第一章煨管裝置及彎管計算
彎管按其製作方法不同，可分為煨制彎管、沖壓彎管和焊接彎管。煨制彎管又分為冷煨和熱煨兩種。本章著重介紹常用煨管裝置的結構特點、效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、繞梁等處，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。
彎頭是帶有乙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。室內採暖立支管與幹管及散熱器連線，管道與不在同一平面上的接點連線時，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，經常用來連線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**的衛生裝置配管時，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，然後製出樣板，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；沖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效能有過大改變，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。
第二節彎管計算及下料
在進行彎管工作之前，必須先算出管子彎曲段的展開長度，並劃出彎曲的始點，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；沖壓彎頭或焊接彎頭，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1-3 90°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，再劃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)；
——第二個彎曲角的角度(°)。
圖1-4u形彎劃線示意圖
1-第乙個彎頭 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=1．57 x 600=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，在前乙個彎頭製作好之後，再劃下乙個，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)；
——彎曲角度(°)；
——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
下面舉例說明表1-1的使用方法。
表1-1任意彎管計算
注：引用表中c、l值時，應乘以彎曲半徑r。
例已知圖1-7中彎頭的彎曲角度 =25°，彎曲半徑r=500mm，安裝管段距轉角點m的距離為91lmm，取一根直管來煨制彎頭，試問應如何劃線?
解需加工的彎管端直管段長度
b=911-cr
查表1-1得，當 =25°時，c=0.2216，l=0.4363；故cr為：
0.2216r=0.2216×500=111mm
因此，得b=911-111=800 mm
彎曲部分實際展開長度
l=0.4363r=0.4363×500=218 mm
根據計算出來的直管段長度b及彎曲部分展開長度l，便可進行劃線。如圖1-7b所示。
圖1—7彎管計算
由上面的例子可以看出，只要彎曲角度和彎曲半徑一定，利用表1—1就能很方便地進行任意角度、任意彎曲半徑的彎管計算。而在熱煨時，其加熱管段長度一般應比彎曲長度稍長一些，以便保證彎曲部分加熱均勻。增加的長度一般規定為：
對於彎曲角度大的管子，可增加二倍管外徑長度；對彎曲角度小的則增加彎曲長度的20％。
三、其它彎管的計算
1．任意角度來回彎任意角度來回彎分等彎曲半徑和不等彎曲半徑兩種。圖1—8為等彎曲半徑的任意角度來回彎。這種彎管具有彎曲半徑r、彎曲角度 、彎曲距離h、彎管長度a及直管長度l五個可變資料。
在實際工作中，一般可根據設計或現場實際情況確定三個資料(h、r及 )，僅有兩個資料(l、a)需由計算確定。
1-8帶等彎曲半徑的任意角度來回彎圖1-9帶不等彎曲半徑的來回彎
l、a值的計算分兩種情況
1)當h≠2r時
來回彎展開總長度為。
2)當h=2r時
來回彎展開總長度仍為。
圖1—9為不等彎曲半徑來回彎，其下料計算可按下述公式進行。
彎管間直管段的長度
彎管展開總長度
2．弧形彎管計算弧形彎管也叫半圓彎、抱彎。常見弧形彎管的角度為45°及60°兩種，如圖1—10所示。45°弧形彎下料總長度計算公式為
式中l/——彎曲件的展開總長度(mm)；
r——鼻尖彎的彎曲半徑(mm)；
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