常用焊接管件的放样方法.doc

在管道安装工程中，经常遇到转弯、分支和变径所需的管配件，这些管配件中的相当一部分要在安装过程中根据实际情况现场制作，而制作这类管件必须先进行展开放样，因此，展开放样是管道工必须掌握的技能之一。一、弯头的放样    弯头又称马蹄弯，根据角度的不同，可以分为直角马蹄弯和任意角度马蹄弯两类，它们均可以采用投影法进行展开放样。                   图3-1直角马蹄弯                      图3-2 任意角度马蹄弯1任意角度马蹄弯的展开方法与步骤（己知尺寸a、b、D和角度）。    （1）按已知尺寸画出立面图，如图3-3所示。    （2）以D/2为半径画圆，然后将断面图中的半圆6等分，等分点的顺序设为1、2、3、4、5、6、7。    （3）由各等分点作侧管中心线的平行线，与投影接合线相交，得交点为1、2、3、4、5、6、7。    （4）作一水平线段，长为D，并将其12等分，得各等分点1、2、3、4、5、6、7、6、5、4、3、2、1。    （5）过各等分点，作水平线段的垂直引上线，使其与投影接合线上的各点1、2、3、4、5、6、7引来的水平线相交。    （6）用圆滑的曲线将相交所得点连结起来，即得任意角度马蹄弯展开图。图3-3 任意角度马蹄弯的展开放样图2、直角马蹄弯的展开放样（己知直径D）    由于直角马蹄弯的侧管与立管垂直，因此，可以不画立面图和断面图，以D/2为半径画圆，然后将半圆6等分，其余与任意角度马蹄弯的展开放样方法相似。图3-4 直角弯展开图二、虾壳弯的展开放样   虾壳弯由若干个带斜截面的直管段组成，有两个端节及若干个中节组成，端节为中节的一半，根据中节数的多少，虾壳弯分为单节、两节、三节等；节数越多，弯头的外观越圆滑，对介质的阻力越小，但制作越困难。1、90°单节虾壳弯展开方法、步骤：    （1）作AOB90°，以O为圆心，以半径R为弯曲半径，画出虾壳弯的中心线。    （2）将AOB平分成两个45°，即图中AOC、COB，再将AOC、COB各平分成两个22.5°的角，即AOK、KOC、COD与DOE。    （3）以弯管中心线与OB的交点4为圆心，以D2为半径画半圆，并将其6等分。    （4）通过半圆上的各等分点作OB的垂线，与OB相交于1、2、3、4、5、6、7，与OD相交于1、2、3、45、6、7，直角梯形1177就是需要展开的弯头端节。    （5）在OB的延长线的方向上，画线段EF，使EFD，并将EF 12等分，得各等分点l、2、3、4、5、6、7、6、5、4、3、2、1，通过各等分点作垂线。    （6）以EF上的各等分点为基点，分别截取11、22、33、44、55、66、77线段长，画在EF相应的垂直线上，得到各交点1、2、3、4、5、6、7、6、5、4、3、2、1，将各交点用圆滑的曲线依次连接起来，所得几何图形即为端节展开图。用同样方法对称地截取11、22、33、44、55、66、77后，用圆滑的曲线连接起来，即得到中节展开图，如图3-5所示。图3-5  90°单节虾壳弯展开图2、90°两节虾壳弯展开图    从展开图可以看出，其展开画法与单节虾壳弯的展开法相似，只是将AOB90°等分成6等份，即COB15°，其余请大家参考单节虾壳弯的展开画法。图3-6  90°两节虾壳弯展开图三、三通管的展开1、等径直角三通管展开图作图步骤如下：    1） 按已知尺寸画出主视图和断面图，由于两管直径相等，其结合线为两管边线交点与轴线交点的连线，可直接画出。    2）6等分管I断面半圆周，等分点为l、 2、 3、 4、 3、2、l。由等分点引下垂线，得与结合线14l的交点。    3）画管I展开图。在CD延长线上取ll等于管I断面圆周长度，并12等分。由各等分点向下引垂线，与由结合线各点向右所引的水平线相交，将各对应交点连成曲线，即得所求管I展开图。    4）画管展开图。在主视图正下方画一长方形，使其长度等于管断面周长，宽等于主视图AB。在BB线上取44等于断面12圆周。 6等分44，等分点为4、 3、2、 l、 2、 3、4，由各等分点向左引水平线，与由主视图结合线各点向下所引的垂线相交，将各对应交点连成曲线，即为管开孔实形。ABBA即为所求管展开图。