膜式壁的物料计算

高德忠 邵常志

摘要：随着近几年我国对环保的大力发展，许多小型锅炉特别是燃煤炉逐渐退出市场，现行锅炉越来越多的采用了膜式壁结构，那么在市场竞争白热化的今天，怎么在膜式壁制作过程中去进行物料计算，减低成本成了企业亟需解决的问题，本文就针对此项问题进行了深入的探讨。

关键词：膜式壁、物料计算、降低成本

膜式壁在进料前应有专业的工艺人员根据图纸进行物料计算，以保证在满足制作工艺的前提下，进最少的管子及扁钢，以降低成本，为企业创造经济效益。

膜式壁的物料计算首先要考虑其制作过程，在膜式壁焊接时，管子的长度要比图纸上的理论长度长，以保证焊接过程中的收缩，焊接的管端不齐以及弯曲、旁弯后的热校不会影响其最终尺寸。有些公司在进行物料计算时习惯于加长200mm或加长100mm，实际在制作过程中如果工人是有经验的熟练工人，只需要加长60mm就能符合工艺需要。如果是管屏比较短，我们可以将两个甚至是三个或多个管屏连起来制作，那么在进行计算时我们可以再根据串联的管屏数在每屏加60mm的基础上减掉（n-1）*10mm。当然，这个数据是对于直排管屏来说的，对于带排弯及门孔的管屏我们还要具体问题具体分析。

排弯管屏由于工艺的需要，其加长余量要比直排管屏长很多，这里我们用轧辊式排弯机来说明。轧辊式排弯机是一种膜式壁冷弯机，它的原理是用外力施加于膜式壁管子上，使膜式壁绕中心辊子缠绕，产生塑性变形，从而达到图纸要求。看下图1，排弯管子长度的计算是两辊子中心距L减去排弯的弧长C再减去直段长度（直段长度比较大的除外），然后再加20~50mm，因为轧辊排弯属于冷弯曲，弯曲角度会有比较大的回弹，不额外增加长度会发生长度不够的情况，这种增加管子长度用来排弯，弯制的膜式壁质量比较好，管排端部平面度比较小，对后续

的拼接安装节省很多力气。如果对平面度要求不是太严格，管屏的长度可以按直

图1

排管屏来计算，排弯的时候我们用增加芯棒的方法来代替管子的加长。这种做法比较节省材料，对于加工企业来说是比较划算的一种做法，但是由于芯棒与管子的贴合会有稍许的不同，致使排弯后管子端部平面度不是太好，在现场安装时可能会出现对接偏差比较大的情况。

对于带门孔的膜式壁其实又是另一种情况。门孔的大小和多少对于物料的计算影响很大，我们先探讨单独大孔的膜式壁。如果一片膜式壁上只有一个大的门孔，通常我们的做法有两种，第一种是物料计算的时候不管门孔的大小，只按直排的模型去计算，然后在膜式壁焊接的过程中，把有门孔的地方空出，等膜式壁焊接完成，将此门孔处切割下来，然后将弯好的管子对接上；另一种办法是将门孔减去，就是在做物料计算时，用膜式壁的理论长度减去门孔的长度再加上工艺余量 ，按直排将膜式壁进行焊接，焊接完毕后将此片膜式壁在门孔处切割断开，然后再与其他小片进行拼排，最后对接管子。第一种方法的好处就是简单，省工省时，但是与第二种方法比较的话有点浪费材料，即便切割下的管子还能使用，但扁钢却浪费了，而且如果门孔比较长，在焊接的时候会出现扁钢塌陷的情况，这时候就需要将扁钢与管子点焊，在二次利用时必须把扁钢切割下来并磨平焊点，容易给管子造成创伤；第二种方法比较节省材料，但是如果门孔两端的直段管屏长度较小，会造成膜式壁无法焊接的情况，这时候需要将此部分管屏手工拼屏，工作量比较大。两种方法各有优劣，可以根据实际情况自行选择。

