电站弯管的工艺评定

摘 要：本文以某电站金属管道弯管为背景，通过进行弯管的工艺评定，使弯管质量得以更好得控制，从而提高经济效益。

关键词：弯管 工艺评定 控制

中图分类号： TV 文献标识码： A

一、概述

电站有大量的金属工艺管道，管道的空间走向有很大一部分是通过成品弯头来实现的，但弯头的角度有限，要想得到任意角度的管道走向就需要通过弯管来完成，因此弯管是金属管道获得任意方向的重要加工方法。

复杂空间管材成形，对于其加工精度尺寸、强度、变形要求很高，所以必须对管材的弯曲过程进行工艺评定，对管材在弯曲过程中以及弯曲后存在的问题进行分析，以便使我们能够对于模具设计、弯管数据的修正，管材的材质、直径、壁厚的选取，以及加工中管材的弯裂、管壁起皱等现象的控制，获得科学的理论依据，提高经济效益。

电站中使用的较大管径的弯管一般都是委托专业的公司热弯成型，电站建造阶段较小管径的弯管主要采用冷弯的形式加工而成，以下主要介绍电站弯管的冷弯工艺评定。

二、要求作评定的场合

下列情况需要作成形工艺评定：

1、在高于150℃的温度下进行任何一项或一系列操作。

2、在低于或等于150℃的温度下进行的任何成形操作。根据标准中的应变率计算公式计算，可知合金钢或碳钢工件最大应变率超过5%、奥氏体不锈钢工件应变率超过10%，或超过15%而具有支持性文件时。管道的应变率按下式计算：

式中：A表示应变率；R表示管子中心线的名义弯曲半径；r表示管子名义半径

根据公式可知，管道的弯曲半径越大，应变率越小，弯管的成形就越好，以目前电站常用的冷弯管弯曲半径为R=5D计算，碳钢和奥氏体不锈钢管道的应变率均为10%，奥氏体不锈钢管道应变率超过10%后者的支持性文件应考虑到加工造成数据的离散性并提供统计证明，在成形操作和相关机械性能热处理以后所验收的材料，本工艺评定为冷弯工艺评定，所以奥氏体不锈钢不需要做工艺评定，该工艺评定只限于碳钢管道。

三、评定的范围

弯管工艺评定的范围受以下几个因素限制：

1.弯曲半径：弯管的弯曲半径与管子的变形率有直接的关系。较大应变率评定结果适用于较小应变率，简单的说弯曲半径的倍值越小可覆盖的范围越大，但成形的难度也越大，要求也越高。我们的弯管通常都为5D（D为管子的名义直径）因此做成形评定的时也直接选用5D的弯曲半径。

2.直径范围：下列各规定范围内的管子外径都可视为等效：①直径50mm；②50mm直径150mm；③150mm直径。

3.厚度范围：成形工艺评定的有效范围为0.75e（1.25 e+3mm），e：试件厚度。要充分考虑施工的实际施工范围合理进行选用。

4.车间：在冷成形的的情况下某一个车间进行的评定试验，可以扩展到对制造厂的所有车间均有效；但这些车间生产用的成形机床必须与评定试验所用的类型相同，根据这些要求本次工艺评定选用了W27Y-60A60毫米液压弯管机和WC27-114型弯管机进行工艺评定。

5.母材的牌号：所有同牌号或标准牌号的碳钢和合金钢应视为等效

四、评定对象的选取

根据具体情况本次工艺评定选用规格φ48.3 mm *3.68mm和φ60.3 mm *3.18 mm的管子进行评定，分别取2组试件做一个90°单弯和两个90°连续弯。

五、弯前的检验

弯管前的检验是必要的也是必须的，因为通过弯管前的检验可以再一次证明评定使用的母材是合格的，避免在成形后出现不合格时追述原因时产生不确定因素，所以在弯管前做相应的检验是必须的。

1.目视检查：弯管表面不得有毛刺、划痕、裂纹、折叠和撕裂等缺陷存在。

2.壁厚检查：管材壁厚不能低于标准壁厚，用于弯管的钢管壁厚通常选用在（0～+12.5）%正公差的钢管。

3.无损检测：进行液体渗透检测，表面着色不应有如下显示：①线性显示；大于3mm的非线性显示；②3个或3个以上排成一行的显示，其边缘间距小于3mm；③以最不利方式选择一个最大边长不超过20cm的面积为100cm2的矩形区域中存在5个或5个以上密集显示。

