關(guān)于國(guó)內(nèi)波紋管加工發(fā)展探討

高延剛

19世紀(jì)初期，由于橡膠軟管很在高溫介質(zhì)（如工程蒸汽、熱風(fēng)類等）、低溫介質(zhì)（液氫、液氧、液氦等）以及具有腐蝕性的介質(zhì)（如汽油、煤油、酸、堿等）進(jìn)行有效的應(yīng)用，特別是高溫介質(zhì)中，容易引起安全隱患，人們開始把注意力投向金屬管。金屬管具有形狀可變的特點(diǎn)，通過(guò)改變其形狀，使金屬管的內(nèi)外表面都產(chǎn)生相應(yīng)的波紋，并具備與橡膠管類同的柔韌性。由于金屬波紋管耐溫性、耐壓性都很強(qiáng)，在空氣、蒸氣等各種工業(yè)氣體及水、油類、藥品等各類流體介質(zhì)中都非常適于輸送，也能調(diào)節(jié)管系的往復(fù)運(yùn)動(dòng)、吸收熱膨脹、振動(dòng)等。金屬波紋管在自動(dòng)控制和測(cè)量?jī)x表、機(jī)械工業(yè)、真空技術(shù)、交通運(yùn)輸、電力工業(yè)及原子能工業(yè)等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

20世界70年代，我國(guó)的波紋管產(chǎn)業(yè)才開始。但當(dāng)時(shí)我國(guó)的焊接技術(shù)很不先進(jìn)，只能以無(wú)縫極薄壁管產(chǎn)業(yè)優(yōu)先發(fā)展波紋管。進(jìn)入到21世紀(jì)，激光焊接技術(shù)、自動(dòng)氬弧焊技術(shù)等在我國(guó)發(fā)展迅速，我國(guó)開始通過(guò)板材卷制的方式焊接成管，然后再加工成波紋管。這種技術(shù)在國(guó)內(nèi)得到應(yīng)用和有效發(fā)展。焊接技術(shù)不斷改進(jìn)，特別我國(guó)引用了日本、歐美等國(guó)家和地區(qū)的先進(jìn)技術(shù)，有縫波紋管在價(jià)格、質(zhì)量和生產(chǎn)效率上都大大超過(guò)了無(wú)縫波紋管，呈現(xiàn)迅猛發(fā)展之勢(shì)。之后，隨著人們的生活需要，波紋管又進(jìn)一步發(fā)展。

一、無(wú)縫波紋管的加工發(fā)展及性能特點(diǎn)淺析

顧名思義，無(wú)縫波紋管就是通過(guò)對(duì)無(wú)縫鋼管進(jìn)行加工，制造成的波紋管。當(dāng)前，我國(guó)常用的無(wú)縫波紋管有4、6、8、10、12、14、18、20、25、32等幾種內(nèi)孔尺寸規(guī)格。其中DN4的壁厚為0.15mm，其他的都為0.2mm。螺旋管一般為DN4-DN14的通徑范圍，有環(huán)形波紋管和螺旋波紋管一般為DN18-DN32的通經(jīng)范圍。

無(wú)縫波紋管的加工一般經(jīng)歷以下工藝流程。首先由國(guó)內(nèi)的相應(yīng)的集團(tuán)技術(shù)企業(yè)研制開發(fā)薄壁管，并通過(guò)Φ65的棒料，待穿孔完畢后，應(yīng)用鋼管冷拔技術(shù)，使厚壁得以拉伸，從而達(dá)到變薄的效果。每次進(jìn)行加工，都需要重新對(duì)其進(jìn)行一次熱處理，直到最后鋼管加工的壁厚達(dá)到0.2mm和0.15mm兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。加工之后，再通過(guò)波紋管成型技術(shù)對(duì)薄壁管繼續(xù)加工，使其成為波紋管。在加工過(guò)程中，要特別注意鋼管的冷拔，稍加不注意進(jìn)度，就容易導(dǎo)致偏心，使管壁厚薄出現(xiàn)不均勻的現(xiàn)象。

