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摘 要：在核岛≤2″小管管路系统中，弯管因具有对介质阻力小，减少管路焊缝等优点被越来越多的运用到了小管管路系统设计当中，用于替代承插弯头。
关键词：阻力系数、5D弯管、弯管工艺评定
1、弯管在小管管路系统的运用分析
管路系统在布置上应考虑减少压力损失或热力损失，但因核岛厂房布置特点及辐射区域的划分，往往管路需穿越较多的房间及墙体，管路布置优化空间较为局限，而在管路系统设计过程中增加弯管代替承插弯头或对接弯头也能够到达减少压力损失或热力损失的目的。
1.1 弯管代替弯头的技术优势
1.1.1弯管可以明显降低管道的震动，弯管在降低管道震动的原因主要原因有：
一、加大介质在管路中的转弯半径，减弱介质的流动变向过程中对管路的冲击；
二、相比较采用弯头，因弯头流通面积的减小使得介质在变向时增大了流速，对管路的冲击也便加强；
三、避免介质在通过弯头时与焊缝产生的摩擦，特别是避免了介质流经承插弯头在与管道焊接时需保证的最小间隙产生的摩擦。
1.1.2降低介质在流经弯管时的局部阻力，从而降低管路系统的总阻力；
表1 弯管和弯头的局部阻力系数表
根据表1可知，采用90°弯管比采用90°铸造弯头局部阻力降低达66%；
1.1.3减少积液对焊缝的腐蚀，特别是对于插套弯头可以避免具有放射性的介质残留在焊接间隙内，降低检修期间作业人员受到照射的风险；
1.1.4减少管路焊缝总数，因弯曲半径较大，可以避免两个焊缝在焊接的时候热影响区重叠这一情况；
1.2 小管管路采用弯管需考虑的问题
1.2.1采用弯管因弯曲半径大，管路在布置上会在空间较小或管道布置密集区域带来困难；
1.2.2弯管由于拉伸会导致在弯曲部分管壁厚的减薄和圆度的改变，在设计上需加以考虑。
2 弯管工艺
2.1弯管制造方式
弯管制造方式主要分为冷弯和感应加热弯管两类；CPR1000核岛小管弯管采用冷弯方式制作弯管。
2.2弯管工艺评定
2.2.1评定目的和要求
工艺评定的目的是验证成型工艺能否满足所要求的质量标准；RCC-M中规定，对于成型工艺，当下列情况时需做工艺评定：
1、在高于150℃温度下进行的成型操作；
2、在低于或等于150℃的温度下进行的成型操作，根据变形率计算公式A=100r/R%（r=管子名义半径，R=管子中心线的弯曲半径）计算，碳钢或合金钢工件的最大变形率>5%、奥氏体不锈钢工件最大变形率>10%时无需进行工艺评定。
在CPR1000核岛小管管路布置中，弯曲半径一般为5D（D为管子名义直径），根据b条件中的变形率计算公式计算变形率为A=100r/5D%=100r/10r%=10%，因此对于奥氏体不锈钢，当弯曲半径为5D的情况下无需进行工艺评定。
3.2.2评定的有效范围
a） 车间
在某个车间所进行的评定试验，对制造厂的所有车间均有效，成型设备应与评定试验所用类型相同；实践中，对≥1/2″的管子采用液压全自动弯管机，对<1/2″的管子采用手动弯管机进行制作弯管。
b） 母材的牌号
所有同牌号或同标准级别的碳钢与合金钢视为等效；如牌号为TU48C与牌号为P280GH等效；
c） 根据变形率计算公式确定的较大变形率评定结果可适用较小的变形率，如在其它条件满足的情况下3D弯管工艺评定可以覆盖5D弯管；
d） 下列各规定范围内的管子外径可视为等效：
四、直径≤50mm；
五、50mm<直径≤150mm；
六、150mm<直径；
对于CPR1000核岛小管，管径范围覆盖在10.3mm～60.3mm，因此在小管弯管工艺覆盖上，管径被划分为两个区间；
