弯管一般知识及计算下料方法

第一章煨管设备及弯管计算弯管按其制作方法不同，可分为煨制弯管、冲压弯管和焊接弯管。煨制弯管又分为冷煨和热煨两种。本章着重介绍常用煨管设备的结构特点、性能及操作等方面的知识，以及煨制弯管的下料计算。第一节弯管的一般知识弯管是改变管道方向的管件。在管子交叉、转弯、绕梁等处，都可以看到弯管。煨制弯管具有较好的伸缩性、耐压高、阻力小等优点。因此，在施工中常被采用。弯管的主要形式有：各种角度的弯头、U形管、来回弯(或称乙字弯)和弧形弯管等，如图1—1所示。弯头是带有一个任意弯曲角的管件，它被用在管子的转弯处。弯头的弯曲半径用R表示。R较大时，管子的弯曲部分就较大，弯管就比较平滑；R较小时，管子的弯曲部分就较小，弯得就较急。来回弯是带有两个弯曲角(一般为135°)的管件。来回弯管子弯曲端中心线间的距离叫做来回弯的高度，用字母h表示。室内采暖立支管与干管及散热器连接，管道与不在同一平面上的接点连接时，一般需采用来回弯。U形管是成正半圆形的管件。管子的两端中心线问的距离d等于两倍弯曲半径R。U形管可代替两个90°弯头，经常用来连接上下配置的两个圆翼形散热器。图1-1弯管的主要形式弧形弯管是带有三个弯曲角的管件。中间角一般成90°，侧角成135°。弧形弯管用于绕过其它管子，在有冷热水供应的卫生设备配管时，经常采用弧形弯管。弯管尺寸由管径、弯曲角度和弯曲半径三者确定。弯曲角度根据图纸和施工现场实际情况确定，然后制出样板，照样板煨制并按样板检查煨制管件弯曲角度是否符合要求。样板可用圆钢煨制，圆钢的直径根据所煨管径的大小选用，10-14mm即可。弯管的弯曲半径应按管径大小、设计要求及有关规定而定。既不能过大，也末虚选得太小。因为弯曲半径过大，不但用材料多，而且管子弯曲部分所占的地方也大，这样会给管道装配带来困难；弯曲半径选得太小时，弯头背部管壁由于过分伸长而减薄，使其强度降低，而在弯头里侧管壁被压缩，形成皱纹状态。因此，一般规定：热煨弯管的弯曲半径应不小于管子外径的3．5倍；冷煨弯管的弯曲半径应不小于管子外径的4倍；焊接弯头的弯曲半径应不小于管子外径的1．5倍；冲压弯头弯曲半径应不小于管子外径。弯管时，弯头里侧的金属被压缩，管壁变厚；弯头背面的金属被拉伸、管壁变薄。弯曲半径越小，弯头背面管壁减薄就越严重，对背部强度的影响就越大。为了使管子弯曲后不致对原有的工作性能有过大改变，一般规定管子弯曲后，管壁减薄率不得超过15％。管壁减薄率可按下式进行计算：0010021WDRRA式中A——管子弯曲后外侧母线处管壁的减薄率(％)；DW——管子外径(mm)；R——弯管的弯曲半径(mm)。弯管时，由于管子弯曲段内外侧管壁厚度的变化，还使得弯曲段截面由原来的圆形变成了椭圆形。弯管断面形状的改变，会使管子的过流断面面积减小，从而增加流体阻力，同时还会降低管子承受内压力的能力，因此，一般对弯管的椭圆率做以下规定：管径小于或等于150mm时，椭圆率不得大于10％；管径小于或等于200mm时，椭圆率不得大于8％。管道的椭圆率可按下式进行计算：00121100dddT式中T——椭圆率(％)；d1——最大椭圆变形处的长径(mm)；d2——最大椭圆变形处的短径(mm)。应用水、煤气钢管和直缝焊接钢管制作冷煨弯管或热煨弯管时，管子的焊缝应位于距侧面中心线45°的地方，如图1-2所示。以免弯曲时，管子焊缝开裂。图1-2有缝钢管弯曲时焊缝的位置煨制弯管一般不允许产生皱纹，如有个别起伏不平的地方，其高度亦不得大于以下规定：管径小于或等于125mm时，不得超过4mm；管径小于或等于200mm时，不得超过5mm。第二节弯管计算及下料在进行弯管工作之前，必须先算出管子弯曲段的展开长度，并划出弯曲的始点，以便弯曲后能得到正确的半成品件。一、90°弯管的计算90°弯管在管道工程中应用最广，其弯曲半径月因制作方法不同而异。对于冷煨弯管，常取R=(4～6)D；热煨弯管取R=4D；冲压弯头或焊接弯头，常取R=(1～1．5)D。弯曲半径确定以后，即可计算出弯曲部分的下料长度，并能确定热煨时的加热长度，如图1-3所示。从图中可知，管道弯曲后，其弯曲段的外弧、内弧不是原来的直管实际长度，而只有弯管中心线的长度在弯曲前后不变，其展开长度等于原直管段长度。现设弯曲段起止端点分别为a、b，当弯曲角为90°时，管子弯曲段的长度正好是以r为半径所画圆的周长的1／4，其弧长用弯曲半径来表示，即为弧长RRab57.142由式(1-3)可知，90°弯管弯曲段的展开长度为弯曲半径的1．57倍。图1-390°弯臂在弯制U形弯、反向双弯头或方形伸缩器时，如以设计图样要求或实际测量得出的两个相邻90°弯头的中心距尺寸进行划线煨制，那么弯成的两个弯头中心距将比原来的距离要大些，这是由于金属管材加热弯曲时产生延伸的结果。下料时，应将两个弯头中心距减去这一延伸误差，再划出第二个弯头中心线和加热长度，这样才能使两个弯头弯好后，中心线间的距离正好等于所需要的尺寸。延伸误差如图1-4所示，其数值可按下式进行计算：00875.02tgRL式中△L——延伸长度(mm)；R——弯曲半径(mm)；——第二个弯曲角的角度(°)。图1-4U形弯划线示意图1-第一个弯头2-规定的第二个弯头中心线位置3-实际第二个弯头中心线位置4-第二个弯头下面以方形伸缩器为例，说明弯管划线下料计算方法。在图1-5a中，已知方形伸缩器的尺寸单位为mm，管径为DNl50，弯曲半径R=4DN=600mm。若划线在图1-5b的直线上进行，并以左边端点o为起点，由图上可以看出Oa=1500—R=1500—600=900mmab是弯曲部分，其弧长为ab=1．57R=1．57X600=942mm从a到d由两个反向90°弯加一直管段bc组成，直管段bc的长度应减去延伸误差△L，则bc=2100—2R—△L由式(1—4)可知△L=600X(1—0.00875×90)=127．