图3-7  等径直角三通管展开图2、异径直交三通管展开作图方法和步骤：    1）依据所给尺寸画出异径直交三通管的侧视图（主管可画成半圆），按支管的外径画半圆。    2）将支管上半圆弧6等分，标注号为4、3、2、1、2、3、4。然后从各等分点向上向下引垂直的平行线，与主管圆弧相交，得出相应的交点4、3、2、1、2、3、4。    3）将支管图上直线4-4向右延长得AB直线， 在AB上量取支管外径的周长（D），并12等分之，自左向右等分点的顺序标号是1、2、3、4、3、2、1、2、3、4、3、2、1。        4）由直线AB上的各等分点引垂直线，然后由主管圆弧上各交点向右引水平线与之相交，将对应点连成光滑曲线，即得到支管展开图（俗称雄头样板）。    5）延长支管圆中心的垂直线，在此直线上以点1°为中心，上下对称量取主管圆弧上的弧长 ，得交点1°、2°、3°、4°、3°、2°、1°。    6）通过这些交点作垂直于该线的平行线，同时，将支管半圆上的6根等分垂直线延长，并与这些平行直线相交，用光滑曲线连接各交点，此即为主管上开孔的展开图样。图3-8 异径直交三通展开图3、同径斜交三通管的展开作图方法和步骤如下(已知主管与支管交角为)    （1）根据主管直径及相交角画出同径斜三通的正面投影图（主视图）。    （2）在支管的顶端画半圆并6等分，得各等分点1、2、3、4、5、6、7，过各等分点作斜支管轴心线的平行线交支管与主管相交线于1、2、3、4、5、6、7。    （3）在支管直径17线段的延长线的方向上，作直线ABD，并将其12等分，得各等分点1、2、3、4、5、6、7、6、5、4、3、2、1。    （4）过AB线段的各等分点1、2、3、4、5、6、7、6、5、4、3、2、1作AB的垂线，再过主管与支管的相交点1、23、4、5、6、7作线段AB的平行线，依次对应于各点1、2、3、4、5、6、7，将所得交点用圆滑曲线连结起来，所得几何图形就是支管展开图（即雄头样板）。    （5）在主管右断面图上画半圆；由支管与主管的相交点1、23、4向右引主管轴心线的平行线，将主管断面图的半圆分成6分，交于a、b、c、d点。(此步也可省略)    （6）在三通主管下面作一条线段7°1°平行于三通主管轴心线，以7°1°为中心上下依此截取ab、bc、cd的弧长，并作7°1°的平行线段，再过1、2、3、4、5、6、7各点作三通主管轴线的垂直引下线，依此相交于1°、2°、3°、4°、5°、6°、7°将所得交点用圆滑曲线连结起来，所得几何图形就是主管开孔的展开图（即雌头样板）。图3-9  同径斜交三通管的展开图四、大小头的展开1、同心大小头的展开方法一：放射线法展开步骤：（图3-10）    （1）运用正投影原理画出同心大小头的立面图；    （2）以ac为直径作大头的半圆并6等分，每一等分的弧长为A；    （3）延长ab、cd交于O点；    （4）以O为圆心，分别以Oa、Ob为半径画弧EF、GH，截取EF=12A，连结OE、OF，所得几何图形EFHG即为要展开的大小头展开图。图3-10  同心大小头展开图方法二：利用三角形求实长法的展开步骤：    （1）按已知尺寸画出主视图和俯视图，将其上、下口分成12等分，使表面组成24个三角形。    （2）采用直角三角形法求出l2线的实长。    （3）按照已知三边作三角形的方法，即可得到如图3-11所示同心大小头的展开图。图3-11  同心大小头展开图2、偏心大小头的展开步骤（图3-12）：    （1）运用正投影原理画出偏心大小头的立面图；    （2）延长7-A及1-B交于O点；    （3）以1-7为直径画半圆并6等分，得等分点1、2、3、4、5、6、7；    （4）以7为圆心，以7到半圆各等分点的距离为半径画同心圆弧，分别与直线17相交得交点为2、3、4、5、6；    （5）自O点连接O6、O5、O4、O3、O2的连结线交AB于6、5、4、3、2各点；    （6）以O为圆心，以O7、O6、O5、O4、O3、O2、O1为半径作同心圆弧；    （7）在O7为半径的圆弧上任取一点7，以7为起点，以大头半圆等分的弧长为线段长，顺次阶梯地截得各同心圆弧交于6、5、4、3、2、1、2、3、4、5、6、7；    （8）以O为圆心，分别以OA、O6、O5、O4、O3、O2、OB为半径，分别画圆弧顺次阶梯地与于O7、O6、O5、O4、O3、O2、O1各条半径线相交于7、6、5、4、3、2、1、2、3、4、5、6、7各点，用圆滑曲线连结所有交点，所得几何图形就是偏心大小头的展开图；图3-12  偏心大小头展开图五、天圆地方的展开步骤    l）按已知尺寸画山主视图和俯视图，并3等分俯视图1/4圆周，得等分点为l、2、3、4，连接各等分点与B。    