e）较大的r/e比值的评定结果可适用于较小的比值；
f） 成型工艺评定的有效范围为0.75e～（1.25e+3）mm（e为母材厚度）；
g）选用的评定母材应在预制批管材或采购合同的成形管中进行选择
根据上述规则，我们以材料中牌号为P280GH举例说明工艺评定的确认方式，详见表2；
2.2.3试件的制作及检验
图3 试件制作示意图
a）无损检验
无论成型前后，都需对试件进行目检及液体渗透，试件表面应光滑，不得有条痕、折叠、裂纹或其他有害缺陷；
b）成型后的尺寸检验
在对试件成型后目检及无损检验合格的前提下对成型后的尺寸进行检验，检验的内容包括：
七、弯曲检查；
八、弯曲角度检查，应符合设计要求；
九、圆度偏差：
（Dmax-Dmin）/DN×100%<8%
其中：Dmax成型后的最大直径；
Dmin成型后的最小直径；
DN成型前母材的管外径。
对试件在起弯点、终弯点和弯管中点位置三处截面进行测量最大直径与最小直径进行计算其圆度偏差。
十、减薄量：
减薄量=（弯曲前厚度-弯曲后厚度）/弯曲前厚度×100%
当：R≥5D，减薄量小于等于10%；
R<5D，减薄量≤（50D/R）%；
同样，对试件在起弯点、终弯点和弯管中点位置三处截面外拱处测量弯曲后厚度进行计算减薄量。
c）破坏性试验，包括：
十一、压扁试验；
十二、微观金相试验；
十三、硬度试验；
3 小结
本文对核岛小管管路系统中运用弯管的优势进行了简单的一些分析，并根据RCC-M对弯管工艺评定的要求做了一些介绍；随着核岛技术的发展，小管弯管弯曲半径也不仅局限在5D的这一要求当中，对于3D、4D这一类弯曲半径的弯管也会更多地出现，因此在弯管工艺评定实施之前，需对各类弯管更加深入分析以确定弯管工艺，保证各项工艺评定能够符合技术及法规要求。
参考文献
1. DL/T 5054-1996《火力发电厂气水管道设计技术规定》 附录E.2.2
2. RCC-M 压水堆核岛机械设备设计和建造规则 2000版+2002补遗
关键词：阻力系数、5D弯管、弯管工艺评定
1、弯管在小管管路系统的运用分析
管路系统在布置上应考虑减少压力损失或热力损失，但因核岛厂房布置特点及辐射区域的划分，往往管路需穿越较多的房间及墙体，管路布置优化空间较为局限，而在管路系统设计过程中增加弯管代替承插弯头或对接弯头也能够到达减少压力损失或热力损失的目的。
1.1 弯管代替弯头的技术优势
1.1.1弯管可以明显降低管道的震动，弯管在降低管道震动的原因主要原因有：
一、加大介质在管路中的转弯半径，减弱介质的流动变向过程中对管路的冲击；
二、相比较采用弯头，因弯头流通面积的减小使得介质在变向时增大了流速，对管路的冲击也便加强；
三、避免介质在通过弯头时与焊缝产生的摩擦，特别是避免了介质流经承插弯头在与管道焊接时需保证的最小间隙产生的摩擦。
1.1.2降低介质在流经弯管时的局部阻力，从而降低管路系统的总阻力；
表1 弯管和弯头的局部阻力系数表
根据表1可知，采用90°弯管比采用90°铸造弯头局部阻力降低达66%；
1.1.3减少积液对焊缝的腐蚀，特别是对于插套弯头可以避免具有放射性的介质残留在焊接间隙内，降低检修期间作业人员受到照射的风险；
1.1.4减少管路焊缝总数，因弯曲半径较大，可以避免两个焊缝在焊接的时候热影响区重叠这一情况；
1.2 小管管路采用弯管需考虑的问题
1.2.1采用弯管因弯曲半径大，管路在布置上会在空间较小或管道布置密集区域带来困难；
1.2.2弯管由于拉伸会导致在弯曲部分管壁厚的减薄和圆度的改变，在设计上需加以考虑。
2 弯管工艺
2.1弯管制造方式
弯管制造方式主要分为冷弯和感应加热弯管两类；CPR1000核岛小管弯管采用冷弯方式制作弯管。
