本發(fā)明涉及一種具有權(quán)利要求1前序部分的特征的用于使具有大壁厚以及大直徑的抗壓管、尤其是發(fā)電站管和輸油管道管感應(yīng)彎曲變形的方法。

背景技術(shù)：

為了在壓力下輸送液態(tài)以及氣態(tài)的介質(zhì)，需要由鋼制成的具有大壁厚的管，以便承受住負(fù)荷。這樣的要求例如適用于將熱蒸汽輸送到發(fā)電站，在此需要管彎頭，以便使管路適應(yīng)于結(jié)構(gòu)上的給定條件，或?yàn)榱嗽谳^遠(yuǎn)的路程上輸送輸油管道中的原油，在此在均勻的距離上使用補(bǔ)償器、即所謂的膨脹彎頭，以便補(bǔ)償由熱學(xué)引起的長(zhǎng)度變化。為了能夠?qū)崿F(xiàn)大的通過能力，需要大的開口橫截面以及與此對(duì)應(yīng)大的管外徑。本方法涉及的管具有通常大于300mm的額定直徑，并且直徑與壁厚的比例為10:1至100:1、典型地為20:1至70:1。

這樣的用于感應(yīng)彎曲變形的方法很久以來是已知的(例如由de2513561a1已知)并且連續(xù)得以改進(jìn)，以便盡管尺寸極大仍能夠制造尺寸非常穩(wěn)定的管彎頭。僅通過將窄的環(huán)區(qū)感應(yīng)加熱到高于850℃的變形溫度就實(shí)現(xiàn)這樣龐大的管的變形。在熱影響區(qū)中，在此在通常是細(xì)晶粒鋼的材料中出現(xiàn)組織結(jié)構(gòu)變化。為了使熱變形后的組織結(jié)構(gòu)均一化并且因此改善鋼的機(jī)械特性，管彎頭常常隨后在大約600℃的溫度時(shí)熱處理。連接在管彎頭前面和后面的并且也稱作切線段的直線形管段同樣受到后續(xù)熱處理的影響。因?yàn)樗龉芏沃拔丛谧冃芜^程中加熱到高溫，并且其組織結(jié)構(gòu)因此保持未改變，后續(xù)的熱處理對(duì)部分管段產(chǎn)生不利的影響，部分管段變脆。因此必須分開所述部分管段，并且通過感應(yīng)彎曲變形制造的管彎頭必須焊接到新的切線段上。

此外，這由于高的勞動(dòng)消耗而尤其不利的是，多個(gè)管彎頭還沿不同方向依次在相同管段上進(jìn)行，如這通過在de102010020360a1中說明的裝置能夠?qū)崿F(xiàn)。如果直線形切線段必須被替換，以此所實(shí)現(xiàn)的簡(jiǎn)化以及通過在僅一個(gè)工作過程中制造三維管組件所加速的管建造變得不可能，這是因?yàn)闉榱藢?shí)現(xiàn)特定的強(qiáng)度值，需要管組件的后熱處理。為了避免該情況，僅可以使用由較高強(qiáng)度的鋼制成的和/或具有大壁厚的管，以便在切線段上后熱處理之后保持整個(gè)組件在機(jī)械上需要的最低強(qiáng)度值。但是該辦法由于明顯較高的材料價(jià)格而同樣是不利的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的目的在于，這樣改進(jìn)開頭所述類型的方法，使得避免變形過程對(duì)連接到管彎頭上的切線段中的材料強(qiáng)度值產(chǎn)生負(fù)面影響。

為實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，本發(fā)明規(guī)定具有權(quán)利要求1的特征的方法。

按照本發(fā)明的解決方法基于：彎頭前面和后面的切線段經(jīng)受與彎頭中的管區(qū)段在變形期間所必須經(jīng)受的熱處理完全相同的熱處理，即切線段以與在待彎曲的管區(qū)段中相同的穿過速度引導(dǎo)通過感應(yīng)裝置，并且在此另外在此之后使用感應(yīng)裝置中的相同溫度以及相同的冷卻參數(shù)。那么切線段穿過時(shí)的區(qū)別僅在于：管在處理切線段期間不被夾緊在彎曲鎖中，并且因此在進(jìn)給時(shí)絕對(duì)沒有反力起作用。

在管的后端部上的在沒有其他支撐的情況下的唯一夾緊允許與前端部在彎曲鎖中的夾緊無(wú)關(guān)地起作用，并且此外允許感應(yīng)器不受支撐裝置阻礙地沿著管壁朝向后端部的方向移動(dòng)。

附圖說明

按照本發(fā)明的解決方案規(guī)定一種進(jìn)給單元以及感應(yīng)器的運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確調(diào)整，該調(diào)整通過控制單元實(shí)施并且監(jiān)控。以下借助附圖進(jìn)一步描述所述步驟。附圖詳細(xì)示出：