2）求实长线。作EF、D延长线的公垂线GH，截取Hl（4）、H2（3）等于俯视图中B1（B4）、B2（B3），连接Gl（4）、G2（3），即得俯视图中的b、c线实长b、c。    3）画展开图。画AB线段等于俯视图中的AB长， 以A、B为圆心，实长b为半径分别画圆弧相交于l点。以B为圆心，实长c为半径画圆弧，与以l为圆心，俯视图等分弧长为半径顺次画弧交于2、3 两点。以 3为圆心，等分弧长为半径画圆弧，与以B为圆心，b为半径画圆弧交于4点。以4为圆心b为半径画圆弧，与以B为圆心俯视图AB长为半径画圆弧交于C点；用同样方法求出3、2、1点。以1为圆心，主视图h为半径画弧，与以C为圆心，1/2CD为半径画圆弧交于J点；用同样方法求出左边各点，以直线或曲线连接各点，即得所求展开图。图3-13  天圆地方展开图等径弯头的展开    请看图2-3-2a。图2-3-2a  弯头的已知条件                                                    图2-3-2b  弯头实长图1.弯头展开的已知条件与要求   1) 已知条件      弯头角度  =90°；   管子外径 W=60；    弯曲半径   r=15；    弯头节数   n=3；    样板厚度  =0.5    2) 展开要求    用平行线法作外径60管的外包全节样板。    方法正确：(展开方法不是唯一的，本题要求按教师指定的方法做)    作图精确：几何作图误差0.25，展开长度误差±1。    3) 展开准备    求半节角度：按节数计算半节（端头）截面倾斜角度；（b =/2n）    展开三处理：按管径、材料板厚、连接方式和制作工艺决定展开中径、接口位置和余量。    因为是外包样板，画立面图时，管口直径应该选择包在管外的样板卷筒的中径。本题已知条件中给出了管子外径，实际上就是给出了样板卷筒的内径。故样板卷筒的中径=60+0.5=60.5。2.求实长：    见上图2-3-2b。    1) 画半节弯头端面角度线：    先计算半节弯头端面角度；        b=/2n=90°/(2´3)=15°       作水平直线OB，在OB上取OS=150；分别以O、S为圆心，OS为半径画弧交于R；    4等份弧SR，得等分点K，连OK并适度延长。    2) 画半节弯头立面图：     先计算外包样板筒半径 R=f/2=（60+0.5）/2=30.25（可通过四等分长度为121的线段获取）；        在OB线的S点两侧取1、7两点，使S1=S7=30.25        过1、7作OB的垂线11、77，交OK于1、7；梯形（1177）即是半节弯头立面图。    3) 求实长:     以S为圆心,S1为半径在下方画半圆并6等分之；     过各等分点作OB的垂线，交OB为1、2、3、4、5、6、7；交OK为1、2、3、4、5、6、7；则11、22、33、44、55、66、77为半节弯头管口各分点上的素线实长。3.画展开图：    见图2-3-2c。     计算展开长度：L=p（60+0.5）=190     作平行素线组：在OB上取AB=190（注意误差控制在%p1以内），12等分AB；过各分点作AB的垂线组，上下长度略超过77；以11为切开线，依次标明各分点；     求端口展开曲线：从17引SB的平行线，与对应垂线交于1°、2°、3°、4°5°、6°、7°，圆滑连接这13个点，此即半节端口的展开曲线；曲线梯形（AB1°7°1°）为半节（端节）的展开图形。     画全节展开图：以AB线为中轴线画出上述展开曲线的对称曲线。这两条关于AB对称的展开曲线及其对应端点连线所围成的区域就是展开图。    