4.硬度测量：碳钢、合金钢应在成形之前按相应技术要求的条件和准则进行光谱分析和硬度试验。

六、弯后的检查

管子弯制后，应将内外表面清理干净。弯管质量应符合下列规定：

1、外观检查：不得有裂纹、过烧、分层等表面缺陷。

2、尺寸检查：

1）弯管的壁厚减薄量（弯前壁厚与弯后壁厚之差与弯前壁厚之比）

用超声波测厚仪在弯管背弧侧中心线上至少均匀取5点检验，找出壁厚最薄的那个点，弯管的壁厚减薄量应≤10%，且弯管制作后的最小厚度不得小于管系直管的最小壁厚；

2）弯管椭圆度

用游标卡尺在弯曲部分至少均匀取5点检验，弯管的圆度应按下式计算：

式中： u表示弯管的椭圆度（）；Dmax表示同一截面的最大实测外径（mm）；Dmin表示同一截面的最小实测外径（mm）。

对于承受内压的弯管，其椭圆度应不大于8%；对于承受外压的弯管，其椭圆度应不大于3%。

3）弯管的端部垂直度偏差

应检查所有弯管的管端面轴线与图纸中心线的偏差1，管端面垂直度允许偏差2为管子外径的1%且不超过3mm，见下图：

4）褶皱高度及波浪间距

褶皱高度应按下式计算：

式中D01――褶皱凸出处外径；D02――褶皱凹进处外径；D03――相邻褶皱凸出处外径

弯管内侧褶皱高度不应大于管子外径的3%，波浪间距（上图中的L）不应小于褶皱高度的12倍。

5）角度偏差

弯管角度应符合设计文件的要求，一般角度偏差要求不超过±1°

6）弯管平面度

将弯管放置在平台上，以塞尺、内卡和直尺测量其最大间隙，弯管的平面度允许偏差应符合表1的规定。

L

图中L―弯管的直管段长度；Δ2―平面度

7）直管长度公差

直管长度公差

8）无损检测：进行PT检查，在检查时应重点检查腹拱、背拱以及有缝管的纵焊缝。

9）硬度测量：与弯前检查的要求相同，测量的结果作为参考资料。

10）拉伸试验：利用拉伸试验得到的数据可以确定材料的弹性极限、伸长率、弹性模量、比例极限、面积缩减量、拉伸强度、屈服点、屈服强度和其它拉伸性能指标。弯管后对腹拱、背拱处进行试验来验证经过变形后的材料仍然具有与原材料相同的机械性能。

11）化学成份分析：热煨弯应在完工后测量表面1mm深处硫和碳的含量。本次工艺评定为冷弯工艺，可不做。

12）金相试验：成形之后按照相应技术要求的条件和准则用金相复型进行检验。如果采购没要求时，应进行检验行为参考资料。

13）弯曲试验：测定材料承受弯曲载荷时的力学特性的试验，是材料机械性能试验的基本方法之一。弯曲试验主要用于测定脆性和低塑性材料（如铸铁、高碳钢、工具钢等）的抗弯强度并能反映塑性指标的挠度。弯曲试验还可用来检查材料的表面质量。

七、弯管工艺评定报告

当弯制后的弯管各个检测数据指标都符合要求后，依据做工艺评定时选取材料规格、覆盖范围以及弯制前后的无损检测报告、力学分析报告等过程记录文件形成弯管工艺卡，各个不同的工艺卡形成总的弯管工艺评定报告。

后续的现场大量冷弯管操作中，就可以依据先前的对应覆盖范围，进行管段弯制。

八、 结论

实践证明，通过进行弯管的工艺评定，可以为弯管制定预防缺陷的措施提供依据，最大化的保证弯管的合格率，从而提高其经济性，表明了弯管工艺评定的重要性，更明确了在实际弯管中要遵循先评定试验，再批量生产的原则是保障弯管工艺过程获得稳定质量的前提。

参考文献

1、GB50235-2010，工业金属管道工程施工规范；

2、DL-T 515-2004 ，电站弯管；

3、SYT5257-04，油气输送用钢制弯管。