[发明专利]小弯曲半径壁厚低减薄弯管加工方法及中频弯管机

说明书

一种小弯曲半径壁厚低减薄弯管加工方法及中频弯管机，所述方法母材管的壁厚按照设计要求壁厚的1‑1.1倍选取；管件煨弯工序在设有反力矩装置的中频弯管机上实施，管件在弯管机主油缸总推力F₃和反力矩装置的反力油缸施加的反向力F₂的共同作用下进行，反向力F₂经钢索和反力矩弧板对被加工管件施加反向力矩，反向力矩在管件变形截面产生附加压应力，使管件在整个弯曲变形过程中变形区由附加压应力来抵消部分或全部拉应力，实现弯管管件的外弧壁厚低减薄。本发明可使弯管外弧侧应力大大减少直至接近零，从而大大降低母材的耗费量。同时可通过压缩变形细化晶粒，提高了变形区域的机械性能，消除组织缺陷扩大的趋势。

技术领域

本发明涉及一种弯管加工技术，特别是可代替常规标准长半径(GB/T12459、ASMEB16.9)弯头使用的小弯曲半径壁厚低减薄的弯管加工方法及中频弯管机。

背景技术

目前，管路系统改变方向多采用弯头焊接直管的方法来实现，弯头焊接直管会产生较多的焊缝，对于一些重要的管路系统，如核电站的核反应堆和蒸发器系统管路，电站锅炉内部管路和四大管道等紧凑且重要的管路系统，减少焊缝意味着提高管路的安全性和可靠性，并且可以消除焊缝部位对介质流动性造成的影响，因此重要的管路系统采用弯管替代弯头焊接直管已经成为一种发展趋势。受空间环境的限制，管路系统的弯曲半径要尽量小一些(以1.5D最为常用)，但是，采用现有弯管煨弯工艺加工弯管时，随管子弯曲半径的减小，管壁背弧减薄量增加，当弯管弯曲半径R为2.5D时，背弧减薄量接近20％，显然为了保证管壁到达设计要求必需选用壁厚尺寸较大的母材进行弯管加工。现行弯管标准限制弯曲半径大于2.5D，以保证整个管路系统的经济性。换言之，现有技术无法解决弯曲半径小于2.5D弯管兼顾经济性的要求。鉴于此，设计一种可以用于小弯曲半径弯管加工且管壁背弧低减薄量乃至零减薄量的方法，无疑是十分必要的。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种小弯曲半径壁厚低减薄的弯管加工方法，所述方法可明显减小加工弯管的母材管规格，从而大幅度降低生产成本，拓宽管路系统使用弯管的范围。

本发明还提供了用于实施所述方法的中频弯管机。

本发明所述问题是以下述技术方案实现的：

一种小弯曲半径壁厚低减薄的弯管加工方法，包括弯管备料工序和弯管煨弯工序，所述弯管备料工序中母材管的直径按照设计要求的直径选取，母材管的壁厚按照设计要求壁厚的1-1.1倍选取；

所述弯管煨弯工序在设有反力矩装置的中频弯管机上实施，煨弯过程，母材管在弯管机主油缸总推力F₃和反力矩装置的反力油缸施加的反向力F₂的共同作用下进行，反向力F₂经钢索和反力矩弧板对被加工母材管施加反向力矩，反向力矩在母材管变形截面产生附加压应力，使变形截面在整个变形过程中由附加压应力来抵消部分或全部拉应力，实现弯管段的外弧壁厚低减薄。

上述小弯曲半径壁厚低减薄的弯管加工方法，煨弯工序中总推力F₃为0.8-0.9(F₁+F₂)时，所加工弯管段的壁厚减薄率小于10％，式中F₁为同规格弯管在常规煨弯加工过程中弯管机主液压缸所施加推力的实测值，反向力F₂按照下述方法估算：

根据式M₁＝F₁×R计算出弯管转矩M₁，式中R为弯管的弯曲半径，

根据式M₁＝σ_平均×W_z求出σ_平均，W_z为母材管的塑性抗弯模量W_z＝(D³-d³)/6，

σ_平均为平均应力；