管件是管道安装中不可缺少的一个重要组成部分,管件的下料和加工则是确保管道安装质量的一个重要环节。如图1所示,钢板卷管下料时以管外径D计算周长作为钢板的长度,以所需短管的长度为钢板的宽度进行同径短管的下料^[1]。下料以后,借助卷管机械将矩形钢板卷成管状。为了检核卷管的质量,下料时,在图中虚线的两端位置作标记,以进行卷管后的管径检查。

　　 在实际工作中,相对于同径短管的下料,异径短管的下料方法相对复杂,其下料方法有多种^[2]。异径管也称为大小头,分为同心异径管和偏心异径管。图2a所示为同心异径管,图2b所示为偏心异径管,其加工的方法有两种,即以钢板为原料的卷管加工和以钢管为原料的抽条加工^[3]。

　　 同心异径管制作的下料图样如图3所示。

　　 由图3a中的几何关系得出圆心角α 的计算公式为:

　　 式中α———扇形的圆心角,即下料时计算的数据,°;

　　 D———同心异径管的大头直径,m;

　　 d———同心异径管的小头直径,m;

　　 H———异径管两个端面的距离,即异径管件的长度,一般取0.6m。

　　 下料时,根据式(1)计算圆心角α,按照图3a所示的形状,在油毡上画图绘制扇环,并制作模板,以模板为参照在钢板上切割出扇环,用卷管机械加工成为同心异径管。

　　 同心异径管楔形抽条的形状完全相同。下料时,应根据异径管两端的管道口径和抽条的数量计算楔形抽条的宽度,如图3b所示,每段抽条的宽度计算方法见式(2):

　　 式中a———楔形抽条的宽度,m;

　　 D———同心异径管的大头直径,m;

　　 d———同心异径管的小头直径,m;

　　 n———抽条的数量;

　　 ΔL ———同心异径管的大小头圆周差,m。

　　 下料前应确定抽条的数量,根据式(2)计算每段抽条宽度;下料时先用油毡制作模板,然后用油毡包裹备用的短管,在短管的外壁画线并切割掉楔形部分,即为抽条,最后用机械的方法将豁口靠拢,焊接密闭成为异径管小头的管口。

　　 偏心异径管下料示意如图4a所示。

　　 偏心异径管卷管下料图的绘制方法如下:

　　 (1)根据式(1)计算圆心角α并进行12等分,画射线。

　　 (2)确定半圆的6等分点,以A点为圆心,分别以A1、A2、A3、A4、A5 为半径画弧,与梯形的下底AB相交,得2^′等5个交点。

　　 (3)连接02^′,交梯形上底于2^″点。

　　 (4)分别以02^′和02^″为半径画弧,在相应的射线上得到两个交点,依此方法在每条射线上得到两个交点。

　　 (5)将相邻射线上的各点连接成为两条光滑的曲线,形成图形并制作模板。

　　 (6)以模板为参照在钢板上切割出近似扇形,用卷管机械加工成为偏心异径管。

　　 如图4b所示,偏心异径管的大头直径为D,小头直径为d,大小头圆周差值ΔL=π(D-d)。设偏心异径管的抽条宽度分别为 (a₁为抽条的最小尺寸),对于异径管抽条后的大小头等分数n进行试算,确定最小抽条的宽度。

　　 (1)当n=4时,应抽掉3份。

　　 (2)当n=8时,应抽掉7份。

　　 (3)当n=16时,应抽掉15份。

　　 根据试算的结果,归纳计算抽条宽度的通用公式为:

　　 式中a_１———若干个楔形抽条中的最小宽度,m;

　　 n———异径管抽条后的大小头等分数;

　　 ΔL ———异径管大小头圆周差值,即抽条的总宽度,m。

　　 下料前应确定抽条的数量,根据式(3)计算每个抽条的宽度,采用与同心异径管相同的方法制作模板、加工偏心异径管。

　　 已知异径钢管大头的外径D=630mm,小头钢管的外径d=426mm,设异径管抽条后的大小头等分数为n=8,分别进行同心异径管和偏心异径管的抽条下料计算。

　　 对于同心异径管,抽条数等于异径管抽条后的大小头等分数,根据式(2)计算每段抽条的宽度为:

　　 对于偏心异径管,抽条下料数据的计算相对复杂,步骤如下:

　　 (1)计算大小头圆周差值为ΔL = π(D -d)=π(630-426)=640.88→641(mm)。

　　 (2)计算抽条的最小尺寸

　　 (3)因异径管抽条后的大小头等分数为n =8,故抽条个数为7,计算各抽条的宽度见表1。

　　 在室外给水改、扩建工程中经常遇到因工期短而无法预制管件的问题,掌握焊接异径钢管的下料方法成为施工技术人员必备的一门技术和手段。

　　 抽条下料时应考虑的施工因素为:

　　 (1)抽条数量。抽条数量越多,异径管小头的圆度越精确,但抽条的难度大,质量不容易得到保证。

　　 (2)对于抽条下料,楔形抽条的宽度计算与异径管的长度无关,但应保证钢管在抽条后的剩余长度L至少300mm,以利于后续的机械收口。

　　 (3)抽条后的管件端口圆度处理:使用机械的方法缩小抽条后的间隙^[4]。

　　 (4)焊口质量。对于压力管道的自加工管件,应严格进行焊前的对口检查、修口^[5],除对焊缝进行外观检查外,必须按规定进行无损探伤检查。

　　 对于卷管下料,应考虑异径管的长度,实际工作中一般设为600 mm。 异径管的卷管下料方法和抽条下料方法同等重要,应用时应依据不同的施工条件和环境进行选择。 二者的对比见表2。

　　 总之,施工技术人员应掌握管件下料的多种方法,以应对不同的施工环境和不同的施工条件,圆满完成施工任务。