对于门孔比较小的管屏，一般情况下我们以1m为界，长度小于等于1m的门孔我们会忽略不计，也就是在物料计算和焊接的过程中，不去理会这部分门孔，就跟没有门孔一样，直接焊接制作，在后续的工序中，将此段管子连同扁钢一起切割掉，然后对两侧管子的 鳍根进行打磨。

最后是多门孔的管屏，对于横向方向的多门孔管屏如下图2，可以按照单门孔的方法去计算物料，这种管屏需要将制作工艺出的比较详细，必须具体到每个管屏分几个小片，每个小片管子及扁钢的规格尺寸以及排列顺序，这些都必须在膜式壁焊接前将具体情况交代给操作工人，以免出现差错。对于纵向方向有两个及以上门孔的管屏，如图3，我们同样有两种方法，第一种计算方法与单门孔管屏一样，不去理会他，物料计算的时候按直排管屏去计算，然后在制作时将门孔处空出，后续工序中切割掉再对接管子；第二种方法是将两个门孔的长度相加，然后用膜式壁的总长度减掉这个长度，再按门孔的个数加n*50mm，这个50mm是为了留出切割余量，以保证管屏断开后其总长度不会小。

管屏算完还要对门孔管子进行计算，简单的可以按门孔管的展开长度乘以数量作为计算数据，但在实际操作中，我们弯管是需要加一定的加工余量的，这也可以称为工艺余量，每根门孔管的工艺余量至少为30mm，如果弯管始端或弯管末端的直段长度比较短，比如只有60mm或者80mm，那么为了保证弯管质量我们必须保证弯管始端的直段长度不小于100m,这样弯出来的管子端面平面度才能够达到要求，否则容易造成端面倾斜，在管子焊接时会出现焊接偏口的问题。对于弯管的末端来说，这个直段长度最少要控制在180mm，当然这个长度要看弯管机的实际情况，我们这里是根据W27Y-60弯管的数据来说明的。实际物料计算时我们就可以根据以上数据，在加上门孔管的理论展开长度及数量进行计算，计算出的结果，还要再乘以1.1倍作为实际需要的管子长度。这个1.1倍是怎么得来的呢？要知道门孔管的长度在大多都在1~4m之间，我们进的管子可能是9m甚至12m的管子，在下料时是有一部分利用不到的，这个1.1倍就是考虑了管子利用率后得出的结果。

除了管子的计算还有扁钢材料的计算，一般膜式壁的扁钢会比管子每端短20~50mm,如果是在估算重量时，我们可以按膜式壁总重量的20%进行估算，如果是进行物料计算就需要算的比较精确，我们可以按膜式壁管子的物料计算长度减掉一端的空焊长度。举个例子，一屏长9m的直排膜式壁管屏，两端的扁钢比管子各短50mm，那么我们按每端50mm余量计算，管子的长度就是9.1m，而扁钢的长度可以是9.05m，当然这个长度还可以再短一些，这就要看膜式壁焊接工人的技术数量度与操作情况是否能够达到更高的精度要求。还有一点需要注意的是，一般膜式壁管屏的边齐与其他扁钢都是不一样的，一般的做法是采用相同的扁钢，然后在后续工作中将边齐切掉，这样是比较浪费材料的，我们在制作过程中，采用了边模单独调整的方法，也就是中间的模具采用与管屏相同的节距，在最边部的两个轮子调节为与边齐相同的节距，在焊接时先根据工艺排料将边齐扁钢精整完毕，再精整其他扁钢，只要模具调整合适这样既节省了材料，又减少了后续的工作量，减少工时节约成本。

总之，膜式壁的物料计算对于每个企业来说都是比较重要的工作，对于企业的成本控制能起到关键性作用，此文只是我们从实际工作中总结出的一些数据，对于不同的焊接机器及操作工要区别对待，我们将继续对膜式壁的制作物料计算进行精益求精的论证工作。

参考文献：

1. GB/T16507.5-2013水管锅炉第5部分：制造

2. TSG11-2020锅炉安全技术规程