弯管及弯管工艺介绍

弯管及弯管工艺介绍

弯管加工工艺可以分为很多种，主要有拉弯、绕弯、推弯等多种方式，这些方式又可以分为冷弯和热弯两种弯制状态。对于不同的弯管所应用的加工技术是不同的，不同弯管的特性也是不一样的。

中频弯管：

中频弯管用于连接两根公称通径相同的管子，使管路作90度转弯。

中频弯管除含碳外一般还含有少量的硅、锰、硫、磷按用途可以把碳钢分为碳素结构钢、碳素工具钢和易切削结构钢三类，碳素结构钢又分为建筑结构钢和机器制造结构钢两种；

按冶炼方法可分为平炉钢、转炉钢和电炉钢；按脱氧方法可分为沸腾钢、镇静钢、半镇静钢和特殊镇静钢；按含碳量可以把碳钢分为低碳钢,中碳钢和高碳钢；按磷、硫含量可以把碳素钢分为普通碳素钢、优质碳素钢和高级优质钢和特级优质钢。

一般碳钢中含碳量较高则硬度越大，强度也越高，但塑性较低。主要指力学性能取决于钢中的碳含量，而一般不添加大量的合金元素的钢，有时也称为普碳钢或碳素钢。

中频弯管的成型工艺过程是复杂的，需要根据不同的材质和用途进行焊接，在一定的压力下进行逐渐成形。中频弯管的成型需要按照一定的工序进行，严格遵守相应的流程过程，否则生产出的中频弯管就会产生质量问题。

中频弯管材质的粘性较高，断屑性能差，因此在不锈钢中频弯管采用丝锥进行攻丝过程中容易出现切屑刮伤工件螺纹或丝锥崩刃等现象，影响加工效率和螺纹质量。中频弯管按材质可分为：碳钢中频弯管,不锈钢中频弯管,合金钢中频弯管;按标准可分为：国标中频弯管，非标中频弯管，国际标准：德标，日标，美标，英标中频弯管。现在就来了解一下关于碳钢中频弯管的知识吧。

中频弯管在我国的工业中被广泛应用。中频弯管根据长期生产制做，在多次失败中总结出，比较合理的科学的新经验，加入一定量的稀土元素改善钢的合金质

量。在电力、矿山、冶金等行业，物料的输送、输出、都是采用近距离、高压输送，管道承受着相当大的压力，并经受很严重的磨损，单一材质的管道很难满意此工况的要求。

中频弯管是用加热圈套在钢管上，四周离钢管约15mm的空隙，外侧略+2mm，内侧略-2mm。φ800×30加热宽度约55mm，φ1200×30加热宽度约60mm。在弯曲的过程中，配合8Mpa的强风冷却降温，使其弯曲时保持规定加热宽度温度在850°左右，这样钢管自身有两端冷却的圆度部分做支撑，使其弯曲部分始终在一个窄小宽度里进行，从而达到钢管弯曲成形后圆度不变或很少变形的效果。

中频弯管主要用于加热直缝管、无缝钢管，通过中频加热后，达到效果才能生产.

中频感应加热弯管是一种先进的弯管方法。但是,如果弯管工艺不当,可能出现管材金属组织松弛损伤现象。这种损伤表现为一种微细的晶界裂纹,对管材的机械性能及使用寿命有一定的不良影响。中频弯管的加热范围窄,管壁内外温度不均,在弯管过程中管材受到骤冷骤热,这是它本身固有的弱点。

中频弯管特点：

1.采用垂直外特性的电源，直流时采用正极性（焊丝接负极）

2.一般适合于6mm以下薄板的焊接，具有焊缝成型美观，焊接变形量小的特点

3.保护气体为氩气，纯度为99.99%。当焊接电流为50~50A时，氩气流量为8~0L/min，当电流为50~250A时，氩气流量为2~5L/min。

4.钨极从气体喷嘴突出的长度，以4~5mm为佳，，在角焊等遮蔽性差的地方是2~3mm，在开槽深的地方是5~6mm，喷嘴至工作的距离一般不超过5mm。

5.为防止焊接气孔之出现，焊接部位如有铁锈、油污等务必清理干净。

6.焊接电弧长度，焊接普通钢时，以2~4mm为佳，而焊接不锈钢时，以~3mm 为佳，过长则保护效果不好。

7.对接打底时，为防止底层焊道的背面被氧化，背面也需要实施气体保护。

8.为使氩气很好地保护焊接熔池，和便于施焊操作，钨极中心线与焊接处工件一般应保持80~85°角,填充焊丝与工件表面夹角应尽可能地小，一般为0°左右。

9.防风与换气。有风的地方，务请采取挡网的措施，而在室内则应采取适当的换气措施。

中频弯管的作用:

