管件的定义认识及工艺

管件的定义认识及工艺

a．变直径管件：指管端或管上某一部分直径减小；

b．变壁厚的管件：指沿管子长度方向使壁厚发生变化；

c．改变断面的管件：根据要求，将圆形断面变为方形、椭圆形、多边形等等；

d．弯曲管件：我们接触比较多的，就是将直管变为不同曲率半径的弯管，如弯头、弯管等等；

e．带凸缘和圆缘的管件:前者指管子端部向内侧或外侧凸，后者指在管的圆周方向形成隆起的或凹槽的管件；

f．带卷边和封底类的管件:增加管端总强度向管的外侧或内侧卷边或将管件端部封住的管件；

g．扩径管件:按照要求将管件端部或某部位扩大形成各种形状的管件；

管件的加工方法有很多种。很多还属于机械加工类的范畴，用的最多的是冲压法、锻压法、滚轮加工法、滚轧法、鼓胀法、拉伸法、弯曲法、和组合加工法。管件加工是机加工和金属压力加工的有机结合。

现在举例说明一下：

锻压法：用型锻机将管子端部或一部分予以冲伸，使外径减少，常用型锻机有旋转式、连杆式、滚轮式。

冲压法：在冲床上用带锥度的芯子将管端扩到要求的尺寸和形状。

滚轮法：在管内放置芯子，外周用滚轮推压，用于圆缘加工。

滚轧法：一般不用芯轴，适合于厚壁管内侧圆缘。

弯曲成形法：有三种方法较为常用，第一种方法叫伸展法，另一种方法叫冲压法，三种是大家较为熟悉的滚轮法，有3－4个辊，两个固定辊，一个调整辊，调整固定辊距，成品管件就是弯曲的。这种方法应用的较广，若生产螺旋管，曲率还可增大。

鼓胀法：第一种是在管内放置橡胶，上方用冲子压缩，使管子凸出成形；第二种方法是液压鼓胀成形，在管子中部充入液体，靠液体压力把管子鼓成所需要的形状，像我们常用的波纹管的生产大部分用的是这种方法。

总之管件用途广泛，种类繁多。日本生产方法都是特许的，有的管件生产方法和工艺都申报了专利，管件专利很多，大多是组合加工。我国的管件加工差距很大，举个例子：自行车用的三通四通，在国外早在四五年就采用鼓胀成形的管头，而我国的厂家到现在可能还在用焊接的方法。人们几乎不认识这种事物，很难接受新事物，即使有，厂家也不一定愿意改变这种工艺。我国在管件这方面发展得很慢，比较落后。

下面讲一下用于管路连接的管件，如：弯头、大小头、三通、管帽、弯管等。这些管件主要用在石油、化工、电力、造船、建筑行业等领域。比如：室内采暖管道有的要异径连接，有的要转向连接，有的要分流连接，它们分别可采用大小头（国外叫异径管）、弯头和三通管件。当然这些有的是铸件，有的是由管子做原料通过加工的方法生产。

首先我来介绍弯头。弯头现在国际通用的标准是美国的国家标准ANSIB16.9和16.28。该标准的外径尺寸范围是1/2″~ 80″，一般24″以内的都是用无缝钢管为原材料，26″到80″的都是用钢板冲压以后再焊接。壁厚最大可达60mm，最小到1.24mm。钢种用的最多的是碳素钢（20＃）、合金钢和不锈钢，共24个钢种。锅炉上用的CrMo钢像15Cr，用量比较大。三通，外径范围在2.5″－60″，从26″－60″为焊接三通。壁厚28－60mm。大小头规格范围，常规上先说大头规格，再说小头规格，大头最小0.75″，小头最小0.5″，大头最大60″，小头最大48″，20－60″为焊接的，壁厚2.8－4.5mm。

下面我来讲一下弯头的分类方法，按它的曲率半径来分，可分为长半径弯头和短半径

弯头。长半径弯头指它的曲率半径等于1.5倍的管子外径，即R＝1.5D。短半径弯头指它的曲率半径等于管子外径，即R＝D。式中的D为弯头直径，R为曲率半径。若按压力等级来分，大约有十七种，和美国的管子标准是相同的，有：Sch5s、Sch10s、Sch10、Sch20、Sch30、Sch40s、STD、Sch40、Sch60、Sch80s、XS；Sch80、Sch100、Sch120、Sch140、Sch160、XXS，其中最常用的是STD和XS两种。按弯头的角度分，有45o弯头，有90o弯头和180o弯头。这样一来弯头的种类是很多的，定货时定单常采取如下表示方法：如"LR STD 90o 8"，表示长半径，压力等级为STD，90o的8"弯头；又如，"SR XS 45o 4"表示短半径，压力等级为XS，45o的4"弯头。以上为弯头的大概分类情况。三通，一般有两种。三个口直径相等的为等直径三通，两端直径相同，但汇流端直径与其它两个直径不同称为异径三通。表示方法如下：对于等径三通，比如"T3"三通则表示外径是3英寸的等径三通。对于异径三通，比如"T4×4×3.5"表示同径为四英寸异径为3.5英寸的异径三通。压力等级和弯头的压力等级都是一样的，其规格范围也是一样的。

