杨吉梅

1. 上升下降管设计参数及总体布置

上升下降管设计参数如表1 所示。 根据设计参数选用钢管材质为ASMEA106B，上升管成品规格是φ273mm×20.62mm，下降管成品规格是φ219mm×18.26mm。参照DL/T515标准，弯管前直管厚度≥1.25 Sm（Sm为管系中直管段最小壁厚），同时根据制造经验选择φ273mm×26mm和φ219.1mm×22mm钢管原材料进行弯制。

由上升下降管总体布置（见图1）可看出，上升管和下降管各有4支，且是经过三维弯曲。考虑到运输和现场安装方便，经设计确认，每支上升管分成两段，每支下降管分4段。

2. 原材料审查

按图样和技术协议要求钢管应为ASMEA106B材料，根据经验及ASTM A106B与ASME A106B两种材料要求相同，上升管选择用ASTM A106B，下降管材料为ASME A106B，钢管材料变更经设计人员确认，原材料供货厂商日本住友金属和日本JFE。

材料要求：按照《技术协议》的要求，此批钢管原材料需要正火供货，原材料按炉批号进行化学成分（验收标准见表2）和力学性能（抗拉强度Rm≥415MPa，屈服强度ReL≥240MPa，伸长率A≥12%）、横向拉伸、压扁复验，以上复验均按ASME A106B验收，逐件进行超声波检测按JB/T4730.3Ⅱ级合格。

图1 上升下降管总体布置

表1 上升下降管设计参数

表2 ASME A106B化学成分验收标准（质量分数） （%）

3. 弯管工艺评定

弯管推制采用中频感应加热，水冷却，大推补偿弯制成形工艺。严格控制弯管速度及温度，A106B下临界温度Tc近似725℃，按DL/T515标准要求，669℃≤弯制温度≤1000℃，本项目控制弯制温度850～950℃，以确保组织稳定性。

按DL/T515要求，碳钢弯曲半径≥2.5管外径（R≥2.5OD，OD表示钢管外径），219×2.5 =547.5（mm），弯曲半径为600mm，273×2.5=682.5（mm）,弯曲半径为700（mm），符合标准要求。按DL/T515标准，弯曲角度均θ≤100°，本项目最大弯曲角度88.3˚，符合标准对最大弯曲角度θ的要求。

根据DL / T515 标准，制定弯管工艺评定， 此用φ 219mm×22mm工艺评定为例，弯曲角度设为80°，弯曲温度850~950℃。对制作工艺评定用试样的外观、尺寸（待弯曲部位起弯点、1/4、1/2、3/4、终弯点厚度）、硬度进行检查并记录，待弯制后对此五个截面同一位置再进行一次测量并记录对比。

按DL/T515标准要求对于厚度≥19mm，弯制温度低于900℃弯制后需要进行回火热处理，本项目制定680℃，保温60mi n回火热处理。评定试样进行以下检验和检测：受拉中心线两侧各45°范围内进行100% MT，按JB/T4730.3Ⅱ级合格。晶间裂纹、金相分析、室外温拉伸、室温冲击、350℃非比例高度拉伸≥177MPa（按国内GB/T5310标准相当的材质20G在300℃非比例伸长≥177MPa），以上试样取样位置按DL/T515附录D中表D2要求。

减薄率的要求：按DL/T515要求，OD/S（S表示钢管厚度）≤2 0，且R/O D≤3.0时减薄率≤14%，JB/T1611， R/OD≤3.0时减薄率≤1 5%，此项目确定最终减薄率≤1 5%，最小厚度18.26mm。

4. 弯制及检验

（1）弯管前准备 三维空间角计算：根据图样提供的水平和垂直角度计算出空间弯曲角度，因弯管机一次成形，因只能单向弯曲，在弯制工艺制订时，即要按钢管方位标识出起弧位置和方位，在弯制同一根钢管下一个弯曲部位时，即可保证弯曲方位的正确性和准确性。

（2）弯管工艺 编制准确弯管工艺指导操作工人现场弯制，弯制顺序：在钢管上标识方位、弯曲部位，确定受拉侧，测量受拉部位起弯、1/4、1/2、3/4、终弯处厚度，推制测量弯曲部位温度和速度，停弯，继续对中频环部位人工水冷，直至在将中频环撤离弯管（必要时可用铁丝弯曲成弯管的小样，让操作人员有感性认识）。

