不需要彎曲的部分用水冷卻,并將管子夾在 鋼插銷之間,如圖 2- 26所示。
為不至于把管子夾壞,可在鋼插銷與管子之間加一個保護墊片(木板或鋼板彎曲 時所用的力,可用人力或卷揚機,拉力的方向應與管端的中心線相垂直。在彎管過程中,用力一定要均勻,彎曲的角度可用樣桿來檢驗。樣桿可用細鋼筋或細管子等材料制作,其彎曲半徑應等于管子中性層的彎曲半徑,其彎曲角度應與彎管的設計角度相同,并在樣桿上作出始點與終點的標記。檢驗時應將樣桿放在彎管的中性層處。管子已經彎曲到所需要的半徑時,應當用水局部冷卻,使該處管壁硬化不會再被彎曲。而沒有彎曲或彎曲不夠處,可以繼續彎曲。但合金管彎曲過程中,不能用水急冷,以免在金屬內部出現微小的纖維裂紋。如果管子的彎曲角度過小,可沿彎曲部分的外側澆水,使其冷卻收縮而自行回彎,恢復到所要求的角度。
在管子的彎曲過程中,管壁若出現皺褶、凹陷或橢圓變形時,應立即停止彎曲。產生這些缺陷的原因不外乎是充砂不實或加熱溫度不夠.應查明原因進行消除后才能繼續彎曲。
管子彎曲后,應比樣桿多彎3~5°,以防在冷卻過程中自行回彎。
彎管時的終了溫度,對于碳鋼管為700℃,對于低合金鋼管為750℃,對于不銹鋼管 為710℃~980℃。如果管子在彎曲過程中已達到以上溫度,應立即停止彎曲,再行加熱后才能繼續彎曲。
當需要成批彎制管徑、彎曲角度和彎曲半徑都相同的管子時,則可用樣板進行彎曲,如圖 2-27 所示。
樣板可用厚度較大的扁鋼、鋼板或鑄鐵按需要形狀制成。彎管時,先用鋼插銷將樣板 固定在彎管平臺上,然后令管子沿樣板進行彎曲,這樣既可保證質量,又提高了生產效率。
對有縫管進行彎曲時,其焊縫的位置應標準規定的幾種方向擺放,以免焊縫在彎曲過程中裂開。
⑤. 管子的冷卻和除砂
將管子彎曲后,應使其緩慢冷卻,最好將管子的彎曲部分埋在溫熱的砂或石棉灰中,但一般都在空氣中冷卻。待管子完全冷卻后,便可將管內的砂子倒出來,這些經過良好干燥的砂子,應當重新過篩,供其他管子充砂用。砂子倒空后,應將管子進行錘擊,特別是在彎曲的地方應多加錘擊,然后用鋼絲刷將管子內所殘留的燒結的砂子除去,最后用壓縮空氣吹凈。對于重要的管路的彎管,為了把管壁內清除得更干凈,可在機械清理后用5%的鹽酸處理,再用堿水中和,最后用流動水清洗。把彎管內部清理后,應檢查彎曲的正確性以及其他缺陷。
⑥. 管子的熱處理
碳鋼管彎曲后一般不需進行熱處理,但合金鋼管則必須進行熱處理。熱處理的目的是使管子在彎曲過程中溫度低于930℃時已變壞的組織恢復正常,以及消除在彎管過程中的內應力。熱處理的方法是先正火后回火或完全退火。如果彎曲完畢時的溫度不低于930℃,則金屬組織不會變壞,只經過回火即可消除內應力。對于不銹鋼管熱彎后,必須進行淬火處理,使金屬組織變為奧氏體,以免產生晶間腐蝕。
充砂熱煨彎管時,可能出現的各種缺陷和產生原因見表 2-8 。
二、管子的有皺褶熱彎
管子的有皺褶熱彎適用于公稱尺寸為DN100~600mm的中、低壓管子的彎制,其彎曲半徑R≥2.5DN。有皺褶熱彎時,操作工序較少,使用工具簡單,不需要對管子進行充砂,加熱用氧-乙炔焰即可。其主要操作過程為劃線、加熱和彎曲,現分述如下。
①. 管子的劃線
劃線前應先根據管子的公稱尺寸和彎曲半徑,從表2-9中查出皺權彎曲時 的各項尺寸和皺褶個數,然后在管子上進行劃線,確定出皺褶的加熱界限,如圖 2-29所示。
②. 管子的加熱和彎曲
管子劃線后,用氧-乙炔焰將皺褶處局部加熱到800℃ (淺櫻紅色、然后在彎管平臺上進行彎曲。彎制時,管子的外側應該用水來冷卻。每加熱好一個皺褶后,就立即彎制一個皺褶。對已經彎制好的皺褶也應用水進行冷卻,依次下去,直到把所有皺褶彎制結束為止。管子上的每一個皺褶的彎曲角度,是由彎曲總角度除以皺褶的個數而確定的。
例如,管子的彎曲總角度是90°,皺褶的個數是5,期每一個皺褶的彎曲角度為18°。這個角度可用樣板進行檢驗。對管子進行有皺褶熱彎的方法,不適合用于高壓管子。
三、中頻煨管機的操作方法及要求
中頻煨管機是采用中頻電能感應對管子進行局部環狀加熱,同時用機械拖動管子旋轉,噴水冷卻,使煨管工作連續不斷地協調進行。采用這種煨管機,可以煨325mm×10mm的彎頭,彎曲半徑為管子公稱尺寸的1.5倍,比焦炭加熱煨彎提高工效近10倍。中頻煨管機的結構如圖 2-30所示。
煨管時,先清除待煨鋼管表面的浮銹及贓物,將與所煨管子規格相符的管子夾頭裝在轉壁上,并調整夾頭中心線至所需彎曲半徑的位置,然后加以固定;調整支撐滾輪的位置,使待煨管子的中心線至轉臂軸中心的距離等于彎曲半徑。調節支撐滾輪及托架的高低,使彎管的中心線與夾頭中心在同一平面內,并與轉臂平面平行,將鋼管穿入加熱圈,并夾緊在夾頭中;調節加熱圈,使其內側與鋼管外表面間間隙一致。開啟中頻機組進行加熱,當管子被加熱到950~1000℃(呈橙黃色)時,立即啟動電動機進行煨管;同時打開冷卻水閥門,對局部部位噴水冷卻。在煨管時,如管子溫度偏高,可所需角度時,停止加熱,同時停止電動機(但在煨管中途不能停車),并澆水繼續冷卻,使彎管冷卻至常溫為止。取出彎管,檢查彎曲角度和質量是否符合要求。