彎管一般知識及計算下料

彎管按其製作方法不同，可分為煨制彎管、衝壓彎管和焊接彎管。煨制彎管又分為冷煨和熱煨兩種。本章著重介紹常用煨管設備的結構特點、性能及操作等方面的知識，以及煨制彎管的下料計算。

第一節彎管的一般知識

彎管是改變管道方向的管件。在管子交叉、轉彎、繞樑等處，都可以看到彎管。

煨制彎管具有較好的伸縮性、耐壓高、阻力小等優點。因此，在施工中常被採用。

彎管的主要形式有：各種角度的彎頭、U形管、來回彎(或稱乙字彎)和弧形彎管等，如圖1—1所示。

彎頭是帶有一個任意彎曲角的管件，它被用在管子的轉彎處。彎頭的彎曲半徑用R表示。R較大時，管子的彎曲部分就較大，彎管就比較平滑；R較小時，管子的彎曲部分就較小，彎得就較急。

來回彎是帶有兩個彎曲角(一般為135°)的管件。來回彎管子彎曲端中心線間的距離叫做來回彎的高度，用字母h表示。室內採暖立支管與干管及散熱器連接，管道與不在同一平面上的接點連接時，一般需採用來回彎。

U形管是成正半圓形的管件。管子的兩端中心線問的距離d等於兩倍彎曲半徑R。U形管可代替兩個90°彎頭，經常用來連接上下配置的兩個圓翼形散熱器。

圖1-1彎管的主要形式

弧形彎管是帶有三個彎曲角的管件。中間角一般成90°，側角成135°。弧形彎管用於繞過其它管子，在有冷熱水供應的衛生設備配管時，經常採用弧形彎管。

彎管尺寸由管徑、彎曲角度和彎曲半徑三者確定。彎曲角度根據圖紙和施工現場實際情況確定，然後制出樣板，照樣板煨制並按樣板檢查煨制管件彎曲角度是否符合要求。樣板可用圓鋼煨制，圓鋼的直徑根據所煨管徑的大小選用，10-14mm即可。彎管的彎曲半徑應按管徑大小、設計要求及有關規定而定。既不能過大，也末虛選得太小。因為彎曲半徑過大，不但用材料多，而且管子彎曲部分所佔的地方也大，這樣會給管道裝配帶來困難；彎曲半徑選得太小時，彎頭背部管壁由於過分伸長而減薄，使其強度降低，而在彎頭裡側管壁被壓縮，形成皺紋狀態。因此，一般規定：熱煨彎管的彎曲半徑應不小於管子外徑的3．5倍；冷煨彎管的彎曲半徑應不小於管子外徑的4倍；焊接彎頭的彎曲半徑應不小於管子外徑的1．5倍；衝壓彎頭彎曲半徑應不小於管子外徑。

彎管時，彎頭裡側的金屬被壓縮，管壁變厚；彎頭背面的金屬被拉伸、管壁變薄。彎曲半徑越小，彎頭背面管壁減薄就越嚴重，對背部強度的影響就越大。為了使管子彎曲後不致對原有的工作性能有過大改變，一般規定管子彎曲後，管壁減薄率不得超過15％。管壁減薄率可按下式進行計算：

式中A——管子彎曲後外側母線處管壁的減薄率(％)；

DW——管子外徑(mm)；

R——彎管的彎曲半徑(mm)。

彎管時，由於管子彎曲段內外側管壁厚度的變化，還使得彎曲段截面由原來的圓形變成了橢圓形。彎管斷面形狀的改變，會使管子的過流斷面面積減小，從而增加流體阻力，同時還會降低管子承受內壓力的能力，因此，一般對彎管的橢圓率做以下規定：管徑小於或等於150mm時，橢圓率不得大於10％；管徑小於或等於200mm時，橢圓率不得大於8％。

