热推法生产不锈钢无缝弯头的成形工艺包括将切割完的不锈钢管装入芯模,用专用推制机进行连续加热、扩径、弯曲成形等工序。热推弯头成形工艺具有壁厚均匀,外形美观并可连续生产的特点.因而成为目前世界上众多管件制造厂生产不锈钢、碳钢、合金钢无缝弯头的首选工艺。
影响热推弯头成形质量的因素除原材料无缝不锈钢管本身的固有因素外,主要与芯模的几何形状、加热温度及不锈钢管直径有关。
不锈钢弯头是石油、化工、电站、造船等许多行业的装置或工艺管道中应用广泛的一种配件,其可靠性对整个装置的安全运行有着非常重要的意义。弯头的可靠性由其强度决定,影响弯头强度的一个重要因素就是弯头壁厚,而选择适宜的不锈钢管直径是保征热推弯头壁厚的关键。一般来说,订货时买方对弯头的材质、结构尺寸和接管壁厚均以确定,是不能改动的,管件制造厂需要对生产弯头用的管子壁厚和外径自行选定,这也是管件制造厂工艺设计的范围。如何使选定的管子壁厚和外径,既保证生产出满足强度要求的产品又尽量降低成本是工程技术人员在进行工艺设计时必须考虑的问题,尤其是在大批量生产的情况下更为重要。
应力分析与试验
应力分析
用环管受不变内压的环向应力计算公式对弯头受内压时的应力进行分析,找出弯头的应力集中处。
内外弧分界处的应力与直管应力相同,外弧处应力小于直管应力,而内弧处应力大于直管应力。故对弯头来说,影响其强度的部位在内弧。
验证试验
按照ASME B16.9规范和我国相关管件标准规定,需对产品进行设计验证试验,以检验产品是否满足强度要求。
为了比较内弧壁厚对弯头可靠性的影响,我们选择两件用同根钢管制造的,外径为114.3mm,Sch40的90°长半径弯头进行试验。按产品标准规定的尺寸、壁厚检验,这两件弯头均为合格品,其内外弧壁厚如图2所示。件a的内弧平均壁厚大于外弧平均壁厚,件b的内弧平均壁厚小于外弧平均壁厚。
试验在常温下进行,用水作介质,经高压试压泵逐渐加压直至破裂为止。a件的实际爆破压力为532MPa; b件的实际爆破压力为500MPa,低于计算的最低爆破压力值。破裂的部位见图3照片所示,a件的破裂部位在直管段处,b件的破裂部位在内弧处。