2.2弯管工艺评定
2.2.1评定目的和要求
工艺评定的目的是验证成型工艺能否满足所要求的质量标准；RCC-M中规定，对于成型工艺，当下列情况时需做工艺评定：
1、在高于150℃温度下进行的成型操作；
2、在低于或等于150℃的温度下进行的成型操作，根据变形率计算公式A=100r/R%（r=管子名义半径，R=管子中心线的弯曲半径）计算，碳钢或合金钢工件的最大变形率>5%、奥氏体不锈钢工件最大变形率>10%时无需进行工艺评定。
在CPR1000核岛小管管路布置中，弯曲半径一般为5D（D为管子名义直径），根据b条件中的变形率计算公式计算变形率为A=100r/5D%=100r/10r%=10%，因此对于奥氏体不锈钢，当弯曲半径为5D的情况下无需进行工艺评定。
3.2.2评定的有效范围
a） 车间
在某个车间所进行的评定试验，对制造厂的所有车间均有效，成型设备应与评定试验所用类型相同；实践中，对≥1/2″的管子采用液压全自动弯管机，对<1/2″的管子采用手动弯管机进行制作弯管。
b） 母材的牌号
所有同牌号或同标准级别的碳钢与合金钢视为等效；如牌号为TU48C与牌号为P280GH等效；
c） 根据变形率计算公式确定的较大变形率评定结果可适用较小的变形率，如在其它条件满足的情况下3D弯管工艺评定可以覆盖5D弯管；
d） 下列各规定范围内的管子外径可视为等效：
四、直径≤50mm；
五、50mm<直径≤150mm；
六、150mm<直径；
对于CPR1000核岛小管，管径范围覆盖在10.3mm～60.3mm，因此在小管弯管工艺覆盖上，管径被划分为两个区间；
e）较大的r/e比值的评定结果可适用于较小的比值；
f） 成型工艺评定的有效范围为0.75e～（1.25e+3）mm（e为母材厚度）；
g）选用的评定母材应在预制批管材或采购合同的成形管中进行选择
根据上述规则，我们以材料中牌号为P280GH举例说明工艺评定的确认方式，详见表2；
2.2.3试件的制作及检验
图3 试件制作示意图
a）无损检验
无论成型前后，都需对试件进行目检及液体渗透，试件表面应光滑，不得有条痕、折叠、裂纹或其他有害缺陷；
b）成型后的尺寸检验
在对试件成型后目检及无损检验合格的前提下对成型后的尺寸进行检验，检验的内容包括：
七、弯曲检查；
八、弯曲角度检查，应符合设计要求；
九、圆度偏差：
（Dmax-Dmin）/DN×100%<8%
其中：Dmax成型后的最大直径；
Dmin成型后的最小直径；
DN成型前母材的管外径。
对试件在起弯点、终弯点和弯管中点位置三处截面进行测量最大直径与最小直径进行计算其圆度偏差。
十、减薄量：
减薄量=（弯曲前厚度-弯曲后厚度）/弯曲前厚度×100%
当：R≥5D，减薄量小于等于10%；
R<5D，减薄量≤（50D/R）%；
同样，对试件在起弯点、终弯点和弯管中点位置三处截面外拱处测量弯曲后厚度进行计算减薄量。
c）破坏性试验，包括：
十一、压扁试验；
十二、微观金相试验；
十三、硬度试验；
3 小结
本文对核岛小管管路系统中运用弯管的优势进行了简单的一些分析，并根据RCC-M对弯管工艺评定的要求做了一些介绍；随着核岛技术的发展，小管弯管弯曲半径也不仅局限在5D的这一要求当中，对于3D、4D这一类弯曲半径的弯管也会更多地出现，因此在弯管工艺评定实施之前，需对各类弯管更加深入分析以确定弯管工艺，保证各项工艺评定能够符合技术及法规要求。
参考文献
1. DL/T 5054-1996《火力发电厂气水管道设计技术规定》 附录E.2.2
2. RCC-M 压水堆核岛机械设备设计和建造规则 2000版+2002补遗