实际操作时，一般用划规量取各点实长值，尺寸大时则直接用尺量取。再以AB上各对应分点为中心上下划弧或量取实长，以求展开点；然后将这些展开点圆滑连接成展开曲线。连线时可以用曲线板或弯曲的钢尺，也可以手工描。用曲线板或弯曲的钢尺时，一次画线至少要通过三点；手工描时，可以先把各点用直线连成折线，然后折线的基础上根据曲线的凹凸方向适度修描；为避免接缝处产生尖角，此处曲线要修描到其切线与接缝垂直。    必要时，下料的钢板上还须画出折弯线，作为成型时弯曲加工的位置。这些线就是平行素线组。因此平行素线组在样板上还应该保留下来。图2-3-2c  弯头展开图焊接弯管。当管径较大、管壁较厚或较薄、弯曲半径较小时，采用煨弯方法困难，常采用焊接弯管。其弯曲角度、弯曲半径及弯管组成的节数可根据需要选定，弯曲半径大，弯管组成的节数多，弯管内壁平滑，流体通过时阻力小。焊接弯管的节数，不应少于表511规定的节数。焊接弯管是若干节带有斜截面的直管段焊接而成的，每个弯头有若干个中间节和两个端节。中间节两端带斜截面；端节一端带斜截面，长度为中间节的一半。见图5114。为了减少焊口，常将端节的斜截面直接下料在较长的管子上，这样就减少了两上焊口。图5-1-14 焊接弯头1-中间节；2-端节表5-1-1 焊接弯管的最小节数弯管角度节数其中中间节(n)端节90°42260°31245°31230°202(1)尺寸计算。中间节的背高和腹高分别为A和B，则端节的背高与腹高即分别为   和    ，可由下式计算：式中     端节的背高(mm)；  端节的腹高(mm)；R弯曲半径(mm)；D管外径(mm)；a弯曲角度(度)；n弯管中间节的节数。按表51l中的节数，90°、60°及30°焊接弯头端节尺寸可分别按下式计算：45°焊接弯头端节尺寸可分别按下式计算：(2)用展开法制作样板。焊接弯头下料应先做样板，用展开法放样，如图5115所示：在牛皮纸或石油沥青油毡纸上画直线段17等于管外径，分别从l和7两点作直线1-7的垂直线，截取11等于   、77等于连接1和7两点得斜线17。以17之长为直径画半圆，把半圆弧分为六等分(等分越多越精确)，从各等分点向直径17作垂线，与17相交于2、3、4、5、6各点，并与斜线l7相交于2、3、4、5、6各点。在右边画17延长线，截取11线段等于管子外圆周长(L=D)，把11分成12等分，各等分点依次为1、2、3、4、5、6、7、6、5、4、3、2、1，由各等分点作ll的垂线，在这些垂线上分别截取11等于11、22等于227-7等于77。用曲线板连接1、2、71图中带斜线部分即为端节的展开图。在1l直线段下面画出上半部的对称图与带斜线部分一块构成中间节的展开图。用剪刀将展开图剪下，即成下料样板。图5-1-15焊接弯头下料样板图5-1-16 直管制作焊接弯头下料图 (3)下料与焊接。下料时先在钢管沿管子轴线画两条对称的直线，二直线间的弧长等于管子外圆周长的一半。以后将样板围在管外，使样板上的背高线和腹高线分别与管子上已绘出的两条直线重合。沿样板在管子上画出切割线，再将样板翻转180°，画出另一段的切割线，两段间应留出切割口的宽度。如图5l16所示。两个端节另一端不切割，应和直管连在一起，以减少焊口。焊接弯头各节坡口时，弯头外侧的坡口角度应小些，弯头内侧的坡口角度应大些、否则弯头焊接后外侧焊缝厚，内侧焊缝窄，使弯头出现勾头现象。相贯线 钢管焊接管件往往在施工现场制作。制作时利用计算的尺寸或展开样板在钢管上画出切割线，切割成需要的形状后，再拼装成各种类型的管件。(一)弯头的制作弯头用于管道的转弯处。转变的角度称作弯曲角。为了工作上的便利，习惯上常把弯曲弧度对应的圆心角称作弯曲角，弯曲弧线的半径称作弯曲半径，如图556所示。图5-5-5边线法1-中心桩；2-边线桩(圆钢)；3-边桩；4-高程钉；5-高程线 不同弯曲角的焊接弯头常常由一节或数节带有斜截面的直管段组合而成，俗称虾米腰弯头。节数中有两段端节和若干段中间节；端节经常是中间节的一半，不包括在称呼的节数内。对于燃气管道工程，各节的斜截面夹角一般规定为15°，225°和30°。弯头的几何尺寸受安装地点和燃气在弯头内流动的阻力所限，因此，一般焊接弯头的弯曲半径不小于管径的15倍。