馬麗英

摘要：文章主要介紹了鋼管彎管常見的幾種缺陷形式，并分析其原因，提出預(yù)防對策。

關(guān)鍵詞：鋼管 彎管 缺陷形式 原因分析 對策

在管道系統(tǒng)中，彎制管件已成為管路系統(tǒng)必不可少的一個組成部分，但在彎管過程中由于工藝條件或操作不當(dāng)?shù)仍蚩赡軙箯澇龅墓芗a(chǎn)生各種不同程度的缺陷，而這些缺陷的產(chǎn)生將直接影響到產(chǎn)品的安全性、可靠性。

1 冷態(tài)彎制時管子的受力分析

如圖1所示：外徑為D、壁厚為S的管子受外力矩M的作用發(fā)生彎曲時，外側(cè)的管壁在拉應(yīng)力σ1的作用下產(chǎn)生拉伸變形而減薄，內(nèi)側(cè)管壁受壓應(yīng)力σ2的作用下產(chǎn)生壓縮變形而增厚。

2 常見彎管缺陷形式、原因分析和預(yù)防對策

缺陷形式一：彎管圓弧外側(cè)變扁，如圖2 （按照J(rèn)B/T 10760-2007 ，彎曲后彎曲部位的長度軸之比≤1.1）。

原因分析：通過受力分析可知，力F1和F2都向中部作用，管子彎曲部位在水平面上的直徑變大，垂直面上的直徑減小，導(dǎo)致出現(xiàn)橢圓形。尤其是無芯彎管，該情況尤為嚴(yán)重，對于有芯彎管（芯棒的形式見圖3），影響管子變扁的主要因素是芯棒和管子內(nèi)壁間的間隙的大小，此外，有芯彎管時，芯棒伸出鋼管彎曲點(diǎn)的長度e的大小亦會影響管子的變形程度。

對策：對于無芯彎管，可在鋼管彎曲的背面設(shè)計(jì)反變形槽，反變形槽接觸面半徑不全等于鋼管外徑，否則，達(dá)不到反變形的效果。如圖4所示：D為管子外徑尺寸，反變形槽尺寸設(shè)計(jì)可參照以下公式：R1=0.5D，R2≈（0.95～1.0）D，R3≈（0.37～0.5）D；對于有芯彎管，芯棒直徑尺寸d和芯棒伸出鋼管彎曲點(diǎn)的長度e可參照下列經(jīng)驗(yàn)公式選?。篸≈（0.94～0.98）D1 e≈（1/4～1/2）D1，式中d——芯棒直徑，mm，D1——管子內(nèi)徑名義尺寸，mm。

缺陷形式二：彎管圓弧外側(cè)減薄量過大，如圖5：

原因分析：當(dāng)彎管半徑過小時，由于壓力導(dǎo)向模的阻力作用將使圓弧外側(cè)的拉應(yīng)力ó1增大，彎制管件的圓弧外側(cè)就會減薄，壓緊力越大，阻力也越大，減薄量越大，減薄也越嚴(yán)重。

對策：管子最小彎曲半徑的設(shè)計(jì)可參照以下公式：Rmin=D/2[δ]，其中D為管子外徑，[δ]為管子的允許延伸率（[δ]可通過機(jī)械手冊可以查詢）。通常，按照以上公式設(shè)計(jì)最小彎曲半徑即可滿足生產(chǎn)的要求。當(dāng)選擇管子彎曲半徑R≥3D 時，能獲得相對較好的彎制管件。解決壓力導(dǎo)向模阻力大的有效解決方法就是采用有頂推裝置的彎管機(jī)，這樣，在彎管時頂推裝置推動管子向前，抵消了管子彎制時的部分阻力，改善管子剖面上的應(yīng)力分布狀態(tài)，減小了拉應(yīng)力ó1，外側(cè)管壁受力減小，相應(yīng)減少了管子外側(cè)管壁的減薄量。

缺陷形式三：彎管圓弧外側(cè)彎裂，如圖6：

原因分析：若鋼管材質(zhì)選用不當(dāng)，含碳量過高，脆性太強(qiáng)，當(dāng)拉應(yīng)力σ1超過鋼管的拉伸強(qiáng)度時，出現(xiàn)裂紋；排除材質(zhì)的問題后，芯棒伸出鋼管彎曲點(diǎn)的長度e、芯棒直徑的尺寸和光滑程度均會影響彎管質(zhì)量。當(dāng)e過大時，在彎管時擠裂管子外壁，芯棒直徑過大或是球節(jié)外徑不夠光滑時，在彎管時會拉傷管壁，造成管裂；除此之外，芯棒與管子內(nèi)壁的摩擦力同樣會影響彎制管件的質(zhì)量。

對策：彎管首選用無縫鋼管20號和高頻焊管Q235。需要注意的是高頻焊管是用鋼板焊接而成的，在彎曲時應(yīng)避免焊縫盡量處于F1和F2的受力方向，即不要正對夾模和彎模。對于芯棒直徑d和芯棒伸出鋼管彎曲點(diǎn)的長度e的選擇按照缺陷形式一中的經(jīng)驗(yàn)公式選取，并保證芯棒光滑，此外，芯棒與管內(nèi)壁要有良好的潤滑，減少管子內(nèi)壁與芯棒之間的摩擦力。

缺陷形式四：彎管圓弧內(nèi)側(cè)起皺，如圖7：

原因分析：在管件彎曲時，內(nèi)側(cè)管壁在壓應(yīng)力σ2的作用下出現(xiàn)失穩(wěn)而起皺。對于有芯彎管，一般是由于芯棒直徑過小，芯棒與管壁的間隙過大，或芯棒伸出鋼管彎曲點(diǎn)的長度e過小，在彎管時管子不能得到好的支撐，內(nèi)側(cè)所受的壓應(yīng)力使材料收縮產(chǎn)生褶皺；壓力導(dǎo)向模壓力過小，不能使管子在彎曲的過程中與彎模貼合，當(dāng)受到壓應(yīng)力σ2時，有起皺的空間，造成起皺。

對策：芯棒直徑大小和芯棒伸出鋼管彎曲點(diǎn)的長度e的選擇按照缺陷形式一中的經(jīng)驗(yàn)公式選取，并適當(dāng)調(diào)大壓力導(dǎo)向模的壓力。

3 結(jié)束語

通過以上措施的實(shí)施，并配比相應(yīng)水平的彎管操作人員，將能有效控制彎管時出現(xiàn)的故障。

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