圖1示出感應(yīng)式管彎曲裝置的示意圖；

圖2a至2d分別示出在實(shí)施該方法期間在不同位置中的感應(yīng)式管彎曲裝置；以及

圖3、4分別示出一個(gè)流程圖，在該流程圖中繪制出在路徑上的運(yùn)動(dòng)速度。

具體實(shí)施方式

圖1示出感應(yīng)式管彎曲裝置100，該感應(yīng)式管彎曲裝置具有位置固定的機(jī)床10，在該機(jī)床上設(shè)置有用于管1的保持裝置11。該保持裝置11在管1的后端部上抓持管并且固定地夾緊該管。此外，該保持裝置11沿管中軸線2的方向相對(duì)于機(jī)床10可移動(dòng)，該管中軸線同時(shí)給出進(jìn)給方向。所述進(jìn)給通過液壓?jiǎn)卧?2實(shí)現(xiàn)。

感應(yīng)裝置具有環(huán)形的感應(yīng)器20，該感應(yīng)器以其中心定位在管中軸線2區(qū)域中。按照本發(fā)明，設(shè)置有線性的調(diào)節(jié)裝置21，以便可以將所述感應(yīng)器20相對(duì)于機(jī)床10移動(dòng)。

彎曲臂30可偏轉(zhuǎn)地支承在垂直的彎曲軸32上，其中，可以調(diào)節(jié)該彎曲軸32垂直地距管中軸線2的距離，以便預(yù)先確定所希望的彎曲半徑。在該彎曲臂30上設(shè)置有彎曲鎖31，可以利用該彎曲鎖抓持并且夾緊管1。

靠近感應(yīng)器20和熱影響區(qū)地設(shè)置有冷卻裝置40，一旦相應(yīng)的縱向區(qū)段從變形區(qū)中出來，則利用該冷卻裝置例如用水實(shí)現(xiàn)表面溫度冷卻。

為了實(shí)施按照本發(fā)明的方法，設(shè)置有用于記錄管1以及感應(yīng)器環(huán)20的路徑和速度的傳感器以及在控制單元中的如下控制模塊，利用這些控制模塊把路徑和速度以及該感應(yīng)器單元的接通和切斷引入按照本發(fā)明規(guī)定的關(guān)系中。

圖2a至2d示出在實(shí)施該方法期間的各種不同階段。圖3以曲線圖示出屬于圖2a至2d所示的時(shí)刻或階段t1至t6，在該曲線圖中，上面的圖形給出所述進(jìn)給裝置的速度或者說所述管1的縱向進(jìn)給vr與路徑的關(guān)系，并且下面的圖形給出所述感應(yīng)器的移動(dòng)速度vl與路徑的關(guān)系。正速度值對(duì)應(yīng)于沿進(jìn)給方向的運(yùn)動(dòng)；負(fù)值表示相反的運(yùn)動(dòng)。

在圖2a示出的開始時(shí)間點(diǎn)上，前面的管端部被推到感應(yīng)器環(huán)20中，該感應(yīng)器環(huán)位于其軸向的初始位置上。不同于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的感應(yīng)彎曲變形，前面的管端部還沒有固定在彎曲鎖31中，該前面的管端部也隨后在已變形的管彎頭上形成前面的切線段3。

接通感應(yīng)裝置20以及冷卻裝置，并且管1的軸向進(jìn)給在第一階段(參見圖3)以恒定的管進(jìn)給速度vr進(jìn)行。該管進(jìn)給速度典型地為每分鐘3mm至200mm。由此，管1上的切線段3與在隨后變形時(shí)完全一樣地?zé)崽幚?，然而事?shí)上不進(jìn)行變形。該階段在圖3中的時(shí)間-速度曲線圖中稱作t1。如由此同樣可看出的那樣，不存在感應(yīng)器20的移動(dòng)速度vl，因此該感應(yīng)器是靜止的。

為了現(xiàn)在以彎曲過程開始，彎曲臂30上的彎曲鎖31必須抓持管1并夾緊，使得可以引入導(dǎo)致彎曲的力。然而，彎曲鎖31的移動(dòng)以及夾緊力的施加需要一定的時(shí)間段。但是在移動(dòng)期間必須避免彎曲鎖31與管1之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。但是另一方面，彎曲臂30與其彎曲鎖31也可以不平行于管1的進(jìn)給地運(yùn)動(dòng)，這是因?yàn)閷?duì)于這樣縱向移動(dòng)彎曲臂30的支承裝置而言在結(jié)構(gòu)上的花費(fèi)太高，并且此外這是因?yàn)樵搹澢i31距感應(yīng)器環(huán)20上的加熱區(qū)的距離可能改變。

