水輪機配水環管打壓用半封閉箱型封頭的製作方法
2023-10-08 18:45:19 1
專利名稱：水輪機配水環管打壓用半封閉箱型封頭的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種水輪機配水環管打壓用半封閉箱型封頭。
背景技術：
水電站水輪機配水環管或分流管，多由厚鋼板成型後焊接為螺旋狀的蝸殼，容 量大，水壓高，如哈薩克斯坦瑪依納水電站水輪機配水環管，內直徑達M08mm，水壓高達 97. 8Bar，封頭堵板上承受的壓力高達近5000噸，如此大壓力下一般根據國家標準必須採 用衝壓的封頭進行水壓試驗，這樣每個埠都需製作一個衝壓封頭，材料耗費大，成型困 難，如採用簡單的附加強筋板的盲板做打壓封頭，打壓時安全無法保證，很有可能出現安全 事故。
發明內容本實用新型的目的是提供一種水輪機配水環管打壓用半封閉箱型封頭，能夠滿足 配水環管高水壓試驗要求，並且結構簡單可互換，製作方便，降低生產成本。為實現上述目的，本實用新型通過以下技術方案實現水輪機配水環管打壓用半封閉箱型封頭，其特徵在於，包括基板、環筒、拉筋，在基 板兩側分別同心設置2 3層環筒，基板與環筒之間設有拉筋。所述基板厚90 120mm，直徑為最大配水環管管徑+600 800mm。所述環筒高度400 500mm，同側環筒間距350 500mm，環筒壁厚比與之匹配的 配水環管的壁厚厚4 8mm。所述環筒與基板的焊縫開「K」型坡口，焊縫全熔透。與現有技術相比，本實用新型的有益效果是1)在保證質量和安全的前提下，能 夠滿足配水環管高水壓試驗要求；幻一個半封閉箱型封頭可用作四個不同配水環管埠 的打壓堵板，結構簡單可互換，節約了按標準製作衝壓封頭所需的可觀的成型及材料費用， 大大降低了成本；3)也可用於類似大容量高水壓試驗的封頭設計，實踐證明安全、經濟、有 效。
圖1是本實用新型實施例結構示意圖。圖2是水輪機配水環管的一段示意圖。圖中1-基板2-環筒3-拉筋4-插管
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式
作進一步說明見圖2，是水輪機配水環管的一段示意圖，由於一般整套配水環管分六段製作，每 個埠管徑不同，插管4直徑小，用盲板封住打壓強度足夠，可在兩端封頭焊好後，焊盲板。[0015]見圖1，是本實用新型水輪機配水環管打壓用半封閉箱型封頭實施例結構示意圖， 包括基板1、環筒2、拉筋3，在基板1兩側分別同心設置2 3層環筒2，基板1與環筒2之 間設有拉筋3。所述環筒2與基板1的焊縫開「K」型坡口，清根焊透。基於降低成本的原則，打壓封頭既可滿足高水壓狀態下的高強度、高剛度要求，又 可用於不同管徑，具體製作過程如下1)基板1利用IOOmm厚UT探傷合格鋼板，直徑為配水環管最大直徑+600mm，可拼 接，拼接焊縫要求UT探傷合格，尤其是必須保證基板1與環筒2焊接範圍UT探傷合格確保 焊縫強度不受母材缺陷影響。2)在基板的兩側分別安裝兩個環筒2，各筒徑分別為六段配水環管不同埠管 徑，使同一封頭可用於不同段配水環管埠。原則確保同側兩環筒間距> 350mm，環筒壁厚 >與之同徑的配水環管的壁厚，環筒高度500mm。環筒2均採用與之相連接的配水環管厚度 相同或略大的鋼板，滾曲成型，筒徑與配水環管徑相符，保證兩者相連接的焊縫有效厚度不 得小於配水環管本體厚度。3)拉筋3要用50-60mm厚鋼板下料，高度450mm，使得環筒與不同段配水環管焊 接、切割時不傷及拉筋3。各環筒2與基板1和配水環管本體焊縫均採用「K」不對稱坡口， 內小外大，外側清根焊接，保證焊縫全熔透。