在管路系统中，中频弯管是改变管路方向的管件。按角度分，有45°及90°180°三种最常用的，另外根据工程需要还包括60°等其他非正常角度弯头。弯头的材料有铸铁、不锈钢、合金钢、可煅铸铁、碳钢、有色金属及塑料等。与管子联结的方式有：直接焊接（最常用的方式）法兰联结、螺纹联结及承插式联结等。按照生产工艺可分为：焊接弯头、冲压弯头、铸造弯头等。管道安装中常用的一种连接用管件，用于管道拐弯处的连接。

中频弯管工艺的制作过程是在钢管待弯部分套上感应圈，用机械转臂卡住管头，在感应圈中通入中频电流加热钢管，当钢管温度升高到塑性状态时，在钢管后端用机械推力推进，进行弯制，弯制出的钢管部分迅速用冷却剂冷却, 这样边加热、边推进、边弯制、边冷却，不断将弯管弯制出来。中频弯管管件的耐蚀性取决于钢中所含的合金元素。铬是使不锈钢冲压弯头获得耐蚀性的基本元素，当钢中含铬量达到1.2%左右时，铬与腐蚀介质中的氧作用，在钢表面形成一层中频弯管很薄的氧化膜，可阻止钢的基体进一步腐蚀。

弯头管件：

冶炼不锈钢冲压弯头的三步法即电炉＋复吹转炉＋VOD三步。其特点是电炉作为熔化设备，只负责向转炉提供含Cr、Ni的半成品钢水，复吹转炉主要任务是吹氧快速脱碳，以达到最大回收Cr的目的。VOD真空吹氧负责进一步脱碳、脱气和成分微调。三步法比较适合氩气供应比较短缺的地区，并采用含碳量较高的铁水作原料，且生产低C、低N不锈钢冲压弯头比例较大的专业厂采用。目前世界上88%不锈钢冲压弯头采用二步法生产，其中76%是通过AOD炉生产。因此它比较适合大型不锈钢冲压弯头专业厂使用。

冲压成形弯头是最早应用于批量生产无缝弯头的成形工艺，目前，在常用规格的弯头生产中已被热推法或其它成形工艺所替代，但在某些规格的弯头中因生产数量少、壁厚过厚或过薄。

产品有特殊要求时仍在使用。弯头的冲压成形采用与弯头外径相等的管坯，使用压力机在模具中直接压制成形。冲压弯头成形的示意图见图

在冲压前，管坯摆放在下模上，将内芯及端模装入管坯，上模向下运动开始压制，通过外模的约束和内模的支撑作用使弯头成形。

与热推工艺相比，冲压成形的外观质量不如前者；冲压弯头在成形时外弧处于拉伸状态，没有其它部位多余的金属进行补偿，所以外弧处的壁厚约减薄10%左右。但由于适用于单件生产和低成本的特点，故冲压弯头工艺多用于小批量、厚壁弯头的制造。

冲压弯头分冷冲压和热冲压两种，通常根据材料性质和设备能力选择冷冲压或热冲压。

冷挤压弯头的成形过程是使用专用的弯头成形机，将管坯放入外模中，上下模合模后，在推杆的推动下，管坯沿内模和外模预留的间隙运动而完成成形过程。采用内外模冷挤压工艺制造的弯头外形美观、壁厚均匀、尺寸偏差小，故对于不锈钢弯头特别是薄壁的不锈钢弯头成形多采用这一工艺制造。这种工艺所使用的内外模精度要求高；对管坯的壁厚偏差要求也比较苛刻。

冲压弯头适用于石油、天然气、化工、水电、建筑和锅炉等行业的管路系。不需管坯作原料，可节约制管设备及模具费用，且可得到任意大直径而壁厚相对较薄的碳钢弯头。

由于上述二条原因，可以缩短制造周期，生产成本大大降低。因不需要任何专用设备，尤其适合于现场加工大型碳钢弯头。

坯料为平板或可展曲面，因而下料简单，精度容易保证，组装焊接方便。

冲压弯头的制作工艺首先焊接一个横截面为多边形的多棱环壳或两端封闭的多棱扇形壳，内部冲满压力介质后，施以内压，在内压作用下横截面由多边形逐渐变成圆，最终成为一个圆形环壳。根据需要,一个圆形环壳可以切割成4个90弯头或6个60冲压弯头或其它规格的冲压弯头，该工艺适用于制造冲压弯头中径与冲压弯头内径比大于1.5的任何规格大型弯头，是目前制造大型碳钢弯头的理想方法。