因此，按照本發(fā)明，在短的階段t2(參見圖3)中規(guī)定，管1和彎曲鎖31之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)通過停止管進(jìn)給而取消，亦即管進(jìn)給速度vr＝0，并且同時(shí)管1相對(duì)于感應(yīng)器20的進(jìn)給通過如下方式保持，即，使該感應(yīng)器以移動(dòng)速度vl與進(jìn)給方向相反地并且以與管進(jìn)給相同的速度vr值運(yùn)動(dòng)。如果需要逐漸線性地制動(dòng)機(jī)械的管進(jìn)給，則感應(yīng)器20的反向運(yùn)動(dòng)同時(shí)已經(jīng)開始，使得相對(duì)速度總是恒定的，這在圖3中對(duì)于vr和vl的兩個(gè)曲線圖的保持相同的距離可以看出。

隨著管1停止，如圖2b示出的那樣，可以移動(dòng)彎曲鎖31。在此期間，感應(yīng)器20以恒定的移動(dòng)速度vl繼續(xù)進(jìn)行其反向的運(yùn)動(dòng)。一旦彎曲鎖31夾緊管1，階段t3中的感應(yīng)器速度vl返回到零，并且同時(shí)管1的管進(jìn)給速度vr線性地提高。速度差值△v＝vr-vl總是相同的，使得管1上每個(gè)差速的縱向區(qū)段穿過感應(yīng)器20的穿過速度是相同的，以及因此始終進(jìn)行相同的從感應(yīng)器到管外周的能量輸入。感應(yīng)器20在階段t3期間運(yùn)動(dòng)回到其初始位置中，該初始位置對(duì)應(yīng)于用于彎曲過程的工作位置。

如果現(xiàn)在應(yīng)該制造管彎頭，那么所述彎曲的在階段t3結(jié)束時(shí)的初始部位可以任意地位于管1的縱軸線2上。相反，當(dāng)彎曲開始時(shí)，為了到達(dá)確定的軸向的管位置用以開始彎曲，上述在t1、t2和t3時(shí)的各過程必須以準(zhǔn)確計(jì)算的前進(jìn)運(yùn)行來開始。

在階段t4期間，本身已知的用于制造管彎頭4的感應(yīng)彎曲變形以恒定的管進(jìn)給速度vr以及利用靜止的感應(yīng)器20進(jìn)行，如在圖2c中示出那樣。

為了在完成管彎頭4后也使管1上的后切線段5經(jīng)受與在管1上其余縱向區(qū)段相同的熱處理，管1和感應(yīng)器20的運(yùn)動(dòng)與上述起動(dòng)過程相反地進(jìn)行。

即將達(dá)到規(guī)定的彎頭長(zhǎng)度時(shí)，在階段t5中，管進(jìn)給以速度vr逐漸制動(dòng)并且同時(shí)開始感應(yīng)器20的相反運(yùn)動(dòng)，更確切地說是以這樣的移動(dòng)速度vl的相反運(yùn)動(dòng)，使得管1和感應(yīng)器20之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)保持恒定。由此，管1的每個(gè)縱向區(qū)段的停留時(shí)間即使在游動(dòng)的熱影響區(qū)中也是恒定的。在管1停止時(shí)可以打開彎曲鎖31。因此，管1現(xiàn)在完全無(wú)阻礙地通過彎曲臂30。

為了僅處理管1上短的端側(cè)的切線段5，感應(yīng)器20可以簡(jiǎn)單地在階段t6中以恒定的移動(dòng)速度vl移動(dòng)到其朝向機(jī)床10的最終位置，參見圖2d。在那里，感應(yīng)器20停止并且感應(yīng)裝置關(guān)斷。將管1上未熱處理的剩余段做標(biāo)記并且直接分開，但最遲是在熱處理這樣制造的管彎頭3與其端側(cè)的切線段區(qū)段3、4之后直接分開。

為了保留較長(zhǎng)的切線段5，尤其是另一個(gè)彎彎頭直接連接到其上的切線段5，可以繼續(xù)該方法，如由按照?qǐng)D4的其他流程圖可看出那樣。為此，在階段t7中，以與階段t3中相同的方式逐漸開始管1的縱向進(jìn)給，并且使感應(yīng)器20回到其初始位置中?，F(xiàn)在，在階段t8中，在恒定的管進(jìn)給速度vr時(shí)，如所需那樣繼續(xù)熱處理切線段5，以便獲得足夠長(zhǎng)的經(jīng)熱處理的切線段5。所述彎曲鎖31在該階段中未參與。因此，階段t8對(duì)應(yīng)于階段t1。