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锥形钢管是管路系统的重要管件之一,主要作用有2方面:一方面根据需要改变管线的方向;另一方面提高管路柔性,通过弹性或塑性变形减小管路系统中由于热膨胀等因素产生的力和力矩。锥形钢管在实际工作中除承受内压外,还承受弯矩、扭矩和自重等载荷的作用,是管路系统中的薄弱环节。锥形钢管应力的理论计算方法中一般将其理想化为均匀壁厚,但是实际锥形钢管受制造工艺限制,壁厚具有不均匀性。

发布者: 锥形钢管发布时间:2019/6/30 阅读:174

  锥形钢管是管路系统的重要管件之一,主要作用有2方面:一方面根据需要改变管线的方向;另一方面提高管路柔性,通过弹性或塑性变形减小管路系统中由于热膨胀等因素产生的力和力矩。锥形钢管在实际工作中除承受内压外,还承受弯矩、扭矩和自重等载荷的作用,是管路系统中的薄弱环节。锥形钢管应力的理论计算方法中一般将其理想化为均匀壁厚,但是实际锥形钢管受制造工艺限制,壁厚具有不均匀性。

  均匀壁厚锥形钢管与不均匀壁厚锥形钢管应力分布的整体趋势基本一致。为了更深入地分析壁厚不均匀性对锥形钢管应力分布的影响,将横截面上的经向应力与周向应力分离为薄膜应力、一次弯曲应力和二次弯曲应力。详细的分析中还会出现泊松应力和锥形钢管曲率变化引起的附加应力,由于它们数值较小,对锥形钢管的安全可靠性影响甚微,所以不做分析。均匀壁厚锥形钢管的经向薄膜应力由内压产生,从内弯侧到外拱侧逐渐减小,较大值位于内弯侧,周向薄膜应力基本不变。由于壁厚不均匀性的影响,外拱侧壁厚减薄,薄膜应力增大。内弯侧壁厚增加,薄膜应力减小。

  在壁厚不均匀程度增大的过程中,锥形钢管的内弯侧经向薄膜应力逐渐减小,外拱侧逐渐增大。当壁厚的不均匀性增大到一定程度时,较大经向薄膜应力所在位置会由内弯侧突变到外拱侧。

  冷锥形钢管制作是油气长输管道施工中的重要工序之一,主要用于小角度改变管道线路走向,在山地、丘陵等地形复杂地区的用量较大。冷锥形钢管一般是在管道施工现场采用冷锥形钢管机制作而成,与热垠锥形钢管相比,其制作效率较高、成本较低、应用方便。

  冷锥形钢管的制作过程是对钢管逐段施加弯曲力矩,使之产生局部塑性变形,逐段的成形角度累加,达到设计弯曲角度。如果弯制工艺控制不好或变形量过大,可能造成冷锥形钢管防腐层受损、椭圆度超标、内弧褶皱、壁厚减薄,以及管体强度、塑性和韧性等力学性能下降,对冷锥形钢管的承载能力、疲劳性能及服役安全性造成不利影响,增加冷锥形钢管的失效风险。因此,在实际工程中,需要对冷锥形钢管制作工艺参数及其质量性能进行严格控制。

  近年来,国内外在冷锥形钢管制作装备改进、冷弯工艺优化、质量性能评价和标准体系建设等方面开展了一系列工作,取得了许多成果,为工程应用提供了有效的技术支撑。

  目前主流的冷锥形钢管制作装备为垂直液压冷锥形钢管机,其基本工作原理是通过合理的支点和受力点施加弯矩,使钢管发生塑性变形,从而达到钢管冷弯曲的目的。垂直液压冷锥形钢管机的结构类型包括整体式、主机和动力分体式、模块式等,组成部分包括机架总成、动力系统、液压系统、上模、下模、内胎、夹具、卷扬机构、自卸装置、测量和显示系统、牵引及行走装置等。垂直液压冷锥形钢管机具有占地较小、运输方便、工作效率高、性能稳定等特点,目前在国内外管道工程中得到广泛应用。

  采用垂直液压冷锥形钢管机制作冷锥形钢管的基本步骤为:后端夹具夹紧钢管(固定支点),通过前端下模主油缸的支点(活动支点)向上运动,使钢管沿上模曲线中部(固定支点)弯曲变形,再将钢管按一定的间隔移动后重复弯制过程,逐段弯制,达到设计的弯曲角度。主要工艺流程为:锥形钢管机启动和预热,锥形钢管基准点设定明台芯一顶模基准点、弯曲间隔基准点、钢管水平基准点、钢管弯曲基准点),钢管弯制,质量检验,标识和装运。

 

 

 

 

 

 

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