冷弯管工装的改进

秦晓亮 郑海臣（河南华电金源管道有限公司 河南 郑州 451162）

冷弯管工装的改进

秦晓亮 郑海臣
（河南华电金源管道有限公司 河南 郑州 451162）

在电厂建设中，弯管的作用不可替代。目前的冷弯机不经过技术改造很难适应大壁厚管道弯制的要求。我公司经过长期实践与探索，发明了中频加热冷弯管加热方法，使冷弯管的弯制工艺与水平有了很大的提升。

冷弯管；工装；中频感应加热

0 前言

在火电厂建设中，弯头和弯管在改变管路方向中，起着不可缺少的作用。弯头与弯管最基本的区别是弯头相对弯管来说比较短。在制作工艺上，弯管可以用弯管机弯制，一次性完工。而弯头需要厂家定做，订货周期长。弯管可以明显降低管道的振动，局部阻力小，可以降低管道的总阻力，弯管比弯头的应力增加系数小。另外，在弯管时，弯曲部分的前后已存在一定长度的直管段，采用弯管代替弯头，可以减少1～2个焊口。弯管焊口远离弯曲部分，性能上更安全[1]。因此，弯管的应用范围越来越广泛。

1 冷弯热弯的对比

弯管按弯制温度分，可分为冷弯弯管和热弯弯管。热弯弯管指在加热温度 T ≥(TC-56)℃的条件下弯制的弯管。冷弯弯管指在加热温度T＜(TC-56)℃的条件下弯制的弯管[2]。

根据铁碳相图，冷弯弯管的弯制温度在相变温度以下，因此组织没有发生改变，弯制完成后，仅需要回火处理，消除应力即可。但热弯弯管可能会超过材料的下临界温度，因此规程要求，需要对部分弯管进行正火加回火调质处理，以保证材料的性能。对于没有进行正加回的管道，其高温部分与常温部分存在温度梯度，存在组织混乱的过渡区，这部分过渡区也是管道的薄弱部分，质量难以保证。而采用正加回的经济成本和时间成本都远远高于普通的高温回火，不利于生产成本的控制。另外，正火加回火处理后，管子本身可能会有一定程度的变形，影响安装的精确度。综上，在尽可能的条件下，对管道采用冷弯弯制，总体效益可达最佳。

2 冷弯机目前存在的问题及解决的办法

根据冷弯弯管定义，从室温至(TC-56)℃温度区间内的弯管，都为冷弯管。随着超临界、超超临界机组的大力发展，锅炉连接管的管径和壁厚不断增大，对于许多管子现有冷弯设备已无法加工，特别对于厚壁管道，室温下需要特别大的推力，这样不仅在弯管内部形成巨大的内应力，还对弯管机提出了更高的要求。适当的加热可以降低材料的屈服强度，从而大大缓解上述情况。

采用加热方式弯制冷弯管，加热的方式分为火焰加热和感应加热。常规的加热及弯制工艺过程是将弯管加热至目标温度后，吊装至弯管机进行弯制。在弯制过程中，温度不断下降，内应力也越来越大，经常需要分区多次加热，才能完成任务。同时，加热时间较长，需要等待的时间长，效率不高；也有的是将天然气火嘴放置在管子外，一边加热，一边弯制，但此方法的缺点在于需要持续在一个位置加热，且需要根据弯管的过程不断调整加热火嘴的位置，因火嘴在管道外部，其加热的过程与位置受到机器设备、设备等诸多因素限制，不可能均匀加热，而且管道内壁的温度有一定的滞后性，管道表面很容易脱碳、氧化或者超温。因此，目前的冷弯管加工方法存在各种各样的弊端。

3 我公司冷弯机的工艺流程

基于以上讨论，我公司经过长期的探索和实践，对冷弯机进行改造，在冷弯机上增加感应加热装置，全面摒弃了上述方式的缺点。其装置原理图如图1所示。

我公司的改进后冷弯机对管子弯制的工艺流程如下：

（1）根据管子的外径，用方铜管制作合适的感应圈，铜管内通循环水冷却。感应圈的内径比管子的外径大80-100mm为宜，感应圈的长度根据弯曲弧长确定。弯曲弧长越长，感应圈越长。

（2）将管子吊装至弯管机，并固定。

（3）将感应圈通过管子并固定，感应圈中心与管子中心在同一标高。

图一：冷弯机改造示意图Figure 1: the schematic diagram of cold bending machine

（4）将感应圈和中频电源连接好后即可使用中频电源对管子进行预热，使钢管待弯部分通过感应圈内部，然后通入中频电流，利用电磁感应的原理将电能转变为热能在套有感应圈的管子上形成带形加热区域。

（5）经过一定时间后，管道达到规定温度，通过滚轮支架将加热好的管子送入冷弯机进行弯制[3]。

4 我公司改进冷弯机的特点

采用本方法，不需要引进新的弯管机，在原弯管机的基础上稍加改进，即可达到目的，大大降低了生产成本，而且，不影响原有设备的使用。在弯制需要加热的管子时，弯制速度快、效率高。在弯制过程中，感应圈一直通过电流，用感应加热的办法加热管道。感应加热的特点在于加热速度快、效率高，且加热区域小，仅需要对需要弯制的部分加热，管道其它部分温度仍比较低，这样对管道材料本身的影响降低到最小。采用中频感应加热，根据电磁感应原理，管道表面的温度高于管道内部的温度，因此可根据外壁的温度适时调整感应电流的大小，保证管道温度符合要求。感应圈采用方铜管制作而成，内部通入循环水作为冷却介质，保证在弯制过程中，感应圈不会因为温度过高而融化。管道弯制完成后，感应圈可继续使用，经济合理。采用电加热，所使用的能源清洁，使用后不会对环境造成污染和损害，而且中频感应加热不会影响到材料的元素和成分。

我公司根据原理，将其投入到实际生产中，需要弯制的管子，经冷弯及高温回火处理后，弯管尺寸符合要求，硬度、磁粉、金相、光谱及射线探伤检测后，均符合要求，达到设计目的。

5 对冷弯机改进后达到的经济效益

综上，我公司经过对冷弯机改造后，达到了理想的效果，在不需要购置设备、不占用资金的前提下，扩大了冷弯机的使用范围，成本有了一定程度的下降，而产品的质量和劳动的效率有了明显的提高，建议进一步推广使用。

[1]超（超）临界锅炉用钢及焊接技术协作网第三次论坛大会论文集[C]. 天津，2009

[2] DL/T515《电站弯管》 [S] ，2004

[3]李国桢，牛文献，李俊峰等.中频加热冷弯管加工方法：中国，0065792.X [P].2011-12-07

K928

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1007-6344（2016）06-0117-01

秦晓亮（1980-），男，大专，助工，主要从事电站配管设计与制造、焊接工艺。