（3）标记 在钢管上标记出4个方位角，每根钢管存在两处及以上弯曲部位，因此在待弯前确定方位显得非常重要。在待弯管部位测厚，将最厚部位放在受拉侧，此处做好待测点的标记，以便弯曲后测厚位置与弯曲前测厚位置相同来计算减薄率。

（4）试弯 取相同规格钢管进行最大弯曲角度88.3°试弯，以确定弯管机稳定性，同时测量尺寸，计算减薄率和外观检查，在推制时设定两个相对固定的测温点，受拉侧和中性侧的温度，同时监控推制速度，确保组织稳定。在弯管推制过程中，调整中频加热器的功率，时刻监督推制温度及速度。

弯管后检验、检测及检查：在弯管推制后，操作工人停止中频加热环开关，水冷开关同时自动关掉，中频加热环的余热会在终弯处因产生表面蓝色现象，对于表面发蓝部位取样进行力学性能及金相分析，此发蓝部位力学性能及金相验证（见图2）：取样分析金相组织铁素体+珠光体，组织分布均匀，未见裂纹，见金相图片。在弯制后水冷却管关闭时，用人工喷水继续冷却。

（5）弯管尺寸检查 因弯管弯制后弯曲角度会有回弹，因此在弯制时即考虑回弹，根据制造厂对设备及管件材料规格弯制的经验，可适当调整弯曲角。

（6）尺寸检查 在原来定位标记的起弯、1/4、1/2、3/4、终弯处测量厚度，计算减薄率，若减薄率大于15%则报废，经测量减薄率最大处发生在面弯1/2处，因此做好标记可确保成弯前后测量位置一致，减薄率计算正确。

图2 终弯发蓝处金相组织

（7）检验及校形 上升下降管的尺寸首先是按标记的方位进行定位，找到定位的背弯中心线，用样板尺测量，样板尺需要用刚性材料，不易变形及损坏，经测量回弹角度均在0.5˚～0.7˚，通过热校形，在热校形时温度控制在800～900℃，热校形的校力需要缓慢渐进力。不可局部强力校形，否则会在背弧终弯处产生凸起，引起波浪率（见图3、图4）。

样板尺弯曲半径计算；以上升管φ273mm×26mm为例，图样中标识弯曲半径R700mm是弯曲中心至弯管中心线的距离。背弧样板尺半径为700－136.5=563.5（mm），面弧样板的半径为700+136.5=836.5（mm）。

（8）三维角度检验 将弯管放置在一个平面内，按立体几何尺寸计算出弯管直管段投射到平面内的距离，测量实际尺寸与计算尺寸的偏差，反算弯曲角度偏差，将弯曲角度偏差控制在±5°。

5. 热处理及无损检测

检查合格弯管进行68 0℃保温60mi n回火热处理，热处理后对弯曲处受拉部位和中性侧各取3～5点，每点取至少5个读数平均数作为该点硬度，测量硬度值≤197HBW。热处理后打磨露出金属光泽后，弯曲部位及近弯段外表面进行100%磁粉检测JB/T4730.4Ⅰ级合格；100%超声检测，按JB/T4730.3Ⅰ级合格。

热处理及无损检测合格的弯管，按图样和《技术协议》要求进行了19MPa水压试验，保压30mi n，然后降压至12.1MPa保压30mi n，保压过程无渗漏。若无特别要求，参照GB/T9948可选取用超声波检测代替水压试验，超声波检测对比试样刻槽深度为钢管公称厚度的12.5%。

图3 预校形

图4 局部加热强力校形形成波浪

6. 油漆包装

油漆干燥后用三防布整齐包装，管头套橡胶管帽，将上升下降管入架装箱，因上升下降管不规则性，装箱时各每根管均有固定限位，计算起吊重量，在装箱架两端焊接两个吊耳，厂内试吊，确定可水平安全吊运后，装车发运。

7. 结语

上升下降管弯制工艺是弯制基础，在热管过程中控制弯制温度和速度，按工艺执行，同时考虑弹性收缩，在终弯时继续冷却保持金属组织，热校形时按校形工艺控制温度并及时冷却，保持金属组织。弯管尽量做到一次成形，在校形时可能会影响弯管角度和引起金属组织变化。

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