上升下降管的制造與檢驗

楊吉梅

1. 上升下降管設計參數及總體布置

上升下降管設計參數如表1 所示。 根據設計參數選用鋼管材質為ASMEA106B，上升管成品規格是φ273mm×20.62mm，下降管成品規格是φ219mm×18.26mm。參照DL/T515標準，彎管前直管厚度≥1.25 Sm（Sm為管系中直管段最小壁厚），同時根據制造經驗選擇φ273mm×26mm和φ219.1mm×22mm鋼管原材料進行彎制。

由上升下降管總體布置（見圖1）可看出，上升管和下降管各有4支，且是經過三維彎曲。考慮到運輸和現場安裝方便，經設計確認，每支上升管分成兩段，每支下降管分4段。

2. 原材料審查

按圖樣和技術協議要求鋼管應為ASMEA106B材料，根據經驗及ASTM A106B與ASME A106B兩種材料要求相同，上升管選擇用ASTM A106B，下降管材料為ASME A106B，鋼管材料變更經設計人員確認，原材料供貨廠商日本住友金屬和日本JFE。

材料要求：按照《技術協議》的要求，此批鋼管原材料需要正火供貨，原材料按爐批號進行化學成分（驗收標準見表2）和力學性能（抗拉強度Rm≥415MPa，屈服強度ReL≥240MPa，伸長率A≥12%）、橫向拉伸、壓扁復驗，以上復驗均按ASME A106B驗收，逐件進行超聲波檢測按JB/T4730.3Ⅱ級合格。

圖1 上升下降管總體布置

表1 上升下降管設計參數

表2 ASME A106B化學成分驗收標準（質量分數） （%）

3. 彎管工藝評定

彎管推制采用中頻感應加熱，水冷卻，大推補償彎制成形工藝。嚴格控制彎管速度及溫度，A106B下臨界溫度Tc近似725℃，按DL/T515標準要求，669℃≤彎制溫度≤1000℃，本項目控制彎制溫度850～950℃，以確保組織穩定性。

按DL/T515要求，碳鋼彎曲半徑≥2.5管外徑（R≥2.5OD，OD表示鋼管外徑），219×2.5 =547.5（mm），彎曲半徑為600mm，273×2.5=682.5（mm）,彎曲半徑為700（mm），符合標準要求。按DL/T515標準，彎曲角度均θ≤100°，本項目最大彎曲角度88.3?，符合標準對最大彎曲角度θ的要求。

根據DL / T515 標準，制定彎管工藝評定， 此用φ 219mm×22mm工藝評定為例，彎曲角度設為80°，彎曲溫度850~950℃。對制作工藝評定用試樣的外觀、尺寸（待彎曲部位起彎點、1/4、1/2、3/4、終彎點厚度）、硬度進行檢查并記錄，待彎制后對此五個截面同一位置再進行一次測量并記錄對比。

按DL/T515標準要求對于厚度≥19mm，彎制溫度低于900℃彎制后需要進行回火熱處理，本項目制定680℃，保溫60mi n回火熱處理。評定試樣進行以下檢驗和檢測：受拉中心線兩側各45°范圍內進行100% MT，按JB/T4730.3Ⅱ級合格。晶間裂紋、金相分析、室外溫拉伸、室溫沖擊、350℃非比例高度拉伸≥177MPa（按國內GB/T5310標準相當的材質20G在300℃非比例伸長≥177MPa），以上試樣取樣位置按DL/T515附錄D中表D2要求。

減薄率的要求：按DL/T515要求，OD/S（S表示鋼管厚度）≤2 0，且R/O D≤3.0時減薄率≤14%，JB/T1611， R/OD≤3.0時減薄率≤1 5%，此項目確定最終減薄率≤1 5%，最小厚度18.26mm。

4. 彎制及檢驗

（1）彎管前準備 三維空間角計算：根據圖樣提供的水平和垂直角度計算出空間彎曲角度，因彎管機一次成形，因只能單向彎曲，在彎制工藝制訂時，即要按鋼管方位標識出起弧位置和方位，在彎制同一根鋼管下一個彎曲部位時，即可保證彎曲方位的正確性和準確性。

（2）彎管工藝 編制準確彎管工藝指導操作工人現場彎制，彎制順序：在鋼管上標識方位、彎曲部位，確定受拉側，測量受拉部位起彎、1/4、1/2、3/4、終彎處厚度，推制測量彎曲部位溫度和速度，停彎，繼續對中頻環部位人工水冷，直至在將中頻環撤離彎管（必要時可用鐵絲彎曲成彎管的小樣，讓操作人員有感性認識）。

（3）標記 在鋼管上標記出4個方位角，每根鋼管存在兩處及以上彎曲部位，因此在待彎前確定方位顯得非常重要。在待彎管部位測厚，將最厚部位放在受拉側，此處做好待測點的標記，以便彎曲后測厚位置與彎曲前測厚位置相同來計算減薄率。