便於操作，保證焊縫質量，最小尺寸環筒內拉筋 是「#」字分布，其餘為「米」字分布。4)為保證足夠的焊接強度，要求四個環筒2與基板1的焊縫開「K」型坡口，清根焊 接，焊後做UT探傷檢查，保證全熔透；其它拉筋與基板和環筒的焊縫採用雙面角焊縫，所有 焊縫交接處，必須採用連續焊接封閉好。5)對上述焊接好的封頭，進行580士 10°C退火熱處理，保證其足夠的強度。6)理論校驗，採用計算機SolidWorks2007軟體COSMOSXpress設計分析嚮導，通過 壓力試驗三維模擬方法，驗證此封頭剛度和強度的安全狀態。應力模擬結果反映出此種封 頭結構承受IOMpa壓力後，各部位應力分布及大小，最大應力為180Mpa，小於材料的屈服強 度220Mpa，安全係數為1. 223，說明此結構從強度上講處於安全狀態。形變模擬結果反映出 此種封頭結構承受IOMpa壓力後，各部位形變分布及大小，基板中心部位為變形最大區域， 變形量最大值為0. 643mm，宏觀看變形量完全控制在安全狀態。7)封頭與配水管本體的組裝焊接製作兩個封頭，配水環管兩端的Φ2285和 ΦΜ08尺寸分別與封頭上的相同尺寸環筒對應，將退火後的封頭與相應的配水環管本體進 行組裝，每段配水環管兩端大口徑先組裝封頭，從中間的插管4埠進入焊接兩端封頭與 配水環管內側焊縫，內側焊縫焊好後，再用IOOmm厚的盲板封堵插管4埠，三個埠外側 焊縫可同時施焊。封頭與配水環管外側焊縫要求清根焊透。8)水壓試驗為保證操作者人身安全，水壓試驗時，配水環管兩側焊有此半封閉 箱體結構封頭方向不得有人員通過，打壓過程中如發現管內異常聲響立即停止打壓。實踐 證明，按圖樣要求水壓試驗97. 8Bar,保壓2小時後，再降至65. 2Bar,保壓6小時，整個過程 封頭的強度和剛度均安全可靠。停止打壓後檢查封頭的焊縫質量和變形情況，均無明顯變 化。兩組配水環管共分12段水壓試驗，均安全一次合格。
權利要求1.水輪機配水環管打壓用半封閉箱型封頭，其特徵在於，包括基板、環筒、拉筋，在基板 兩側分別同心設置2 3層環筒，基板與環筒之間設有拉筋。
2.根據權利要求1所述的水輪機配水環管打壓用半封閉箱型封頭，其特徵在於，所述 基板厚90 120mm，直徑為最大配水環管管徑+600 800mm。
3.根據權利要求1或2所述的水輪機配水環管打壓用半封閉箱型封頭，其特徵在於，所 述環筒高度400 500mm，同側環筒間距350 500mm，環筒壁厚比與之匹配的配水環管的 壁厚厚4 8mm。
4.根據權利要求1所述的水輪機配水環管打壓用半封閉箱型封頭，其特徵在於，所述 環筒與基板的焊縫開「K」型坡口，焊縫全熔透。
專利摘要本實用新型涉及一種水輪機配水環管打壓用半封閉箱型封頭，其特徵在於，包括基板、環筒、拉筋，在基板兩側分別同心設置2～3層環筒，基板與環筒之間設有拉筋。所述基板厚90～120mm，直徑為最大配水環管管徑+600～800mm。所述環筒高度400～500mm，同側環筒間距350～500mm，環筒壁厚比與之匹配的配水環管的壁厚厚4～8mm。所述環筒與基板的焊縫開「K」型坡口，焊縫全熔透。與現有技術相比，本實用新型的有益效果是1)能夠滿足配水環管高水壓試驗要求；2)一個半封閉箱型封頭可用作四個不同配水環管埠的打壓堵板，結構簡單可互換，大大降低了成本；3)也可用於類似大容量高水壓試驗的封頭設計。
文檔編號F03B11/00GK201896693SQ20102065532
公開日2011年7月13日 申請日期2010年12月10日 優先權日2010年12月10日
發明者姜淑華, 李璟, 苗秋軍, 郭宏俠 申請人:鞍鋼重型機械有限責任公司