对焊弯头是利用电阻热将两工件沿整个端面同时焊接起来的一类电阻焊方法。

对焊的生产率高、易于实现自动化，因而获得广泛应用。其应用范围可归纳如下：（1）工件的接长例如带钢、型材、线材、钢筋、钢轨、锅炉钢管、石油和天然气输送等管道的对焊。

（2）环形工件的对焊例如汽车轮辋和自行车、摩托车轮圈的对焊、各种链环的对焊等。

（3）部件的组焊将简单轧制、锻造、冲压或机加工件对焊成复杂的零件，以降低成本。例如汽车方向轴外壳和后桥壳体的对焊，各种连杆、拉杆的对焊，以及特殊零件的对焊等。

（4）异种金属的对焊可以节约贵重金属，提高产品性能。例如刀具的工作部分（高速钢）与尾部（中碳钢）的对焊，内燃机排气阀的头部（耐热钢）与尾部（结构钢）的对焊，铝铜导电接头的对焊等。

45°弯头多指给排水专业的金属弯头，小管径弯头可以通过煨弯得到；冷弯、热弯：一般中小管径弯头可以冷弯加工获得；大管径的就需要热弯了。煨弯加工一般指现场完成。

冲压弯头：工程上水系统使用的大多数（尤其大管径）可以采购成品弯头，加工方法是冲压，产品一致性好。

推制弯头：在80年代末接触过用机械+模具内胎+中频加热方法推制钢制弯头的工艺，但后来大概是内外侧壁厚不易掌控，少见实际应用。

180°弯头、斜接弯头常用于管道的弯曲部位，用以改变管道的走向。常用的有45°弯头和90°弯头。弯曲半径约为管子外径1.0倍的称为短半径弯头；约为管子外径1．5倍的称为长半径弯头。在管道系统布置时，一般宜选用长半径弯头连接，短半径弯头通常用在管系安装位置较紧凑的场合或者为了降低成本。采用短半径弯头时，其最高工作压力一般不宜超过相同规格长半径弯头的0．8倍。斜接弯头通常用于低压(设计压力s 2．0MPa)、水以及类似流体介质条件比较缓和的大尺寸管道上。

高压弯头用途：连接两根公称通径相同的管子，使管路作90度转弯头。

高压弯头研制历时两年，亚临界和超临界机组高压弯头分别能承受主蒸汽17.6兆帕的压力、546度的高温和25.4兆帕的压力、576度的高温，各项技术参数及性能指标均达到设计要求。据悉，我国当前在建电厂项目中主要采用亚临界机组和超临界机组。

镀锌弯管：

镀锌弯管密度为0.89-0.91g/cm，仅为钢管的十分之一。由于重量轻，可大大工业降低运输费用和安装的施工强度。

镀锌弯管特点：

1、重量轻

2、耐热性能好：当工作水温为70度，软化的温度为140度。

3、高抗冲：由于独特的抗冲强度性能比其它实壁管有了明显改善，其环刚度相当于实壁的1.3倍。

4、镀锌弯管使用寿命长：管材在额定的使用温度和压力下，使用寿命达到50年以上，具有防紫外线、防辐射，使产品永不褪色。

5、耐腐蚀性好：除少数氢化剂外，可耐多种化学介质的侵蚀,具有优异的耐酸、耐碱、耐腐蚀性、不会生锈，不会腐蚀，不会滋生细菌，无电化学腐蚀。

镀锌弯管机大致可以分为数控弯管机，液压弯管机等等。弯管机的用途:液压弯管机主要用于电力施工，公、铁路建设，锅炉、桥梁、船舶、家俱，装潢等方面的管道铺设及修造，具有功能多、结构合理、操作简单、移动方便、安装快速等优点。本机器除了具备弯管功能外，还能将油缸作为液压千斤顶使用，相对于数控弯管设备而言具有价格便宜，使用方便的特点，在国内弯管机市场占据主导产品位置。数控弯管机，可对管材在冷态下进行一个弯曲半径(单模)或两个弯曲半径(双模)的缠绕式弯曲，广泛使用于汽车、空调等行业的各种管件和线材的弯曲。

