冷彎管工裝的改進

秦曉亮 鄭海臣（河南華電金源管道有限公司 河南 鄭州 451162）

冷彎管工裝的改進

秦曉亮 鄭海臣
（河南華電金源管道有限公司 河南 鄭州 451162）

在電廠建設中，彎管的作用不可替代。目前的冷彎機不經過技術改造很難適應大壁厚管道彎制的要求。我公司經過長期實踐與探索，發明了中頻加熱冷彎管加熱方法，使冷彎管的彎制工藝與水平有了很大的提升。

冷彎管；工裝；中頻感應加熱

0 前言

在火電廠建設中，彎頭和彎管在改變管路方向中，起著不可缺少的作用。彎頭與彎管最基本的區別是彎頭相對彎管來說比較短。在制作工藝上，彎管可以用彎管機彎制，一次性完工。而彎頭需要廠家定做，訂貨周期長。彎管可以明顯降低管道的振動，局部阻力小，可以降低管道的總阻力，彎管比彎頭的應力增加系數小。另外，在彎管時，彎曲部分的前后已存在一定長度的直管段，采用彎管代替彎頭，可以減少1～2個焊口。彎管焊口遠離彎曲部分，性能上更安全[1]。因此，彎管的應用范圍越來越廣泛。

1 冷彎熱彎的對比

彎管按彎制溫度分，可分為冷彎彎管和熱彎彎管。熱彎彎管指在加熱溫度 T ≥(TC-56)℃的條件下彎制的彎管。冷彎彎管指在加熱溫度T＜(TC-56)℃的條件下彎制的彎管[2]。

根據鐵碳相圖，冷彎彎管的彎制溫度在相變溫度以下，因此組織沒有發生改變，彎制完成后，僅需要回火處理，消除應力即可。但熱彎彎管可能會超過材料的下臨界溫度，因此規程要求，需要對部分彎管進行正火加回火調質處理，以保證材料的性能。對于沒有進行正加回的管道，其高溫部分與常溫部分存在溫度梯度，存在組織混亂的過渡區，這部分過渡區也是管道的薄弱部分，質量難以保證。而采用正加回的經濟成本和時間成本都遠遠高于普通的高溫回火，不利于生產成本的控制。另外，正火加回火處理后，管子本身可能會有一定程度的變形，影響安裝的精確度。綜上，在盡可能的條件下，對管道采用冷彎彎制，總體效益可達最佳。

2 冷彎機目前存在的問題及解決的辦法

根據冷彎彎管定義，從室溫至(TC-56)℃溫度區間內的彎管，都為冷彎管。隨著超臨界、超超臨界機組的大力發展，鍋爐連接管的管徑和壁厚不斷增大，對于許多管子現有冷彎設備已無法加工，特別對于厚壁管道，室溫下需要特別大的推力，這樣不僅在彎管內部形成巨大的內應力，還對彎管機提出了更高的要求。適當的加熱可以降低材料的屈服強度，從而大大緩解上述情況。

采用加熱方式彎制冷彎管，加熱的方式分為火焰加熱和感應加熱。常規的加熱及彎制工藝過程是將彎管加熱至目標溫度后，吊裝至彎管機進行彎制。在彎制過程中，溫度不斷下降，內應力也越來越大，經常需要分區多次加熱，才能完成任務。同時，加熱時間較長，需要等待的時間長，效率不高；也有的是將天然氣火嘴放置在管子外，一邊加熱，一邊彎制，但此方法的缺點在于需要持續在一個位置加熱，且需要根據彎管的過程不斷調整加熱火嘴的位置，因火嘴在管道外部，其加熱的過程與位置受到機器設備、設備等諸多因素限制，不可能均勻加熱，而且管道內壁的溫度有一定的滯后性，管道表面很容易脫碳、氧化或者超溫。因此，目前的冷彎管加工方法存在各種各樣的弊端。

3 我公司冷彎機的工藝流程

基于以上討論，我公司經過長期的探索和實踐，對冷彎機進行改造，在冷彎機上增加感應加熱裝置，全面摒棄了上述方式的缺點。其裝置原理圖如圖1所示。

我公司的改進后冷彎機對管子彎制的工藝流程如下：

（1）根據管子的外徑，用方銅管制作合適的感應圈，銅管內通循環水冷卻。感應圈的內徑比管子的外徑大80-100mm為宜，感應圈的長度根據彎曲弧長確定。彎曲弧長越長，感應圈越長。

（2）將管子吊裝至彎管機，并固定。

（3）將感應圈通過管子并固定，感應圈中心與管子中心在同一標高。

圖一：冷彎機改造示意圖Figure 1: the schematic diagram of cold bending machine

（4）將感應圈和中頻電源連接好后即可使用中頻電源對管子進行預熱，使鋼管待彎部分通過感應圈內部，然后通入中頻電流，利用電磁感應的原理將電能轉變為熱能在套有感應圈的管子上形成帶形加熱區域。

（5）經過一定時間后，管道達到規定溫度，通過滾輪支架將加熱好的管子送入冷彎機進行彎制[3]。

4 我公司改進冷彎機的特點

采用本方法，不需要引進新的彎管機，在原彎管機的基礎上稍加改進，即可達到目的，大大降低了生產成本，而且，不影響原有設備的使用。在彎制需要加熱的管子時，彎制速度快、效率高。在彎制過程中，感應圈一直通過電流，用感應加熱的辦法加熱管道。感應加熱的特點在于加熱速度快、效率高，且加熱區域小，僅需要對需要彎制的部分加熱，管道其它部分溫度仍比較低，這樣對管道材料本身的影響降低到最小。采用中頻感應加熱，根據電磁感應原理，管道表面的溫度高于管道內部的溫度，因此可根據外壁的溫度適時調整感應電流的大小，保證管道溫度符合要求。感應圈采用方銅管制作而成，內部通入循環水作為冷卻介質，保證在彎制過程中，感應圈不會因為溫度過高而融化。管道彎制完成后，感應圈可繼續使用，經濟合理。采用電加熱，所使用的能源清潔，使用后不會對環境造成污染和損害，而且中頻感應加熱不會影響到材料的元素和成分。

我公司根據原理，將其投入到實際生產中，需要彎制的管子，經冷彎及高溫回火處理后，彎管尺寸符合要求，硬度、磁粉、金相、光譜及射線探傷檢測后，均符合要求，達到設計目的。

5 對冷彎機改進后達到的經濟效益

綜上，我公司經過對冷彎機改造后，達到了理想的效果，在不需要購置設備、不占用資金的前提下，擴大了冷彎機的使用范圍，成本有了一定程度的下降，而產品的質量和勞動的效率有了明顯的提高，建議進一步推廣使用。

[1]超（超）臨界鍋爐用鋼及焊接技術協作網第三次論壇大會論文集[C]. 天津，2009

[2] DL/T515《電站彎管》 [S] ，2004

[3]李國楨，牛文獻，李俊峰等.中頻加熱冷彎管加工方法：中國，0065792.X [P].2011-12-07

K928

B

1007-6344（2016）06-0117-01

秦曉亮（1980-），男，大專，助工，主要從事電站配管設計與制造、焊接工藝。