管子制作過程中的彎管及法蘭轉角的探討

尹海山+劉佳

摘 要：在管子制作過程中，有很多管子是需要采用彎管機彎制的，也有很多管子是存在法蘭轉角的，文章通過解析彎管工藝的原理及方法，針對實踐過程中存在的問題提出了相應的解決措施，既保證了設計上的優化，又保證了管子加工時的便捷，可供同行參考。

關鍵詞：管子加工 彎管 法蘭轉角

在船舶建造過程中，輪機專業里面的設備安裝及管系安裝是最主要的兩大部分，其中管系安裝正確的前提就是管子制作的正確性，正常來講管子安裝在整個舾裝工程中占了20%以上的工作量，同時廢返率占管子總數的8%～15%，所以說提高管子加工的正確性非常重要。

1.彎管機彎管工藝

彎管機進行管材的彎曲和板料的彎曲一樣，在純彎曲的情況下，管子受外力矩的作用發生彎曲時，彎管弧度外側管壁受拉應力作用，管壁變薄；彎管弧度內側管壁受擠壓力作用，管壁變厚。而且，橫截面的形狀由于外力作用由圓形變為近似橢圓形，當變形量過大時，外側管壁會產生裂紋，內側管壁會出現起皺。為避免以上情況，需注意以下幾點：彎管弧度外側拉伸變形區內最大的伸長變形不得超過材料塑性允許值而產生破裂；彎管弧度內側壓縮變形區內，受擠壓力部分不能產生失穩而起皺；要充分考慮橢圓度的要求，目前管業一般在管子穿心棒端部加鋅棒；如果管件有承受內壓力的強度要求時，控制其壁厚減薄的成形極限。

2.彎管注意要點

由于目前管子彎管有”冷彎”和”熱彎”兩種形式，一般采用前者，管子彎曲半徑一般采用3D（3倍管子外徑）彎曲，針對單根管子來講，只包含一個彎的情況相對簡單，但是包含兩個及以上起彎點的管子就相對較復雜一些，在設計及管子制造方面都有不少需要注意的要點。在彎管之前，首先必須明確不同彎管機的彎管參數，如表1所示。

（1）針對單個彎的情況，只要保證彎管機“前卡”位置后彎制，便能加工出相應管子，當然，對于設計及現場制作人員來講，要特別注意管子前卡量不夠的情況，這種情況不但浪費了材料，還增加了一道現場施工工序，從而使整個管子的制作成本上升，因此要盡量避免。

（2）管子中包含兩個及以上彎管的情況，這類管子的出錯率是比較高的，主要是管子“中間卡量”的問題。由表1可知外徑Ф60mm的管子，其前卡值為118，彎第二個彎的時候，彎管機前卡需要夾在中間直管段的位置，若設計時未考慮此種情況，將直管段設置低于前卡值118，那么管子就無法加工。此外一般管業公司都有多臺彎管機，其前卡值是不一樣的，因此加工管子時合理選用彎管機也是比較重要的一點。

3.法蘭轉角

法蘭轉角是非常重要的一項參數，如果一根管子的法蘭轉角在制作時沒有轉到正確角度便焊接，那么管子制作完畢后也無法正常使用，必須返修甚至重新制作，下文將結合具體實例進行探討。

3.1法蘭轉角旋轉原則

在管子法蘭旋轉角度之前，首先需要確定法蘭轉角的旋轉原則，目前大多數船廠均采用三維設計軟件TRIBON進行管路設計，故首要的便是掌握其轉角原則：管子在船上安裝始終是“雙眼正”原則，即法蘭上下和左右螺栓孔連線是與船體坐標系平行的；面向法蘭，逆時針為正、順時針為負的原則。

3.2實例分析

下面結合實例討論法蘭轉角，如圖1、表2所示。

通過圖1和表2可以看出法蘭相對于P2處彎管所形成的平面有法蘭轉角70°，需要進行法蘭轉角操作，將各階段進行分解。

分解階段一：此管子若無法蘭轉角，那么管子完成后的效果如圖2所示。如果在此階段將管子法蘭焊接完畢，不考慮法蘭轉角70°，那么將導致此管在船上無法安裝，甚至管子報廢。

分解階段二：管子在船上的安裝位置是固定的，為了達到“雙眼正”的目的，就必須采取旋轉法蘭的措施。如圖3所示，旋轉前，法蘭螺栓眼在“位置一”，旋轉后螺栓眼在“位置二”，之間的旋轉角度“70°”便是法蘭轉角。

4.結束語

綜上所述，通過以上處理，管子加工時法蘭轉角才能保證正確率，但同時也應認識到，在設計時應盡量避免一些非常規角度，便于管子加工制作。管子加工過程中彎管及法蘭轉角是比較普遍的一道操作，不管是設計人員還是制作人員，只有在充分了解的基礎上，才能將此項工作做到最好，最終提高其設計及建造水平。

參考文獻：

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