弯管加工新工艺：

自由弯曲弯管工艺：自由弯曲的弯管新工艺主要应用于汽车行业。其结构原理如图所示。弯曲主要由Z方向的进给通过导向模和弯曲模完成，而弯曲模通过一个球轴承和导向模是相连的。弯管时，只需通过交流伺服电机改变球轴承的X、Y轴方向即可。自由弯曲弯管工艺具有许多优点，如具有快速的弯曲速度、即使

在只有很少过渡量的多个弯或螺旋形弯曲的情况下也不需重新装夹管件即可完全按照自定义弯曲几何形状而成形等。而且其特别适合弯曲型材和管材，这使自由弯曲更加适用于汽车弯管零部件的制造。

零半径弯管工艺：在制造空调装置、热水装置等的热交换器时，由于配管空间的限制，希望弯管的弯曲半径愈小愈好。近几年，利用弯曲加工与液压相结合的方法成功地开发出了弯曲半径为零的弯管加工技术。如图所示，模具由上下模组成，在上下模内插入钢管，管内施加内压P，上下模具在推力W的作用下相对移动，使钢管产生零半径弯曲。为了防止弯曲变形时产生局部断裂，在钢管的两端施加压力F。选择适宜的内压力P、压力F和模具移动力W，有利于减少钢管弯曲成形过程中产生缺陷的可能性，从而得到成形优质的弯管。

中频感应热弯曲弯管工艺：中频感应局部加热弯管工艺是当今国际公认的大直径厚壁管材弯管加工中最先进的工艺方法。如图所示，它是一种采用电磁感应局部加热钢管，用喷水或喷冷风的方法控制适当的热变形区，并用导辊支承导向，由旋转的曲臂夹住管子前端部，推动管子后端使之弯曲成形的方法。这一新工艺具有弯管质量高，外形美观，弯曲半径准确且适用范围广，工艺装备简单，生产率高和经济效益显著等优点。已广泛应用于电站、化工等设备中大型管道的加工。华北电力大学研制开发的机电液一体化ZW系列大型中频弯管机是我国目前最先进的中频弯管设备。

热应力弯曲弯管工艺：热应力弯曲是一种利用工件内部温度分布不均匀所产生的热应力来驱动工件变形的特殊的成形方法，具有无外力、无模具、便于现场操作等优点。通常产生热应力的方法是对工件进行局部加热或冷却。加热方式包括火焰局部加热和加热炉内整体加热；冷却方式包括空冷、喷水冷却及浸水冷却。具体采用哪种方法，应根据实际加工条件及工件特征选择。北京机电研究所曾对管的热应力弯曲进行了相关研究，设计出一种炉内整体加热后浸水冷却的方案，能够获得较好的弯曲效果。它是先将管子整体加热到一定的高温，然后以一定速度水平浸入水中管件完全冷却后，最终凹向后入水的一侧。

激光成型弯管：激光成形是一种利用激光束照射材料表面时形成的内部非均匀热应力场来实现材料成形的新技术。其弯曲成形的基本原理可概括如下：经激光扫描在材料的受热区形成很大的不均匀温度场，而周围冷态材料的约束使该温度场所诱发的热应力大大超过了随温度变化的屈服极限，从而产生压缩塑性变形，最终当材料冷却后形成了残余应力和弯曲变形。激光弯曲成形的机理有温度梯度机理∞岣、镦粗机理㈣和压曲机理。不同的机理有不同的适用范围和条件。管材的激光弯曲成形主要是利用UM成形机理。与其他弯管工艺相比，激光弯曲成形是一种非接触式、不需外力的无模成形技术，工艺更加灵活。激光弯曲成形具有成形精度高、生产周期短、柔性大等特点，适合于小批量零件生产，可成形各类异构件、高硬度和脆性材料，如钛镍合金、陶瓷、铸铁等。但这种方法的设备投入成本高，对操作人员的技能要求也比较高。由于激光成形研究起步较晚、加之加工成本高，目前还没有大量应用该技术的报道。

零半径钢管弯管：在制造空调装置、热水装置等的热交换器时，由于配管空间的限制，希望弯管的弯曲半径愈小愈好。近几年，利用钢管弯曲加工与液压弯管加工相结合的方法成功地开发出了弯曲半径为零的钢管弯管加工技术。模具由上下模组成，在上下模内插入钢管，管内施加内压P，上下模具在推力w的作用下相对移动，使钢管产生零半径弯曲。为了防止弯曲变形时产生局部断裂，在钢管的两端施加压力F。选择适宜的内压力P、压力F和模具移动力w，有利于减少钢管弯曲成形过程中产生缺陷的可能性，从而得到成形性良好的弯管。