大小头，也是这个分法。大小头的表示方法是大头直径乘以小头直径，例如"8×6"表示大头直径是8英寸，小头直径是6英寸的大小头。

管件的技术要求有下几点：

几何尺寸包括外径、内径、壁厚。还要求控制曲率半径。比如半径长度为1.5D，那么曲率半径必须在所要求的公差范围之内。由于这些管件大多数用于焊接，为了提高焊接质量，端部都车成坡口，留一定的角度，带一定的边，这一项要求也比较严，边多厚，角度为多少和偏差范围都有规定，几何尺寸上比管件多了很多项。表面质量和机械性能基本和管子是一样的。为了焊接方便，和被连接的管子的钢种是相同的。第四，就是所有的管件都要经过表面处理，把内外表面的氧化铁皮通过喷丸处理喷掉，再涂上防腐漆。这既是为了出口需要，再者，在国内也是为了方便运输防止锈蚀氧化，都要做这方面的工作。第五，就是对包装的要求，对于小管件，如出口，就需要做木箱，大约1立方米，规定这种箱子中的弯头数量大约不能超过一吨，该标准允许套装，即大套小，但总重量一般不可超过1吨。对于大件就要单个包装，像24″的就必须单个包装。另外就是包装标记，标记是要注明尺寸、钢号、批号、厂家商标。在管件上要打上钢印，并附有装箱单和质保书等文件。

下面我在谈一哈管件生产的工艺流程。以弯头为倒，若做长半径弯头，要先选定规格，提出管料。扩径率，通过理论计算，一般扩径率在33%－35%之间，倒推回去。短半径219mm的一般的扩径率为50%。选好原料后，按弯头规格下料，再考虑曲率半径, 比如，90°的弯头，通过其曲率可以算出下多长料可加工出90°的弯头。通过理论计算可算出，然后以该长度为定尺进行切断。最后把料进行热推制。推制机大家可能都看过，实际很简单。它是一个牛角状芯头或芯棒，芯棒由细变粗，推制过程是一个扩径带弯曲的过程。后边有支撑，把下料管段穿入芯棒，后边有一牌坊架将芯棒固定。中间有一小车，小车有的通过液压传动，有的通过机械传动即丝杠传动，然后往前推小车。小车推着管子顺着芯棒往前走，芯棒外有一个感应圈，把管子加热，加热好，然后小车把管子推下，就加工好一个。推好后，弯头要就此热状态下进行整形。因为有的弯头处理不当后，就会扭曲，这是不允许的。另外，推头后一般都是前端外径大，要通过整形模进行整形。整形模实际上是一个压力机，要有一套模具，两个半圆弧，上下各一个。整形后的外径就达到了成品的尺寸要求了。壁厚就以来料的壁厚进行控制。弯头和管子的壁厚公差都是相同的，均为±12.5%。在推制过程中，正常情况下壁厚不应当发生变化，但如果因为工具原因，有的地方会发生减壁现象，所以一般提料时，壁厚要加一些余量，如弯头是8.18mm的壁厚，一般都提8.5mm左右的管子，防止在推制时由于局部减厚而超差。整好

形后，弯头的外径、壁厚尺寸都达到了要求。下面就进行精整工序，经过喷丸处理，把弯头内外表面的氧化铁皮去除，把两端进行坡口处理以便于焊接。再经过检查、打钢字、喷涂漆、包装等工序后，就可以出厂了。以上是24″以下以无缝钢管作为原料的弯头生产方法，超过24″以后即600mm以上的，最大弯头在2.032米~2.80米之间，是用钢板做的。把钢板按要求裁成料后，像UOE成型，也是通过冲模冲压冲成圆形。有两半然后再拼合、焊接。由于焊缝的存在，所以要进行无损探伤。由于有焊接应力的存在，所以还要进行热处理。焊接弯头多了两道工序：一是探伤，一是热处理。其他程序相同。三通的生产工艺基本是一样。要根据三通的不同规格进行下料。下料后先要喷砂，要在成形前将表面的氧化铁皮去除。成形则采用液压鼓胀法成形。有模具，模具底部平直，上边有凸缘孔。将管子放入后，管子用液压缸固定，两边充入液体向内凸胀，把管挤成"凸"字形，再把凸起处从适当位置切除，也打成坡口。它要经过两次喷丸处理。由于加工过程中，有加工硬化，所以也需要热处理。管件的生产工艺流程就是这些情况。

需要再说明的是切断，要求一定采用切管机，再有锯床，大一些的规格就采用火焰切割。无论采用什么方法，一定要保证管端平直、无毛刺、定尺准确。否则，在推制过程中，管端容易破裂。推制这方面的技术问题，再于工具设计。若设计的好，推出来的型比较正，基本符合要求。有的废品较多，主要是由于工具问题。设计主要是凭经验。还需要有经验的工人不断修磨，才能投入正常使用。工具很重要。另外，推制现在都采用液压的推制方法。液压推制速度可调。大弯头与小弯头的推制速度是不同的，加热速度也不相同。另外用液压推制的变形也比较平稳。现在机械推制的方法已经不很多了，加热也比较重要。老式的加热采用煤气炉，把管子加热，现在都改用中频加热。约在70年代以后我国的这种加热方式才过关。这种方法温度比较好控制，加热也比较均匀。通过调节线圈的个数来控制加热温度。若是烧咀，就不太好控制。另外推制前要预热。芯棒预热后再固定管子。中频加热技术的采用对弯头生产是很大的进步，产量、质量都有很大提高。