以螺旋波紋管作為無(wú)縫波紋管的加工及發(fā)展的典型例子。螺旋波紋管分為成形模、成形模和中間墊片三個(gè)部分。其中，兩個(gè)工作模都稱為成形模。第一個(gè)成形模的工作面是一個(gè)曲面，它由各向同性曲線達(dá)到一定級(jí)數(shù)而形成。由另一個(gè)投影圓構(gòu)成第二個(gè)成形模的工作面曲面，其直徑就是成型后的波紋管的底直徑就是其直徑。兩個(gè)模構(gòu)成了上隔、中隔和下隔三個(gè)空間。上下兩個(gè)墊片，有一端是平的，另一端則被加工成螺距螺紋。中間墊片的兩端則均被加工成帶螺距的螺紋。兩端分別與上墊片和下墊片相同。一旦管坯進(jìn)入旋轉(zhuǎn)模具，在模塊和墊片的相互作用力在一定程度上都會(huì)向管坯的軸向和徑向施加壓力，使它開始發(fā)生塑性變形，逐漸擠壓成所需要的螺旋波紋，進(jìn)入塑料中成型。為保障過(guò)程的流程性，要將打開塑料模具光滑連接成型模的切尾。為避免生產(chǎn)過(guò)程中造成不必要的劃傷，在設(shè)計(jì)尺寸上，要保障成形模的厚度不應(yīng)小于成形模的設(shè)計(jì)尺寸厚度。螺旋面的螺距由波紋管的波紋高度決定。

螺旋成型的過(guò)程中常會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題。一是劃傷波谷。這種現(xiàn)象難以避免，主要是由于它的加工工藝主要由機(jī)械旋壓成形，模具的工作面不可避免的會(huì)與管坯外表面發(fā)生滑動(dòng)摩擦，產(chǎn)生劃傷。二是形成凹坑。造成這種現(xiàn)象主要有兩個(gè)原因，一方面是管坯料自身有缺陷。管坯材料一般要經(jīng)過(guò)無(wú)縫鋼管軋制或冷軋。在冶煉和粗加工時(shí)，氣孔或夾渣等現(xiàn)象常有發(fā)生，在導(dǎo)致出現(xiàn)隱蔽的裂痕、裂紋等安全隱患，在螺旋波紋管形成后，則表現(xiàn)為凹坑狀。運(yùn)輸途中，也容易引發(fā)管坯壓凹，最終呈現(xiàn)出凹坑。另一方面是工藝成型過(guò)程中的問(wèn)題。不當(dāng)?shù)纳a(chǎn)準(zhǔn)備，特別是不潔凈的環(huán)境、不達(dá)標(biāo)的油漆工藝，不均勻的油漆層厚度以及硬結(jié)的油漆滴落現(xiàn)象，漆膜不干燥的管坯堆堆聚，使管坯表面沿軸向形成凸出的漆痕。此外，當(dāng)用油漆沾污、沾木屑，甚至刷毛時(shí)都可能會(huì)造成凹坑。

二、有縫波紋管的加工發(fā)展及性能特點(diǎn)淺析

在有縫波紋管的發(fā)展初期，受到焊接技術(shù)的限制問(wèn)題，有縫波紋管只能在低壓領(lǐng)域得以應(yīng)用。在發(fā)展的后期，隨著焊接技術(shù)的提高，特別是在激光焊接和自動(dòng)焊接技術(shù)領(lǐng)域的突破，縫波紋管的根本問(wèn)題得到解決，很快就在國(guó)內(nèi)得到大范圍的應(yīng)用。

有縫波紋管大多使用帶材卷制，緊接著將其進(jìn)行自動(dòng)焊接，再進(jìn)一步制成波紋管。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)有縫波紋管多由連體設(shè)備加工而成，也就是說(shuō)帶材卷制、焊接和波紋管成型的加工是連續(xù)且為一體的，這樣的設(shè)備可以直接將帶材加工制作成為波紋管。有縫波紋管中的帶材，一般是通過(guò)鋼鐵煉制，因此，它的板的厚度均勻性和平面度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于同類管料。有縫波紋管通過(guò)聚氨酯或水壓成型，多生產(chǎn)環(huán)形波紋管，待成型后，要進(jìn)一步進(jìn)行固熔處理，以此來(lái)消除材料在卷制、焊接以及成型過(guò)程中帶來(lái)的應(yīng)力，使材料能夠穩(wěn)定。

有縫波紋管的通徑在DN6～DN800的范圍內(nèi)，DN4無(wú)法由卷制工藝加工支撐，因此沒有DN4的有縫波紋管。在承壓方面，部分企業(yè)生產(chǎn)的DN6波紋管可承受40MPa。由于=有縫波紋管是由板材卷制而成，在工藝流程上并沒有經(jīng)歷多次的拉伸和熱處理等，只要將工藝控制得好，波紋管內(nèi)壁幾乎不會(huì)有雜質(zhì)、黃斑等問(wèn)題。

三、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，我國(guó)的波紋管加工正隨著技術(shù)的發(fā)展，其性能正不在加強(qiáng)?？梢灶A(yù)測(cè)，未來(lái)波紋管的隨著技術(shù)的成熟，會(huì)在更多的領(lǐng)域得到推廣和應(yīng)用。