用于使具有大壁厚以及大直径的抗压管感应弯曲变形的方法与流程

本发明涉及一种具有权利要求1前序部分的特征的用于使具有大壁厚以及大直径的抗压管、尤其是发电站管和输油管道管感应弯曲变形的方法。

背景技术：

为了在压力下输送液态以及气态的介质，需要由钢制成的具有大壁厚的管，以便承受住负荷。这样的要求例如适用于将热蒸汽输送到发电站，在此需要管弯头，以便使管路适应于结构上的给定条件，或为了在较远的路程上输送输油管道中的原油，在此在均匀的距离上使用补偿器、即所谓的膨胀弯头，以便补偿由热学引起的长度变化。为了能够实现大的通过能力，需要大的开口横截面以及与此对应大的管外径。本方法涉及的管具有通常大于300mm的额定直径，并且直径与壁厚的比例为10:1至100:1、典型地为20:1至70:1。

这样的用于感应弯曲变形的方法很久以来是已知的(例如由de2513561a1已知)并且连续得以改进，以便尽管尺寸极大仍能够制造尺寸非常稳定的管弯头。仅通过将窄的环区感应加热到高于850℃的变形温度就实现这样庞大的管的变形。在热影响区中，在此在通常是细晶粒钢的材料中出现组织结构变化。为了使热变形后的组织结构均一化并且因此改善钢的机械特性，管弯头常常随后在大约600℃的温度时热处理。连接在管弯头前面和后面的并且也称作切线段的直线形管段同样受到后续热处理的影响。因为所述管段之前未在变形过程中加热到高温，并且其组织结构因此保持未改变，后续的热处理对部分管段产生不利的影响，部分管段变脆。因此必须分开所述部分管段，并且通过感应弯曲变形制造的管弯头必须焊接到新的切线段上。

此外，这由于高的劳动消耗而尤其不利的是，多个管弯头还沿不同方向依次在相同管段上进行，如这通过在de102010020360a1中说明的装置能够实现。如果直线形切线段必须被替换，以此所实现的简化以及通过在仅一个工作过程中制造三维管组件所加速的管建造变得不可能，这是因为为了实现特定的强度值，需要管组件的后热处理。为了避免该情况，仅可以使用由较高强度的钢制成的和/或具有大壁厚的管，以便在切线段上后热处理之后保持整个组件在机械上需要的最低强度值。但是该办法由于明显较高的材料价格而同样是不利的。

技术实现要素：

因此，本发明的目的在于，这样改进开头所述类型的方法，使得避免变形过程对连接到管弯头上的切线段中的材料强度值产生负面影响。

为实现这个目的，本发明规定具有权利要求1的特征的方法。

按照本发明的解决方法基于：弯头前面和后面的切线段经受与弯头中的管区段在变形期间所必须经受的热处理完全相同的热处理，即切线段以与在待弯曲的管区段中相同的穿过速度引导通过感应装置，并且在此另外在此之后使用感应装置中的相同温度以及相同的冷却参数。那么切线段穿过时的区别仅在于：管在处理切线段期间不被夹紧在弯曲锁中，并且因此在进给时绝对没有反力起作用。

在管的后端部上的在没有其他支撑的情况下的唯一夹紧允许与前端部在弯曲锁中的夹紧无关地起作用，并且此外允许感应器不受支撑装置阻碍地沿着管壁朝向后端部的方向移动。

附图说明

按照本发明的解决方案规定一种进给单元以及感应器的运动的准确调整，该调整通过控制单元实施并且监控。以下借助附图进一步描述所述步骤。附图详细示出：

图1示出感应式管弯曲装置的示意图；

图2a至2d分别示出在实施该方法期间在不同位置中的感应式管弯曲装置；以及

图3、4分别示出一个流程图，在该流程图中绘制出在路径上的运动速度。

具体实施方式

图1示出感应式管弯曲装置100，该感应式管弯曲装置具有位置固定的机床10，在该机床上设置有用于管1的保持装置11。该保持装置11在管1的后端部上抓持管并且固定地夹紧该管。此外，该保持装置11沿管中轴线2的方向相对于机床10可移动，该管中轴线同时给出进给方向。所述进给通过液压单元12实现。

感应装置具有环形的感应器20，该感应器以其中心定位在管中轴线2区域中。按照本发明，设置有线性的调节装置21，以便可以将所述感应器20相对于机床10移动。

弯曲臂30可偏转地支承在垂直的弯曲轴32上，其中，可以调节该弯曲轴32垂直地距管中轴线2的距离，以便预先确定所希望的弯曲半径。在该弯曲臂30上设置有弯曲锁31，可以利用该弯曲锁抓持并且夹紧管1。

靠近感应器20和热影响区地设置有冷却装置40，一旦相应的纵向区段从变形区中出来，则利用该冷却装置例如用水实现表面温度冷却。

为了实施按照本发明的方法，设置有用于记录管1以及感应器环20的路径和速度的传感器以及在控制单元中的如下控制模块，利用这些控制模块把路径和速度以及该感应器单元的接通和切断引入按照本发明规定的关系中。

