90度国标无缝弯头制作工艺全解析：从管坯到精品的蜕变之旅

90度国标无缝弯头制作工艺全解析：从管坯到精品的蜕变之旅

在石油、化工、电力等工业管道系统中，90度无缝弯头是实现管道方向改变的关键部件，其质量直接关系到整个管道系统的安全运行。本文将全面介绍90度国标无缝弯头的制作工艺与技术要点。

90度国标无缝弯头概述

90度国标无缝弯头是按国家标准生产的无缝管道连接件，采用无缝管或圆管坯为原料，主要分为长半径（R=1.5D）和短半径（R=1.0D） 两类。作为管道系统中最为常见的管件之一，90度弯头能够实现管道方向的直角改变，在管道布置中发挥着不可替代的作用。

这类弯头生产执行GB/T12459、SY/T0510等标准，涵盖碳钢、不锈钢、合金钢等多种材质，广泛应用于石油、化工、燃气、水电、建筑和锅炉等行业的管路系统中。与普通弯头相比，国标无缝弯头具有尺寸精确、壁厚均匀、耐压性强、使用寿命长等优点，生产过程配备X射线探伤等检测体系，可确保产品稳定性及使用寿命达50年以上。

90度国标无缝弯头的核心制作工艺

热推成形工艺

热推成形工艺是目前生产碳钢、合金钢90度无缝弯头最主要的成形方法。该工艺采用专用弯头推制机、芯模和加热装置，使套在模具上的坯料在推制机的推动下向前运动，在运动中被加热、扩径并弯曲成形。

热推弯头的变形特点是根据金属材料塑性变形前后体积不变的规律确定管坯直径，所采用的管坯直径小于弯头直径，通过芯模控制坯料的变形过程，使内弧处被压缩的金属流动，补偿到因扩径而减薄的其它部位，从而得到壁厚均匀的弯头。

具体来说，推制机是一个牛角状芯头或芯棒，芯棒由细变粗，推制弯头过程是一个扩径带弯曲的过程。后边有支撑，把下料管段穿入芯棒，后边有一牌坊架将芯棒固定。中间有一小车，小车有的通过液压传动，有的通过机械传动即丝杠传动，然后往前推小车，小车推着管子顺着芯棒往前走。芯棒外有一个感应圈，把管子加热，加热好，然后小车把管子推下，就加工好一个。

热推成形工艺的主要优势包括：

· 外形美观、壁厚均匀和连续作业，适于大批量生产

· 可以推制急弯及任意度数的接头，这是其他弯头制作技术无法达到的

· 在高技术工艺装备和机械化自动化程度较高的条件下生产，因此产品质量稳定性可靠、生产效率高、劳动强度低

成形过程的加热方式有中频或高频感应加热（加热圈可为多圈或单圈）、火焰加热和反射炉加热，采用何种加热方式视成形产品要求和能源情况决定。

冲压成形工艺

冲压成形弯头是最早应用于批量生产无缝弯头的成形工艺。在常用规格的弯头生产中，它已被热推法或其它成形工艺所替代，但在某些规格的弯头中因生产数量少、壁厚过厚或过薄，产品有特殊要求时仍在使用。

弯头的冲压成形采用与弯头外径相等的管坯，使用压力机在模具中直接压制成形。在冲压前，管坯摆放在下模上，将内芯及端模装入管坯，上模向下运动开始压制，通过外模的约束和内模的支撑作用使弯头成形。

与热推工艺相比，冲压成形的外观质量不如前者；冲压弯头在成形时外弧处于拉伸状态，没有其它部位多余的金属进行补偿，所以外弧处的壁厚约减薄10%左右。但由于适用于单件生产和低成本的特点，故冲压弯头工艺多用于小批量、厚壁弯头的制造。

冲压弯头分冷冲压和热冲压两种，通常根据材料性质和设备能力选择冷冲压或热冲压。

冷挤压成形工艺

冷挤压弯头的成形过程是使用专用的弯头成形机，将管坯放入外模中，上下模合模后，在推杆的推动下，管坯沿内模和外模预留的间隙运动而完成成形过程。

采用内外模冷挤压工艺制造的弯头具有外形美观、壁厚均匀、尺寸偏差小的特点，故对于不锈钢弯头特别是薄壁的不锈钢弯头成形多采用这一工艺制造。但这种工艺所使用的内外模精度要求高；对管坯的壁厚偏差要求也比较苛刻。

