弯头

弯头是水暖安装中常用的一种连接用管件,用于管道拐弯处的连接，用来改变管道的方向。

其他名称：90°弯头、直角弯、爱而弯、冲压弯头、压制弯头、机制弯头、焊接弯头等。

用途：连接两根公称通径相同或者不同的管子，使管路作90°、45°、180°及各种度数的转弯。

弯曲半径小于等于管径的1.5倍属于弯头,大于管径的1.5倍属于弯管.

管道安装中常用的一种连接用管件，连接两根公称通径相同或者不同的管子，使管路做一定角度转弯,公称压力为1-1.6Mpa。

弯头以材质划分

碳钢: ASTM/ASME A234 WPB、WPC

合金: ASTM/ASME A234 WP 1-WP 12-WP 11-WP 22-WP 5-WP 91-WP911、15Mo3 15CrMoV、 35CrMoV

不锈钢:ASTM/ASME A403 WP 304-304L-304H-304LN-304N

ASTM/ASME A403 WP 316-316L-316H-316LN-316N-316Ti

ASTM/ASME A403 WP 321-321H ASTM/ASME A403 WP 347-347H

低温钢:ASTM/ASME A402 WPL3-WPL 6

高性能钢: ASTM/ASME A860 WPHY 42-46-52-60-65-70

铸钢，合金钢，不锈钢，铜，铝合金，塑料，氩硌沥，PVC，PPR、RFPP(增强聚丙烯)等。

1. 以制作方法划分可分为推制、压制、锻制、铸造等。

2. 以制造标准划分可分为国标、电标、船标、化标、水标、美标、德标、日标、俄标等。

3. 按它的曲率半径来分：可分为长半径弯头和短半径弯头。长半径弯头指它的曲率半径等于1.5倍的管子的外径，即R=1.5D；短半径弯头指它的曲率半径等于管子外径，即R=1.0D。（D为弯头直径，R为曲率半径）。

4. 若按压力等级来分：大约有十七种，和美国的管子标准是相同的，有：Sch5s、Sch10s、Sch10、Sch20、Sch30、Sch40s、STD、Sch40、Sch60、Sch80s、XS;Sch80、SCH100、Sch120、Sch140、Sch160、XXS;其中最常用的是STD和XS两种。

5. 按照不同形状用途可以分为：沟槽式弯头、卡套式弯头、双承弯头、法兰弯头、异径弯头、呆座弯头、内外牙弯头、冲压弯头、推制弯头、承插弯头、对焊弯头、内丝弯头等。

弯头常规分类

可曲挠弯头 卡套式弯头 带边弯头 快装弯头 带座弯头 法兰弯头 180°弯头 双承弯头 单承弯头

承插弯头 异径弯头 无缝弯头 对焊弯头 90°弯头45°弯头组合三通内螺纹弯头 冲压弯头、推制弯头、高压弯头 耐磨弯头、机械弯头 法兰式弯头 沟槽式弯头 立体弯头外螺纹弯头 螺纹弯头 专用弯头 防水弯头