对于低压燃气管道上的焊接弯头，其弯曲半径不易过小。 今以90°两节虾米腰弯头为例，说明其制作过程1绘制弯头的立面投影图。两个端节夹角  各为15°，两个中间节夹角a各为30°弯曲半径R=15Dw，如图557所示。图中中间节的节背，节中和节里所示的尺寸分别为图5-5-6 弯曲角与弯曲半径a-弯曲角；R-弯曲半径 图5-5-7 弯头立面投影及端节展开 2绘制展开图 可任选中间节或端节展开。图557所示为端节展开图。二个端节的样板拼合就是中间节展开样板。 3将样板紧包在管子上，画出切割线(氧气切割时，切割线宽约5mm)，切割后，以节背基准线对准焊接，即成90°两节虾米腰弯头。(二)三通制作钢管焊接三通接其形状有正交、斜交和Y形之分；按其管径分等径和异径。各种三通制作方法基本相同。下面以斜交异径三通为例说明其制作过程。1求接合线 绘制三通正面图和侧面图。正面图中的支管与主管的接合线按下述方法求出。将侧面图中的支管端面分若干等分，自等分点作支管端面的垂直线，在侧面图上得到垂直线与主管的各交点，从各交点向右引水平线，与正面图支管端面的对应垂直线相交，把对应交点连成曲线即为正面图中支管与主管的接合线。如图558中的和所示。2支管展开图，在正面图中作支管端面延长线，其长为支管圆周长，并作相同的等分，自等分点作垂线，与接合线上所引的对应水平线相交，将对应交点连成曲线即得到支管展开图，如图558中的所示。图5-5-8 斜交异径三通展开图 3主管展开图 由C和D引下垂线，其长为主管圆周长之半，并从中点7上下照录侧面图中对应弧段的各点，自各点引DC平行线与接合线各点的对应下垂线相交，将对应交点连成曲线，得出主管开孔实形展开图。工地往往只画支管展开图，将按样板切割的支管扣到主管上，画出主管切割线。(三)大小头制作大小头又称作渐缩管，大小头的圆心均在管子中心线上称为同心大小头，否则称为偏心大小头。一般偏心大小头均为一侧平直，另一侧以不超过30°角向中心线偏斜。在具有冷凝水的钢燃气管道上，水平安装时一般采用偏心大小头，垂直安装时一般采用同心大小头。大小头一般均采用抽条法制作。1同心大小头同心大小头的形状及展开图如图559所示。将管子圆周分为n等分，管径变化越大，等分越多，每等分抽掉(切割)部分的宽度S为  抽掉部分的长度L为L=(3-4)(Dw-dW) 按照样板画线切割后，用焊矩加热根部，用小锤敲打小端使之收拢至直径为dw，最后焊接成形。图5-5-9 同心大小头 2. 偏心大小头偏心大小头的切割面线如图5510。图中A、B、C、D、E的尺寸可按下列各式确定。  上述式中各符号意义如图所示。  图5-5-10 偏心大小头 (四)弯头三通在无缝弯头上接出支管称为弯头三通。弯头三通有正交与斜交，等径与异径之分。图5511为异径正交弯头三通及展开图。 图5-5-11 异径正交弯头三通展开图 1求接合线 先将两个断面T1和T26等分，由T1圆周等分点引下垂线与弯头圆周相交，过各交点向左引水平线与弯头断面1-0相交，以0为圆心，0点至各交点之距离为半径画弧，与由T2圆周对应等分点向下引垂线相交，对应各交点连成曲线即为接合线。2支管展开图 图中在71延长线上截取77等于支管断面圆周长度，并照录各等分点，由各点向下引77的垂线与接合线各点引对应平行线相交，各对应交点连成曲线即为支管展开图。3主管展开图 在T2圆周的垂线上截取17等于圆弧的展开长度，并照录各等分点，由各等分点引水平线垂直于17，在水平线左右两边对应分别截取等于    的展开长度，把截取点连成曲线，即为主管开孔展开图。(五)壁厚对展开下料的影响钢管具有一定的壁厚，其直径分内径、外径和平均直径。不同管件及不同要求的展开图应采用不同直径，使管件下料及制作所产生的误差维持在最小范围。1钢管下料展开长度 在钢管上下料的样板不可能紧贴管外壁，且样板也有一定厚度，因此，钢管的计算展开长度L为L=(Dw+15) 式中 Dw钢管外径(mm)。2. 弯头各节端面V型坡口 因为各节均铲V型坡口，故对接时均为内壁先接触，因此需按内径制作样板(计算放样也按内径)，但展开长度仍按钢管外径计算。3异径三通 不铲坡口的异径三通，支管按内径放样，主管按外径放样。支管及主管的展开长度均按外径确定。4等径三通 等径三通的接合线，无论是正交还是斜交，其投影线都是直线，因此都按外径放样。