5mm那么bc=2100—2×600—127.5=772.5mm依此类推，便可计算出各管段的下料长度，如图1—5b所示，划线工作便可顺利进行。在实际工作中，煨制多个弯头组成的管件时，划线工作都分几次去完成。首先在草图上计算出各段下料长度，选取适当长度的直管；然后从一端开始逐个弯头进行制作，在前一个弯头制作好之后，再划下一个，以便处理在弯管工作中的尺寸误差。图1—5b方形伸缩器的下料二、任意弯管的计算任意弯管是指任意弯曲角度和任意弯曲半径的弯管。这种弯管弯曲部分的展开长度可按下式进行计算：RRL01745.0180式中L——弯曲部分的展开长度(mm)；——弯曲角度(°)；——圆周率；R——弯曲半径(MM)。此外，任意弯管弯曲段展开长度的计算，还可按图1-6及表1-1进行。图1-6任意弯管下面举例说明表1-1的使用方法。表1-1任意弯管计算弯曲角度半弯直长C弯曲长度L弯曲角度半弯直长C弯曲长度L1234567891011121314151617181920212223242526272829303132330．00870．01750．02610．03490．04360．05240．06110．0699O．0787O．08750．09620．10510．11390．12280．13160．14050．14940．15840．16730．17630．18530．19440．20340．21260．22160．23090．24000．24930．25870．2679O．27730．2867O．29620．01750．03490．05240．06980．08730．10470．12220．13960．15710．17450．19200．20940．22690．24430．26180．2793O．29670．31420．33160．3491O．36650．38400．40140．41890．43630．45380．47120．48870．50610．52360．5411O．55850．5760464748495051525354555657585960616263646566676869707172737475767778O．42450．43480．44520．45570．46630．47690．48770．4985O．5095O．52050．5317O．54290．5543O．56570．57740．58900．60090．6128O．62490．63700．64940．66180．6745O．68720．70020．7132O．7265O．73990．75360．76730．78130．7954O．80980．8029O．8203O．83780．8552O．8727O．89010．9076O．92500．94250．95990．97740．99481．01231．02971~04721．06471．08211．09961．11701．13451．15191．16941．18681．20431．22171．23921．25661．27411．29151．30901．32651．34391．3614343536373839404142434445O．30570．31530．3249O．3345O．34430．35410．36400．37380．38390．39390．40400．41410．59340．6109O．62830．6458O．6632O．68070．69810．7156O．73300．75050．7679O．7854798081828384858687888990O．82430．83910．8540O．8693O．88470．90040．91630．93250．9484O．96570．98271．0001．37881．39631．41731．43121．44861．46611．48351．50101．51841．53591．55331．5708注：引用表中C、L值时，应乘以弯曲半径R。例已知图1-7中弯头的弯曲角度=25°，弯曲半径R=500mm，安装管段距转角点M的距离为91lmm，取一根直管来煨制弯头，试问应如何划线?解需加工的弯管端直管段长度b=911-CR查表1-1得，当=25°时，C=0.2216，L=0.4363；故CR为：0.2216R=0.2216×500=111mm因此，得b=911-111=800mm弯曲部分实际展开长度L=0.4363R=0.4363×500=218mm根据计算出来的直管段长度b及弯曲部分展开长度L，便可进行划线。如图1-7b所示。图1—7弯管计算由上面的例子可以看出，只要弯曲角度和弯曲半径一定，利用表1—1就能很方便地进行任意角度、任意弯曲半径的弯管计算。而在热煨时，其加热管段长度一般应比弯曲长度稍长一些，以便保证弯曲部分加热均匀。增加的长度一般规定为：对于弯曲角度大的管子，可增加二倍管外径长度；对弯曲角度小的则增加弯曲长度的20％。三、其它弯管的计算1．任意角度来回弯任意角度来回弯分等弯曲半径和不等弯曲半径两种。图1—8为等弯曲半径的任意角度来回弯。这种弯管具有弯曲半径R、弯曲角度、弯曲距离H、弯管长度A及直管长度L五个可变数据。在实际工作中，一般可根据设计或现场实际情况确定三个数据(H、R及)，仅有两个数据(L、A)需由计算确定。1-8带等弯曲半径的任意角度来回弯图1-9带不等弯曲半径的来回弯L、A值的计算分两种情况1)当H≠2R时22sinRtgHL22RtgtgHA来回弯展开总长度为90RL。2)当H=2R时tgHtgRL2sinsin2HRa来回弯展开总长度仍为90RL。图1—9为不等弯曲半径来回弯，其下料计算可按下述公式进行。弯管间直管段的长度sincos1212122ARRHRRHAL弯管展开总长度21222121'201745.0180RRHHARRLRRL