弯头日本标准

标准号 描述

JIS B2311 通用钢制对焊管件

JIS B2312 钢制对焊管件

JIS B2313钢板制对焊管件

JIS B2316 钢制承插焊管件

管件执行标准之美国标准：

标准号 描述

ASME/ANSI B16.9 工厂制造的锻钢对焊管件

ASME/ANSI B16.11 承插焊和螺纹锻造管件

ASME/ANSI B16.28 钢制对焊小半径弯头和回头弯

ASME B16.5 管法兰和法兰配件

MSS SP-43 锻制不锈钢对焊管件

MSS SP-79 承插焊异径插入件

MSS SP-83 承插焊和螺纹活接头

MSS SP-97 承插焊、螺纹和对焊端的整体加强式管座

弯头电力标准

标准号 描述

GB2000火电发电厂汽水管道零件及部件典型设计手册

DL/T515-93电站弯管

D-GD87-1101 管道零件及部件典型设计

管件执行标准之化工标准：

标准号 描述

HGJ514 碳钢、低合金钢无缝对焊管件

HGJ528 钢制有缝对焊管件

HGJ10 锻钢制承插焊管件

HGJ529 锻钢制承插焊、螺纹和对焊接管台

HGJ-44-76-91 钢制管法兰、垫片、紧固件

HG20592-20635 钢制管法兰、垫片、紧固件

弯头中石化标准

标准号 描述

SH3406 -1996石油化工钢制管法兰

SH3408 -1996钢制对焊无缝管件

SH3409-1996 锻钢制承插焊管件

SH3410 -1996锻钢制承插焊管件

SH3065-1994石油化工管式炉急弯弯管技术标准

弯头国家标准

标准号 描述

GB/T12459-2017 钢制对焊管件

GB/T14383 锻钢制承插焊管件

GB/T17185-1995钢制法兰管件

管件执行标准之中石油标准：

标准号 描述

SY/T0510-2017 钢制对焊管件

SY/T5257-2012 钢制弯管

02S403 钢制管件国家建筑标准

弯头船用标准

GB/T10752-1995船用钢管对焊接头

CB/T3590-94 铝黄铜弯头

无缝弯头:弯头是用于管道转弯处的一种管件。在管道系统所使用的全部管件中，所占比例最大，约为80%。通常，对不同材料或壁厚的弯头选择不同的成形工艺。制造厂常用的无缝弯头成形工艺有热推、冲压、挤压等。

弯头热推成形

热推弯头成形工艺是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、扩径并弯曲成形的过程。 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。

热推弯头成形工艺具有外形美观、壁厚均匀和连续作业，适于大批量生产的特点，因而成为碳钢、合金钢弯头的主要成形方法，并也应用在某些规格的不锈钢弯头的成形中。

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。

弯头冲压成形

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外形美观、壁厚均匀、尺寸偏差小，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。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

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。

弯头其它成形方法

除上述三种常用的成形工艺以外，无缝弯头成形还有采用将管坯挤压到外模后，再通过管坯内通球整形的成形工艺。但这种工艺相对复杂、操作麻烦，且成形质量不如前述工艺，故较少采用

弯头elbow

异径弯头 reducing elbow

带支座弯头 base elbow

长半径弯头 long radius elbow

短半径弯头 short radius elbow

长半径180°弯头 long radius 180°elbow

短半径180°弯头 Short radius180°elbow

带侧向口的弯头（右向或左向） side outlet elbow (right hand or left hand)

双支管弯头（ 形） double branch elbow

卫生级快装弯头Stainless quick elbow

不锈钢弯头Stainless elbow

螺纹弯头threaded elbow

快装弯头 quick elbow

90°弯头 90°Elbow

承插焊弯头 socket welded elbow

由于弯头具有良好的综合性能，所以它广泛用于化工、建筑、给水、排水、石油、轻重工业、冷冻、卫生、水暖、消防、电力、航天、造船等基础工程。

1、由于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。表面质量和机械性能基本和管子是一样的。为了焊接方便，管件与被连接的管子的钢种是相同的。

2、就是所有的管件都要经过表面处理，把内外表面的氧化铁皮通过喷丸处理喷掉，再涂上防腐漆。这是为了出口需要，再者，在国内也是为了方便运输防止锈蚀氧化，都要做这方面的工作。

3、就是对包装的要求对于小管件，如出口，就需要做木箱，大约1立方米，规定这种箱子中的弯头数量大约不能超过一吨，该标准允许套装，即大套小，但总重量一般不可超过1吨。对于大件y就要单个包装，像24″的就必须单个包装。另外就是包装标记，标记是要注明尺寸、钢号、批号、厂家商标等。

不锈钢弯头

1、焊条使用时应保持干燥，钛钙型应经150℃干燥1小时，低氢型应经200-250℃干燥1小时（不能多次重复烘干，否则药皮容易开裂剥落），防止焊条药皮粘油及其它脏物，以免致使焊缝增加含碳量和影响焊件质量。弯头焊接时，受到重复加热析出碳化物，降低耐腐蚀性和力学性能。焊后硬化性较大，容易产生裂纹。若采用同类型的焊条焊接，必须进行300℃以上的预热和焊后700℃左右的缓冷处理。若焊件不能进行焊后热处理，则应选用铬镍不锈钢焊条。

2、为改善不锈钢弯头耐蚀性能及焊接性而适当增加适量稳定性元素Ti、Nb、Mo等，焊接性较好一些，采用同类型的铬不锈钢焊条时，应进行200℃以上的预热和焊后800℃左右的回火处理。若焊件不能进行热处理，则应选用铬镍不锈钢焊条。

1. 奥氏体不锈钢　　基体以面心立方体结构的奥氏体组织（γ相）为主，无磁性，主要通过冷加工使其强化（并可能导致一定磁性）的不锈钢。

2. 奥氏体-铁素体（双相）型不锈钢　　基体兼有奥氏体和铁素体两相组织（其中较少相的含量一般大于15%），有磁性，可以通过冷加工达到强化效果的不锈钢。

3. 铁素体型不锈钢　　基体以体心立方体晶体结构的铁素体组织（α相）为主，有磁性，一般不能通过热处理硬化，但冷加工可使其轻微强化的不锈钢。

4. 马氏体型不锈钢　　基体为马氏体组织，有磁性，通过热处理可调整其力学性能的不锈钢。

5. 沉淀硬化型不锈钢　　基体为奥氏体或马氏体组织，并能通过沉淀硬化（又称时效硬化）处理使其硬（强）化的不锈钢。

6. 不锈钢　　1Cr18Ni9Ti 0Cr18Ni9 00Cr19Ni10 0Cr17Ni12Mo2Ti 00Cr17Ni14Mo2 304 304L 316 316L等　3、不锈钢弯头具有一定的耐蚀（氧化性酸、有机酸、气蚀）、耐热和耐磨性能。通常用于电站、化工、石油等设备材料。不锈钢弯头焊接性较差，应注意焊接工艺、热处理条件及选用合适电焊条。

