熱推法生產(chǎn)不銹鋼無縫彎頭的成形工藝包括將切割完的不銹鋼管裝入芯模,用專用推制機(jī)進(jìn)行連續(xù)加熱、擴(kuò)徑、彎曲成形等工序。熱推彎頭成形工藝具有壁厚均勻,外形美觀并可連續(xù)生產(chǎn)的特點(diǎn).因而成為目前世界上眾多管件制造廠生產(chǎn)不銹鋼、碳鋼、合金鋼無縫彎頭的首選工藝。
影響熱推彎頭成形質(zhì)量的因素除原材料無縫不銹鋼管本身的固有因素外,主要與芯模的幾何形狀、加熱溫度及不銹鋼管直徑有關(guān)。
不銹鋼彎頭是石油、化工、電站、造船等許多行業(yè)的裝置或工藝管道中應(yīng)用廣泛的一種配件,其可靠性對整個裝置的安全運(yùn)行有著非常重要的意義。彎頭的可靠性由其強(qiáng)度決定,影響彎頭強(qiáng)度的一個重要因素就是彎頭壁厚,而選擇適宜的不銹鋼管直徑是保征熱推彎頭壁厚的關(guān)鍵。一般來說,訂貨時買方對彎頭的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)尺寸和接管壁厚均以確定,是不能改動的,管件制造廠需要對生產(chǎn)彎頭用的管子壁厚和外徑自行選定,這也是管件制造廠工藝設(shè)計(jì)的范圍。如何使選定的管子壁厚和外徑,既保證生產(chǎn)出滿足強(qiáng)度要求的產(chǎn)品又盡量降低成本是工程技術(shù)人員在進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)時必須考慮的問題,尤其是在大批量生產(chǎn)的情況下更為重要。
應(yīng)力分析與試驗(yàn)
應(yīng)力分析
用環(huán)管受不變內(nèi)壓的環(huán)向應(yīng)力計(jì)算公式對彎頭受內(nèi)壓時的應(yīng)力進(jìn)行分析,找出彎頭的應(yīng)力集中處。
內(nèi)外弧分界處的應(yīng)力與直管應(yīng)力相同,外弧處應(yīng)力小于直管應(yīng)力,而內(nèi)弧處應(yīng)力大于直管應(yīng)力。故對彎頭來說,影響其強(qiáng)度的部位在內(nèi)弧。
驗(yàn)證試驗(yàn)
按照ASME
B16.9規(guī)范和我國相關(guān)管件標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,需對產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)證試驗(yàn),以檢驗(yàn)產(chǎn)品是否滿足強(qiáng)度要求。
為了比較內(nèi)弧壁厚對彎頭可靠性的影響,我們選擇兩件用同根鋼管制造的,外徑為114.3mm,Sch40的90°長半徑彎頭進(jìn)行試驗(yàn)。按產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的尺寸、壁厚檢驗(yàn),這兩件彎頭均為合格品,其內(nèi)外弧壁厚如圖2所示。件a的內(nèi)弧平均壁厚大于外弧平均壁厚,件b的內(nèi)弧平均壁厚小于外弧平均壁厚。
試驗(yàn)在常溫下進(jìn)行,用水作介質(zhì),經(jīng)高壓試壓泵逐漸加壓直至破裂為止。a件的實(shí)際爆破壓力為532MPa;
b件的實(shí)際爆破壓力為500MPa,低于計(jì)算的最低爆破壓力值。破裂的部位見圖3照片所示,a件的破裂部位在直管段處,b件的破裂部位在內(nèi)弧處。