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熱推法生產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,用專用推制機進行連續加熱、擴徑、彎曲成形等工序。熱推彎頭成形工藝具有壁厚均勻,外形美觀并可連續生產的特點.因而成為目前世界上眾多管件制造廠生產不銹鋼、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。
不銹鋼彎頭是石油、化工、電站、造船等許多行業的裝置或工藝管道中應用廣泛的一種配件,其可靠性對整個裝置的安全運行有著非常重要的意義。彎頭的可靠性由其強度決定,影響彎頭強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鍵。一般來說,訂貨時買方對彎頭的材質、結構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計的范圍。如何使選定的管子壁厚和外徑,既保證生產出滿足強度要求的產品又盡量降低成本是工程技術人員在進行工藝設計時必須考慮的問題,尤其是在大批量生產的情況下更為重要。
應力分析與試驗
應力分析
用環管受不變內壓的環向應力計算公式對彎頭受內壓時的應力進行分析,找出彎頭的應力集中處。
內外弧分界處的應力與直管應力相同,外弧處應力小于直管應力,而內弧處應力大于直管應力。故對彎頭來說,影響其強度的部位在內弧。
驗證試驗
按照ASME B16.9規范和我國相關管件標準規定,需對產品進行設計驗證試驗,以檢驗產品是否滿足強度要求。
為了比較內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°長半徑彎頭進行試驗。按產品標準規定的尺寸、壁厚檢驗,這兩件彎頭均為合格品,其內外弧壁厚如圖2所示。件a的內弧平均壁厚大于外弧平均壁厚,件b的內弧平均壁厚小于外弧平均壁厚。
試驗在常溫下進行,用水作介質,經高壓試壓泵逐漸加壓直至破裂為止。a件的實際爆破壓力為532MPa; b件的實際爆破壓力為500MPa,低于計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件的破裂部位在內弧處。
件b的內弧壁厚雖然未小于規定的最小壁厚(5.27mm),但因內弧部位的應力最大,當其壁厚小于其它部位時強度最低,不足以抵消應力的影響而首先破裂,故內弧的壁厚補償非常重要。