中国已经是世界上最大的建筑材料生产国和消费国。主要建材产品水泥、平板玻璃、建筑卫生陶瓷、石材和墙体材料等产量多年居世界第一位。同时，建材产品质量不断提高，能源和原材料消耗逐年下降，各种新型建材不断涌现，建材产品不断升级换代。沧州管道装备制造业基础厚。现有生产企业3200多家，其中规模以上（销售收入500万元以上）企业222家，从业人员12.4万人。主要产品有各种特钢、不锈钢、碳钢等多种口径的无缝钢管、低中高压锅炉管、石油钻探管等钢管；各种三通、四通、阀门、异径管等弯头管件；各种不锈钢法兰、锻造法兰；各种管架、仪表、石油防井喷器等管道配件；各种聚乙烯管、聚丙烯管等塑料管道，共16大类370多个品种3500多种规格。制造工艺主要采用热轧直缝焊、螺旋双面埋弧焊、锻打、锻压、中频推制、冷成型、热挤压等，管道最大加工直径2020毫米。产品广泛应用于市政、石油化工、西气东输、船舶及核电等工程领域，年设计加工能力2500万吨。2010年规模以上企业实现工业增加值130亿元，同比增长31.7%，占全部规模以上企业增加值的16.1%。沧州管道装备制造业正向“三上”（上规模、上水平、上装备）和“三高”（高端、高压、高附加值）的目标迈进，力促管道装备制造业能力达到3000万吨。沧州将成为国内外知名的“管道装备制造与研发基地”和“管道装备之都”。“十一五”规划基建投资已棋至中盘，公路、铁路等基础设施建设投资的爆发增长和普通民用建筑投资的平稳增长，使建筑行业正处在景气上行阶段。同时，在建设节能社会和国家加强自主创新能力的背景下，节能和技术创新主题将是行业的发展热点。塑料管件及管道再一次掀起管件热潮。

局部减薄是弯头常见的缺陷，但国内外对此类缺陷的研究主要针对直管，对弯头局部减薄的研究少有文献报道。本文通过详细的有限元计算和理论分析，研究了在内压和弯矩作用下局部减薄对弯头极限承载能力的影响，以及内压作用下多局部减薄的相互干涉效应和弯矩作用下直管对弯头极限载荷的加强作用，并进行了部分实验验证，得到了以下研究成果：

1.用有限元方法对内压作用下局部减薄弯头的极限载荷进行了系统地分析和计算，得出局部减薄弯头的极限压力与局部减薄的直管不同，弯头的极限压力不仅取决于局部减薄大小，还与局部减薄位置和弯曲半径有关，如采用局部减薄直管的计算方法评定弯头，则会得出不安全或过于保守的结果；同时减薄宽度对极限载荷的影响也不可忽略。在有限元分析的基础上给出了局部减薄弯头极限压力的计算公式，公式计算结果与有限元计算和实验结果都相当吻合并偏安全，计算公式可以实际应用于局部减薄弯头的安全评定，补充了该项研究的空白。

2.通过有限元分析，研究了在内压下多局部减薄之间的相互干涉效应，研究表明多局部减薄的相互影响不仅与间距有关，还与减薄深度有关。指出减薄深度较浅时，轴向局部减薄间距大于2倍壁厚，双局部减薄的极限载荷与单个局部减薄的极限载荷基本相同；当减薄深度较深，轴向局部减薄间距大于4倍壁厚时，双局部减薄的极限载荷与单个局部减薄的极限载荷基本相同，补充了现有研究的不足。

3.通过有限元计算，研究了相连直管对弯头极限弯矩的加强作用，指出与弯头相连的直管会使弯头的极限弯矩增大，弯曲半径不同时，弯头极限载荷增加量不同。当相连直管长度大于3倍管径时，直管对弯头的强化作用不再增加。该项研究补充了直管对弯头加强作用研究的不足。