图2a至2d示出在实施该方法期间的各种不同阶段。图3以曲线图示出属于图2a至2d所示的时刻或阶段t1至t6，在该曲线图中，上面的图形给出所述进给装置的速度或者说所述管1的纵向进给vr与路径的关系，并且下面的图形给出所述感应器的移动速度vl与路径的关系。正速度值对应于沿进给方向的运动；负值表示相反的运动。

在图2a示出的开始时间点上，前面的管端部被推到感应器环20中，该感应器环位于其轴向的初始位置上。不同于根据现有技术的感应弯曲变形，前面的管端部还没有固定在弯曲锁31中，该前面的管端部也随后在已变形的管弯头上形成前面的切线段3。

接通感应装置20以及冷却装置，并且管1的轴向进给在第一阶段(参见图3)以恒定的管进给速度vr进行。该管进给速度典型地为每分钟3mm至200mm。由此，管1上的切线段3与在随后变形时完全一样地热处理，然而事实上不进行变形。该阶段在图3中的时间-速度曲线图中称作t1。如由此同样可看出的那样，不存在感应器20的移动速度vl，因此该感应器是静止的。

为了现在以弯曲过程开始，弯曲臂30上的弯曲锁31必须抓持管1并夹紧，使得可以引入导致弯曲的力。然而，弯曲锁31的移动以及夹紧力的施加需要一定的时间段。但是在移动期间必须避免弯曲锁31与管1之间的相对运动。但是另一方面，弯曲臂30与其弯曲锁31也可以不平行于管1的进给地运动，这是因为对于这样纵向移动弯曲臂30的支承装置而言在结构上的花费太高，并且此外这是因为该弯曲锁31距感应器环20上的加热区的距离可能改变。

因此，按照本发明，在短的阶段t2(参见图3)中规定，管1和弯曲锁31之间的相对运动通过停止管进给而取消，亦即管进给速度vr＝0，并且同时管1相对于感应器20的进给通过如下方式保持，即，使该感应器以移动速度vl与进给方向相反地并且以与管进给相同的速度vr值运动。如果需要逐渐线性地制动机械的管进给，则感应器20的反向运动同时已经开始，使得相对速度总是恒定的，这在图3中对于vr和vl的两个曲线图的保持相同的距离可以看出。

随着管1停止，如图2b示出的那样，可以移动弯曲锁31。在此期间，感应器20以恒定的移动速度vl继续进行其反向的运动。一旦弯曲锁31夹紧管1，阶段t3中的感应器速度vl返回到零，并且同时管1的管进给速度vr线性地提高。速度差值△v＝vr-vl总是相同的，使得管1上每个差速的纵向区段穿过感应器20的穿过速度是相同的，以及因此始终进行相同的从感应器到管外周的能量输入。感应器20在阶段t3期间运动回到其初始位置中，该初始位置对应于用于弯曲过程的工作位置。

如果现在应该制造管弯头，那么所述弯曲的在阶段t3结束时的初始部位可以任意地位于管1的纵轴线2上。相反，当弯曲开始时，为了到达确定的轴向的管位置用以开始弯曲，上述在t1、t2和t3时的各过程必须以准确计算的前进运行来开始。

在阶段t4期间，本身已知的用于制造管弯头4的感应弯曲变形以恒定的管进给速度vr以及利用静止的感应器20进行，如在图2c中示出那样。

为了在完成管弯头4后也使管1上的后切线段5经受与在管1上其余纵向区段相同的热处理，管1和感应器20的运动与上述起动过程相反地进行。

即将达到规定的弯头长度时，在阶段t5中，管进给以速度vr逐渐制动并且同时开始感应器20的相反运动，更确切地说是以这样的移动速度vl的相反运动，使得管1和感应器20之间的相对运动保持恒定。由此，管1的每个纵向区段的停留时间即使在游动的热影响区中也是恒定的。在管1停止时可以打开弯曲锁31。因此，管1现在完全无阻碍地通过弯曲臂30。

为了仅处理管1上短的端侧的切线段5，感应器20可以简单地在阶段t6中以恒定的移动速度vl移动到其朝向机床10的最终位置，参见图2d。在那里，感应器20停止并且感应装置关断。将管1上未热处理的剩余段做标记并且直接分开，但最迟是在热处理这样制造的管弯头3与其端侧的切线段区段3、4之后直接分开。

为了保留较长的切线段5，尤其是另一个弯弯头直接连接到其上的切线段5，可以继续该方法，如由按照图4的其他流程图可看出那样。为此，在阶段t7中，以与阶段t3中相同的方式逐渐开始管1的纵向进给，并且使感应器20回到其初始位置中。现在，在阶段t8中，在恒定的管进给速度vr时，如所需那样继续热处理切线段5，以便获得足够长的经热处理的切线段5。所述弯曲锁31在该阶段中未参与。因此，阶段t8对应于阶段t1。