管子制作過程中的彎管及法蘭轉(zhuǎn)角的探討

尹海山+劉佳

摘 要：在管子制作過程中，有很多管子是需要采用彎管機(jī)彎制的，也有很多管子是存在法蘭轉(zhuǎn)角的，文章通過解析彎管工藝的原理及方法，針對(duì)實(shí)踐過程中存在的問題提出了相應(yīng)的解決措施，既保證了設(shè)計(jì)上的優(yōu)化，又保證了管子加工時(shí)的便捷，可供同行參考。

關(guān)鍵詞：管子加工 彎管 法蘭轉(zhuǎn)角

在船舶建造過程中，輪機(jī)專業(yè)里面的設(shè)備安裝及管系安裝是最主要的兩大部分，其中管系安裝正確的前提就是管子制作的正確性，正常來講管子安裝在整個(gè)舾裝工程中占了20%以上的工作量，同時(shí)廢返率占管子總數(shù)的8%～15%，所以說提高管子加工的正確性非常重要。

1.彎管機(jī)彎管工藝

彎管機(jī)進(jìn)行管材的彎曲和板料的彎曲一樣，在純彎曲的情況下，管子受外力矩的作用發(fā)生彎曲時(shí)，彎管弧度外側(cè)管壁受拉應(yīng)力作用，管壁變薄；彎管弧度內(nèi)側(cè)管壁受擠壓力作用，管壁變厚。而且，橫截面的形狀由于外力作用由圓形變?yōu)榻茩E圓形，當(dāng)變形量過大時(shí)，外側(cè)管壁會(huì)產(chǎn)生裂紋，內(nèi)側(cè)管壁會(huì)出現(xiàn)起皺。為避免以上情況，需注意以下幾點(diǎn)：彎管弧度外側(cè)拉伸變形區(qū)內(nèi)最大的伸長變形不得超過材料塑性允許值而產(chǎn)生破裂；彎管弧度內(nèi)側(cè)壓縮變形區(qū)內(nèi)，受擠壓力部分不能產(chǎn)生失穩(wěn)而起皺；要充分考慮橢圓度的要求，目前管業(yè)一般在管子穿心棒端部加鋅棒；如果管件有承受內(nèi)壓力的強(qiáng)度要求時(shí)，控制其壁厚減薄的成形極限。

2.彎管注意要點(diǎn)

由于目前管子彎管有”冷彎”和”熱彎”兩種形式，一般采用前者，管子彎曲半徑一般采用3D（3倍管子外徑）彎曲，針對(duì)單根管子來講，只包含一個(gè)彎的情況相對(duì)簡單，但是包含兩個(gè)及以上起彎點(diǎn)的管子就相對(duì)較復(fù)雜一些，在設(shè)計(jì)及管子制造方面都有不少需要注意的要點(diǎn)。在彎管之前，首先必須明確不同彎管機(jī)的彎管參數(shù)，如表1所示。

（1）針對(duì)單個(gè)彎的情況，只要保證彎管機(jī)“前卡”位置后彎制，便能加工出相應(yīng)管子，當(dāng)然，對(duì)于設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)制作人員來講，要特別注意管子前卡量不夠的情況，這種情況不但浪費(fèi)了材料，還增加了一道現(xiàn)場(chǎng)施工工序，從而使整個(gè)管子的制作成本上升，因此要盡量避免。

（2）管子中包含兩個(gè)及以上彎管的情況，這類管子的出錯(cuò)率是比較高的，主要是管子“中間卡量”的問題。由表1可知外徑Ф60mm的管子，其前卡值為118，彎第二個(gè)彎的時(shí)候，彎管機(jī)前卡需要夾在中間直管段的位置，若設(shè)計(jì)時(shí)未考慮此種情況，將直管段設(shè)置低于前卡值118，那么管子就無法加工。此外一般管業(yè)公司都有多臺(tái)彎管機(jī)，其前卡值是不一樣的，因此加工管子時(shí)合理選用彎管機(jī)也是比較重要的一點(diǎn)。

3.法蘭轉(zhuǎn)角

法蘭轉(zhuǎn)角是非常重要的一項(xiàng)參數(shù)，如果一根管子的法蘭轉(zhuǎn)角在制作時(shí)沒有轉(zhuǎn)到正確角度便焊接，那么管子制作完畢后也無法正常使用，必須返修甚至重新制作，下文將結(jié)合具體實(shí)例進(jìn)行探討。

3.1法蘭轉(zhuǎn)角旋轉(zhuǎn)原則

在管子法蘭旋轉(zhuǎn)角度之前，首先需要確定法蘭轉(zhuǎn)角的旋轉(zhuǎn)原則，目前大多數(shù)船廠均采用三維設(shè)計(jì)軟件TRIBON進(jìn)行管路設(shè)計(jì)，故首要的便是掌握其轉(zhuǎn)角原則：管子在船上安裝始終是“雙眼正”原則，即法蘭上下和左右螺栓孔連線是與船體坐標(biāo)系平行的；面向法蘭，逆時(shí)針為正、順時(shí)針為負(fù)的原則。

3.2實(shí)例分析

下面結(jié)合實(shí)例討論法蘭轉(zhuǎn)角，如圖1、表2所示。

通過圖1和表2可以看出法蘭相對(duì)于P2處彎管所形成的平面有法蘭轉(zhuǎn)角70°，需要進(jìn)行法蘭轉(zhuǎn)角操作，將各階段進(jìn)行分解。

分解階段一：此管子若無法蘭轉(zhuǎn)角，那么管子完成后的效果如圖2所示。如果在此階段將管子法蘭焊接完畢，不考慮法蘭轉(zhuǎn)角70°，那么將導(dǎo)致此管在船上無法安裝，甚至管子報(bào)廢。

分解階段二：管子在船上的安裝位置是固定的，為了達(dá)到“雙眼正”的目的，就必須采取旋轉(zhuǎn)法蘭的措施。如圖3所示，旋轉(zhuǎn)前，法蘭螺栓眼在“位置一”，旋轉(zhuǎn)后螺栓眼在“位置二”，之間的旋轉(zhuǎn)角度“70°”便是法蘭轉(zhuǎn)角。

4.結(jié)束語

綜上所述，通過以上處理，管子加工時(shí)法蘭轉(zhuǎn)角才能保證正確率，但同時(shí)也應(yīng)認(rèn)識(shí)到，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量避免一些非常規(guī)角度，便于管子加工制作。管子加工過程中彎管及法蘭轉(zhuǎn)角是比較普遍的一道操作，不管是設(shè)計(jì)人員還是制作人員，只有在充分了解的基礎(chǔ)上，才能將此項(xiàng)工作做到最好，最終提高其設(shè)計(jì)及建造水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉翔.基于有限元法的設(shè)備法蘭強(qiáng)度與剛度分析及工程設(shè)計(jì)軟件開發(fā)[D].北京：北京化工大學(xué)，2016.

[2]孫佳超.金屬與金屬接觸型螺栓法蘭接頭的計(jì)算方法研究[D].上海：華東理工大學(xué)，2015.endprint