非標準彎頭的設計尺寸計算

段海濤 王博

(中國核電工程有限公司,河南鄭州 450000)

非標準彎頭的設計尺寸計算

段海濤 王博

(中國核電工程有限公司,河南鄭州 450000)

本文對非標準彎頭的尺寸計算方法進行了分類總結,并以管道施工圖中的三維管道圖紙中的非標準彎頭標注錯誤問題為實例,進行非標準彎頭角度及尺寸的重新計算,并根據計算結果修改彎頭處的標注尺寸,以期對設計人員在三維管道圖中的非標準彎頭設計起到一定的指導作用。

非標準彎頭 尺寸計算 管道

彎頭作為受壓管道中的重要部件,不僅能改變管線的方向,還可以提高管路柔性,緩解管道振動和約束力,并對熱膨脹起補償作用[1]。在核電管道設計中,45°彎頭和90°彎頭是管道系統中比較常用的連接部件,而由這兩種標準彎頭切割而成的非標準彎頭最為常用。在管道設計過程中,設計人員經常對非標準彎頭的尺寸進行主觀臆斷,導致非標準彎頭無法焊接,為此本文對非標準彎頭的尺寸計算方法進行了分類總結,以期對三維管道圖中的非標準彎頭設計起到一定的指導作用。

1 非標彎頭計算模型

圖一所示為45°彎頭及切割后的非標彎頭計算模型,其中

圖二所示為45°彎頭及切割后的非標彎頭計算模型,其中

式中:B:對焊45°長半徑彎頭中心到端部的距離;

B’:對焊45°長半徑彎頭切割后角度為β的非標彎頭中心到端部的距離;

A:對焊90°長半徑彎頭中心到端部的距離;

A’:對焊90°長半徑彎頭切割后角度為θ的非標彎頭中心到端部的距離。

2 非標準彎頭計算實例

本文根據三維管道圖紙中的非標準彎頭標注錯誤問題,可分為三種類型分別進行了非標準彎頭尺寸計算。

2.1 一個彎頭為非標彎頭

兩個彎頭之間有一段直管段,如圖三:

（1）先確定圖三中所示的α角,即部件④對應的彎頭的角度。

圖一

圖二

圖三

圖四

（2）對45°彎頭進行切割計算出40.8°彎頭的B’值,如圖一所示。

對于45°彎頭,查核電站管道與管件選用手冊[2],得知公稱直徑為3”彎頭B=51。則:

彎頭切割后,D值不變,由D值可以計算出對應于40.8°彎頭對應的B’值:

（3）部件③對應的彎頭角度為90°,查公稱直徑3”的90°彎頭對應的中心到端部的距離為A=114,則圖三中對應的部件③、④間距應該為L=45.8+114=159.8≈160。

由此可知,圖三中所示部件③、④間距為182＞160,說明兩部件間存有一直管段與之焊接,應該有2個焊點,與圖中所標一個焊點A3矛盾。修改方案可為:標注尺寸138改為168,182改為206,A4焊口處標注尺寸180改為150,即部件④對應的45°彎頭向左移動30mm。

2.2 兩相鄰對焊的非標彎頭

如圖四所示

（1）對45°彎頭進行切割計算出角度為α彎頭的B’值,如圖一所示:

（2）對90°彎頭進行切割計算出角度為θ彎頭的A’值,如圖二所示:

（3）如圖四所示位置關系,可列如下關系式:

其中:m 為90°彎頭切割后的非標彎頭中心到端部距離,n為45°彎頭切割后的非標彎頭中心到端部距離,即:

由以上9個關系式可以得出:

修改方案可為:標注尺寸203改為65+310/2=220;206改為34+310/2=189。

3 結語

（1）對非標準彎頭的尺寸計算方法進行分類總結,可以對設計人員在三維管道圖中的非標準彎頭設計起到一定的指導作用。

（2）在管道設計中,對非標準彎頭角度及尺寸進行精確計算,能有效的減少設計誤差,提高設計質量。

[1]徐思浩.90°彎頭的應力分析[J].化工設備與管道,2001,38（4）:38-39.

[2]核電站管道與管件選用手冊[S].中國核電工程有限公司,2009:31-34.