中板焊制工艺

对于DN700以上的大型弯头，通常采用中板焊制工艺。这种工艺是用中板用压力机做成弯头剖面的一半，然后把两个剖面焊接到一起。这样的工艺一般用来作DN700以上的弯头的生产。

另一种大型弯头成形技术的基本工艺过程是：首先焊接一个横截面为多边形的多棱环壳或两端封闭的多棱扇形壳，当内部冲满压力介质后，施以内压，在内压作用下横截面由多边形逐渐变成圆，最终成为一个圆形环壳。根据需要，一个圆形环壳可以切割成4个90度弯头或6个60度弯头或其它规格的弯头。

90度国标无缝弯头的完整生产流程

原材料选择与准备

90度国标无缝弯头的材料包括碳钢、合金钢、不锈钢等多种材质。碳钢材质主要包括ASTM/ASME A234 WPB、WPC等；合金钢包括ASTM/ASME A234 WP 1-WP 12-WP 11-WP 22-WP 5-WP 91-WP911等；不锈钢则包括ASTM/ASME A403 WP 304、304L、316、316L等。

在碳钢材料中，弯头生产商会通过添加稀土元素改善钢的合金质量，还起细化晶粒作用；在表面形成保护膜。加入一定量的碳化硼，可将硬度控制在HRC45~65的范围之间，同时解决了耐磨弯头的硬度和可焊性之间的矛盾。

下料工序

要先选定规格，提出管料。通过弯头的曲率可以算出下多长料可加工出90°弯头，然后以该长度为定尺进行切断。这是确保弯头尺寸精确的第一步。

热推成形工序

把料进行热推制。这是整个生产过程中的核心环节，如前所述，通过牛角状芯头和加热装置，使管坯在推进过程中发生扩径和弯曲变形，最终形成90度弯头的基本形状。

精整工序

精整工序是保证弯头质量的关键环节，主要包括以下几个步骤：

整形处理：推好后，弯头要就此热状态下进行整形。因为有的弯头处理不当后，就会扭曲，这是不允许的。另外，推头后一般都是前端外径大，要通过整形模进行整形。整形模实际上是一个压力机，要有一套模具，两个半圆弧，上下各一个。整形后的外径就达到了成品的尺寸。

喷丸处理：经过喷丸处理，把弯头内外表面的氧化铁皮去除。这一步骤不仅清理了弯头表面，还能提高弯头的表面质量和抗疲劳性能。

坡口加工：把两端进行坡口处理以便于焊接。为了提高焊接质量，端部都车成坡口，留一定的角度，带一定的边，这一项要求也比较严，边多厚，角度为多少和偏差范围都有规定。

检验与包装

最后，弯头需要经过严格的检验，包括尺寸检查、表面质量检查和无损检测等。通过检验的弯头会打上钢字标识，进行喷涂漆和包装，然后就可以出厂了。

90度国标无缝弯头的技术要求

尺寸精度要求

90度国标无缝弯头要求控制曲率半径。比如半径长度为1.5D，那么曲率半径必须在所要求的公差范围之内。这是确保弯头能够与管道系统完美对接的基础。

焊接准备工作要求

由于这些管件大多数用于焊接，为了提高焊接质量，端部都车成坡口，留一定的角度，带一定的边，这一项要求也比较严，边多厚，角度为多少和偏差范围都有规定。几何尺寸上比管件多了很多项。

材料性能要求

弯头表面质量和机械性能基本和管子是一样的。为了焊接方便，和被连接的管子的钢的材质是要相同的。

90度国标无缝弯头的质量保证措施

工艺控制

在热推成形过程中，加热温度、推进速度和冷却速率等工艺参数都需要严格控制，以确保弯头的组织性能和力学性能符合要求。

检测体系

国标无缝弯头生产过程配备X射线探伤等检测体系，确保产品稳定性。通过严格的检测程序，可以及时发现并剔除不合格产品，保证出厂产品的质量。

热处理工艺

碳钢材质的弯头通过添加稀土元素改善合金质量，并采用热处理工艺平衡硬度与可焊性。适当的热处理可以消除成形过程中产生的内应力，改善材料的金相组织，提高弯头的综合性能。

结语

90度国标无缝弯头作为工业管道系统中的关键连接件，其制作工艺融合了材料科学、塑性成形技术和热处理技术等多学科知识。从管坯到最终的弯头产品，需要经过多道精密工序的锤炼，每一道工序都关系到最终产品的质量。

随着工业技术的不断发展，90度国标无缝弯头的制作工艺也在持续改进和创新，不断提高产品的质量稳定性、生产效率和适用范围，为各类工业管道系统提供更加安全可靠的连接解决方案。