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(jīng)過技術改造很難適應大壁厚管道彎制的要求。我公司經(jīng)過長期實踐與探索，發(fā)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(qū)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(shù)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(jù)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(fā)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(guī)程要求，需要對部分彎管進行正火加回火調(diào)質(zhì)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(qū)，這部分過渡區(qū)也是管道的薄弱部分，質(zhì)量難以保證。而采用正加回的經(jīng)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(chǎn)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(jù)冷彎彎管定義，從室溫至(TC-56)℃溫度區(qū)間內(nèi)的彎管，都為冷彎管。隨著超臨界、超超臨界機組的大力發(fā)展，鍋爐連接管的管徑和壁厚不斷增大，對于許多管子現(xiàn)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(nèi)部形成巨大的內(nèi)應力，還對彎管機提出了更高的要求。適當?shù)募訜峥梢越档筒牧系那姸?，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(guī)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(nèi)應力也越來越大，經(jīng)常需要分區(qū)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(xù)在一個位置加熱，且需要根據(jù)彎管的過程不斷調(diào)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(nèi)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(jīng)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(jù)管子的外徑，用方銅管制作合適的感應圈，銅管內(nèi)通循環(huán)水冷卻。感應圈的內(nèi)徑比管子的外徑大80-100mm為宜，感應圈的長度根據(jù)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(nèi)部，然后通入中頻電流，利用電磁感應的原理將電能轉變?yōu)闊崮茉谔子懈袘Φ墓茏由闲纬蓭渭訜釁^(qū)域。

（5）經(jīng)過一定時間后，管道達到規(guī)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(chǎn)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(qū)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(jù)電磁感應原理，管道表面的溫度高于管道內(nèi)部的溫度，因此可根據(jù)外壁的溫度適時調(diào)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(nèi)部通入循環(huán)水作為冷卻介質(zhì)，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(xù)使用，經(jīng)濟合理。采用電加熱，所使用的能源清潔，使用后不會對環(huán)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(jù)原理，將其投入到實際生產(chǎn)中，需要彎制的管子，經(jīng)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(jīng)濟效益

綜上，我公司經(jīng)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(chǎn)品的質(zhì)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(xié)作網(wǎng)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。