（4）試彎 取相同規格鋼管進行最大彎曲角度88.3°試彎，以確定彎管機穩定性，同時測量尺寸，計算減薄率和外觀檢查，在推制時設定兩個相對固定的測溫點，受拉側和中性側的溫度，同時監控推制速度，確保組織穩定。在彎管推制過程中，調整中頻加熱器的功率，時刻監督推制溫度及速度。

彎管后檢驗、檢測及檢查：在彎管推制后，操作工人停止中頻加熱環開關，水冷開關同時自動關掉，中頻加熱環的余熱會在終彎處因產生表面藍色現象，對于表面發藍部位取樣進行力學性能及金相分析，此發藍部位力學性能及金相驗證（見圖2）：取樣分析金相組織鐵素體+珠光體，組織分布均勻，未見裂紋，見金相圖片。在彎制后水冷卻管關閉時，用人工噴水繼續冷卻。

（5）彎管尺寸檢查 因彎管彎制后彎曲角度會有回彈，因此在彎制時即考慮回彈，根據制造廠對設備及管件材料規格彎制的經驗，可適當調整彎曲角。

（6）尺寸檢查 在原來定位標記的起彎、1/4、1/2、3/4、終彎處測量厚度，計算減薄率，若減薄率大于15%則報廢，經測量減薄率最大處發生在面彎1/2處，因此做好標記可確保成彎前后測量位置一致，減薄率計算正確。

圖2 終彎發藍處金相組織

（7）檢驗及校形 上升下降管的尺寸首先是按標記的方位進行定位，找到定位的背彎中心線，用樣板尺測量，樣板尺需要用剛性材料，不易變形及損壞，經測量回彈角度均在0.5?～0.7?，通過熱校形，在熱校形時溫度控制在800～900℃，熱校形的校力需要緩慢漸進力。不可局部強力校形，否則會在背弧終彎處產生凸起，引起波浪率（見圖3、圖4）。

樣板尺彎曲半徑計算；以上升管φ273mm×26mm為例，圖樣中標識彎曲半徑R700mm是彎曲中心至彎管中心線的距離。背弧樣板尺半徑為700－136.5=563.5（mm），面弧樣板的半徑為700+136.5=836.5（mm）。

（8）三維角度檢驗 將彎管放置在一個平面內，按立體幾何尺寸計算出彎管直管段投射到平面內的距離，測量實際尺寸與計算尺寸的偏差，反算彎曲角度偏差，將彎曲角度偏差控制在±5°。

5. 熱處理及無損檢測

檢查合格彎管進行68 0℃保溫60mi n回火熱處理，熱處理后對彎曲處受拉部位和中性側各取3～5點，每點取至少5個讀數平均數作為該點硬度，測量硬度值≤197HBW。熱處理后打磨露出金屬光澤后，彎曲部位及近彎段外表面進行100%磁粉檢測JB/T4730.4Ⅰ級合格；100%超聲檢測，按JB/T4730.3Ⅰ級合格。

熱處理及無損檢測合格的彎管，按圖樣和《技術協議》要求進行了19MPa水壓試驗，保壓30mi n，然后降壓至12.1MPa保壓30mi n，保壓過程無滲漏。若無特別要求，參照GB/T9948可選取用超聲波檢測代替水壓試驗，超聲波檢測對比試樣刻槽深度為鋼管公稱厚度的12.5%。

圖3 預校形

圖4 局部加熱強力校形形成波浪

6. 油漆包裝

油漆干燥后用三防布整齊包裝，管頭套橡膠管帽，將上升下降管入架裝箱，因上升下降管不規則性，裝箱時各每根管均有固定限位，計算起吊重量，在裝箱架兩端焊接兩個吊耳，廠內試吊，確定可水平安全吊運后，裝車發運。

7. 結語

上升下降管彎制工藝是彎制基礎，在熱管過程中控制彎制溫度和速度，按工藝執行，同時考慮彈性收縮，在終彎時繼續冷卻保持金屬組織，熱校形時按校形工藝控制溫度并及時冷卻，保持金屬組織。彎管盡量做到一次成形，在校形時可能會影響彎管角度和引起金屬組織變化。

[1] 郭延軍，張洪祥，柳智明， 等. DL/T515-2004電站彎管[S]，中華人民共和國國家發展和改革委員會，2004.

[2] 鍋爐專業標準修訂組J B/T1611-1993鍋爐管子制造技術條件[S].中華人民共和國機械工業部，1993.

[3] 李奇，鄭海濤，晏如等.GB/T5310-2008高壓鍋爐用無縫鋼管[S].國家質檢總局國家標準化委員會，2008.

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