管道的橢圓率可按下式進行計算：

式中T——橢圓率(％)；

d1——最大橢圓變形處的長徑(mm)；

d2——最大橢圓變形處的短徑(mm)。

應用水、煤氣鋼管和直縫焊接鋼管製作冷煨彎管或熱煨彎管時，管子的焊縫應位於距側面中心線45°的地方，如圖1-2所示。以免彎曲時，管子焊縫開裂。

圖1-2有縫鋼管彎曲時焊縫的位置

煨制彎管一般不允許產生皺紋，如有個別起伏不平的地方，其高度亦不得大於以下規定：管徑小於或等於125mm時，不得超過4mm；管徑小於或等於200mm時，不得超過5mm。

在進行彎管工作之前，必須先算出管子彎曲段的展開長度，並划出彎曲的始點，以便彎曲後能得到正確的半成品件。

一、90°彎管的計算

90°彎管在管道工程中應用最廣，其彎曲半徑月因製作方法不同而異。對於冷煨彎管，常取R=(4～6)D；熱煨彎管取R=4D；衝壓彎頭或焊接彎頭，常取R=(1～1．5)D。彎曲半徑確定以後，即可計算出彎曲部分的下料長度，並能確定熱煨時的加熱長度，如圖1-3所示。從圖中可知，管道彎曲後，其彎曲段的外弧、內弧不是原來的直管實際長度，而只有彎管中心線的長度在彎曲前後不變，其展開長度等於原直管段長度。現設彎曲段起止端點分別為a、b，當彎曲角為90°時，管子彎曲段的長度正好是以r為半徑所畫圓的周長的1／4，其弧長用彎曲半徑來表示，即為

弧長

由式(1-3)可知，90°彎管彎曲段的展開長度為彎曲半徑的1．57倍。

圖1-390°彎臂

在彎制U形彎、反向雙彎頭或方形伸縮器時，如以設計圖樣要求或實際測量得出的兩個相鄰90°彎頭的中心距尺寸進行劃線煨制，那麼彎成的兩個彎頭中心距將比原來的距離要大些，這是由於金屬管材加熱彎曲時產生延伸的結果。下料時，應將兩個彎頭中心距減去這一延伸誤差，再划出第二個彎頭中心線和加熱長度，這樣才能使兩個彎頭彎好後，中心線間的距離正好等於所需要的尺寸。延伸誤差如圖1-4所示，其數值可按下式進行計算：

式中△L——延伸長度(mm)；

R——彎曲半徑(mm)；

a——第二個彎曲角的角度(°)。

圖1-4U形彎劃線示意圖

1-第一個彎頭2-規定的第二個彎頭中心線位置

3-實際第二個彎頭中心線位置4-第二個彎頭

下面以方形伸縮器為例，說明彎管劃線下料計算方法。

在圖1-5a中，已知方形伸縮器的尺寸單位為mm，管徑為DNl50，彎曲半徑R=4DN=600mm。

若劃線在圖1-5b的直線上進行，並以左邊端點o為起點，由圖上可以看出

Oa=1500—R=1500—600=900mm

ab是彎曲部分，其弧長為

ab=1．57R=1．57X600=942mm

從a到d由兩個反向90°彎加一直管段bc組成，直管段bc的長度應減去延伸誤差△L，則

bc=2100—2R—△L

由式(1—4)可知

△L=600X(1—0.00875×90)=127．5mm

那麼bc=2100—2×600—127.5=772.5mm

依此類推，便可計算出各管段的下料長度，如圖1—5b所示，劃線工作便可順利進行。

在實際工作中，煨制多個彎頭組成的管件時，劃線工作都分幾次去完成。首先在草圖上計算出各段下料長度，選取適當長度的直管；然後從一端開始逐個彎頭進行製作，在前一個彎頭製作好之後，再划下一個，以便處理在彎管工作中的尺寸誤差。

圖1—5b方形伸縮器的下料

二、任意彎管的計算

任意彎管是指任意彎曲角度和任意彎曲半徑的彎管。這種彎管彎曲部分的展開長度可按下式進行計算：

式中L——彎曲部分的展開長度(mm)；

a——彎曲角度(°)；

p——圓周率；

R——彎曲半徑(MM)。

此外，任意彎管彎曲段展開長度的計算，還可按圖1-6及表1-1進行。

圖1-6任意彎管