4.通过有限元分析详细研究了局部减薄对弯头极限弯矩的影响，得出面内弯矩作用下局部减薄弯头极限弯矩的大小与减薄位置、减薄尺寸及弯曲半径有关。研究表明在弯矩作用下，几何非线性的影响是显著的。在内壁局部减薄和大变形有限元分析的基础上，给出面内弯矩作用下局部减薄弯头极限弯矩的计算公式，计算结果可以较准确并偏保守地反映出有限元计算结果，并与实验结果相符。该项研究填补了这一领域的空白。

推制弯头-几何形状的主参数有曲率半径R、与曲率半径圆垂直的截面不圆度( 实际截面直径Ds - 标准截面直径Db) 及壁厚δ( 见图1) 。影响推制弯头几何形状的工艺参数有： 推制用坯料的材质、壁厚和外径、芯棒头的材质及形状、加热温度及其分布以及推进速度。下面分别讨论各工艺参数对推制弯头几何形状的影响。 （1）推制弯头用坯料的材质、壁厚和外径对推制弯头几何形状的影响火力发电行业常用推制弯头的材质有WB36 和A335P22 等。WB36 的高温强度小于A335P22 的高温强度，WB36 的高温塑性小于A335P22的高温塑性，WB36 的导热系数小于A335P22 的导热系数。故在坯料外径、壁厚及芯棒头形状尺寸相同的情况下，WB36 与模具的贴合性能小于A335P22 。推制弯头需要正火 回火热处理、机加工端口，壁厚需留有烧损及机加工余量。一般余量为弯头理论壁厚的10 % ～20 %。弯头壁厚δ与截面直径D 比值越小，与模具的贴合性能越好，但弯头内弧越容易失稳起皱。根据金属在塑性变形时体积不变、推制成形时壁厚不变( 实际微减薄) 、弯头外弧长度与管坯长度相等的特点，推导出推制管坯外径公式：Dp ———管坯外径； R———弯头曲率半径；

δ———弯头壁厚；

D———弯头截面直径。

如果实际选用的管坯外径比按公式计算得到的Dp值小，与模具贴合性能好，但弯头内弧容易失稳起皱。如果实际选用的管坯外径比按公式计算得到的Dp 值大，结果则正好相反。根据上述原则，对本次试验用推制弯头采用的推制管坯见表1 ( A 为弯管左段部分) 。

( 2) 芯棒头的材质及形状对推制弯头几何形状的影响 芯棒头材质及形状是一个重要的工艺参数，由设计及制造直接控制。

芯棒头材质一般有ZG1Cr18Ni9Ti 、ZG3Cr20Ni14 、ZG1Cr25Ni20Si2 、ZG0Cr20Ni25 等，高温强度及耐磨性逐渐升高，价格也是相应升高。如果是小批量生产，可以选择ZG1Cr18Ni9Ti 、ZG3Cr20Ni14 ； 如果是大批量生产，应选择ZG3Cr25Ni20 Si2 、ZG0Cr20Ni25 ，但ZG0Cr20Ni25 价格太高，故这次试验芯棒头材质选用了ZG1Cr25Ni20 Si2 。芯棒头按曲率半径分为单曲率、双曲率和多曲率三种。单曲率、双曲率、多曲率芯棒，推力逐渐减小，制作成本逐渐升高。本次试验选双曲率芯棒。按截面形状分为圆截面和椭圆截面两种，圆截面制作简单，成本低，但推制弯头的椭圆度及减薄率过大；椭圆截面制作复杂，成本高，但推制弯头的椭圆度及减薄率小。本次试验选椭圆截面芯棒。按是否有整形段分为有整形段芯棒头和无整形段芯棒头两种。有整形段芯棒制作复杂，成本高，使用时间长； 无整形段芯棒制作简单，成本低，但前端磨损快。本次试验选有整形段芯棒。

钢制弯头从材质分包括：碳钢、合金钢、不锈钢、铸钢等。

从制作工艺分包括：冲压、推制、对焊、锻制。

从用途种类分包括：高压弯头、低压弯头、厚壁弯头、对焊弯头、无缝无缝、直缝弯头、变径弯头、急弯弯头、跨越弯头、承插弯头、沟槽弯头、砼泵弯头、耐磨弯头、保温弯头、防腐弯头、卫生级弯头等。

弯头 elbow

异径弯头 reducing elbow

带支座弯头 base elbow

长半径弯头 long radius elbow

短半径弯头 short radius elbow

长半径180°弯头 long radius return

短半径180°弯头 short radius return

带侧向口的弯头（右向或左向） side outlet elbow (right hand or left hand)

双支管弯头（ 形） double branch elbow

卫生级快装弯头Stainless quick elbow

不锈钢弯头 Stainless Tee

螺纹弯头threaded elbow

快装弯头 quick elbow

90°弯头 90°Elbow