冷冲压型弯管：冷冲压是一种先进的金属型材加工方法，它是建立在金属型材及管材塑性变形的基础上，利用模具和冲压设备对板料金属进行加工，以获得所需要的型材及弯管零件形状和尺寸。冷冲压和切削加工相比，具有弯管生产率高、拉弯加工成本低、金属型材材料利用率高、弯管加工产品尺寸精度稳定、能拉弯成形复杂零件及适合大批量生产等一系列优点，在机械、航空、汽车、电子、轻工和家电等工业部门生产中应用广泛。冷冲压工艺大致可区分为分离工序与成形工序两大类。弯管属于冲压工艺中的成形工序，是最为普遍的弯管成形方法。弯

曲成形就是将金属材料弯成一定的角度、曲率和形状。弯曲成形的应用广泛，在冲压生产中占有十分重要的地位。弯曲可以在压力机上使用弯曲模压弯，也可以在弯板杌、弯管机、滚弯机和拉弯机上进行。弯曲材料有板料、棒料、管材和型材。管材的弯曲加工，在汽车、电子、石油化工、管道工程、航空航天等工业部门，占有十分重要的地位，用管材制造的弯曲零件，无论是平面弯曲件，还是空间弯曲件，除大量应用于气体、液体的输送管路外，在金属结构中的应用也十分广泛。采用管材弯曲加工管件，除了常用钢、铜、铝管外，也使用各种合金及其他金属管作为管坯。弯管质量的好坏，将直接影响到这些行业产品的结构合理性、安全性期可靠性。为了满足用户对不同形状、不月规格弯管的需求，提高管材弯管加工的质量和工效．可以采用一些新技术来改善钢管的弯管加工极限，提高弯管加工精度，增加钢管弯曲加工的柔性化程度，防止因拉弯变形而产生的钢管内侧起皱、外侧壁厚减薄以及歪扭等形状的不规则变化。

无余量型弯管：提高弯管加工效率的关键技术是实施无余量弯管。近年来，管子无余量弯管加工已成为了相当热门的制造技术之一，它可减少弯管拉弯后的加工处理，有效降低生产成本，缩短加工周期，是实现管子先焊后弯工艺的先决条件。

我厂以提高管材精确弯曲质量为出发点，分析了管材回转牵引弯曲过程中产生的回弹现象、伸长现象。通过理论分析导出近似计算公式,并通过大量的试验对理论公式进行一定的修正，最终确定夹具、弯模对管子弯曲形状的影响，找出不同规格、不同厚度、不同材质的管子的弹性变形及塑性变形量，在管子弯曲前进行角度及长度补偿，实现管子无余量弯曲。

无模弯曲弯管：对于大口径、厚壁及高强度钢管的弯制加工，最适宜的方法就是无模弯曲。无模弯曲是利用局部加热代替弯曲模具和芯棒等工具进行弯曲加工的方法。按加热方式的不同，可分为中频感应弯管和火焰加热弯管两种。中频弯管原理是将中频感应圈套在管坯上，依靠中频感应电流将管坯加热到弯管加工所需的高温，随即对加热部分进行弯曲，并在弯曲后紧接着喷水冷却，从而获得所需的管件。火焰弯管的原理与中频弯管相同，只不过是用火焰加热圈代替中频感

应圈来加热管坯。无模弯曲不需要模具，弯管成形质量好，弯管能力强，具有生产效率高、劳动强度低的优点。由于无模弯曲的弯曲力臂自由回转，弯曲半径可随弯曲力臂长度的变化任意改变，故其适应性比其他弯曲方法强。同时，由于加热线圈与管材的形状无关，故利用无模弯曲代替弯模成形，可以巧妙地解决异形钢管的弯曲加工问题。

一直以来，在管件行业的重大工程项目建设中，弯管都承担了其最重要的角色。弯管作用不容忽视。同时,在国家其它领域的建设中，弯管也承担了至关重要的角色。弯管在石油化工、煤化工、电力工业、冶金工业、输油输气等领域都有重要的应用，且需求量呈快速增长。我国管件产业保持快速增长，产业规模不断扩大，管件产品需求持续旺盛，其先进设备及技术的应用是重要的推动力。因此，我国要不断加大对弯管技术的投入，及时革新弯管技术以及工艺，使弯管不成为各行业发展的瓶颈。并且在满足国内需求的基础上，努力打开国际市场，成为国际领先的弯管以及弯管技术出口国。