CN106271404A - 一种大型配水环管的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及冲击式水轮机生产技术领域,尤其涉及一种大型配水环管的制作方法。包括如下步骤:下料:筒体下净料;锥体展开下料成扇形面,对内外弧长进行等分,在钢板表面号出向心的冷压线;严格控制净料线尺寸公差。冷压成型:分段、分瓣自制胎具冷压成型。筒体与锥体成型后检查及修形:按1:1比例放地样,将其位置标注、打冲孔;并进行局部火焰加热或机械外力矫形;严格控制单节筒体成型尺寸及直径公差在±2mm。保证各节锥体焊接位置的相贯线口型准确。采取措施防止工地对接焊口位置偏移,保证法兰面尺寸合格。检验是否合格:整体焊接后自制打压胎具,进行高压力水压试验。简单实用、易于操作、生产效率高;成本低、产品质量优良。
Description
技术领域
本发明涉及冲击式水轮机生产技术领域,尤其涉及一种大型配水环管的制作方法。
背景技术
水轮发电机组是由水轮机和发电机组合而成的发电动力装置,设置在水电站中,执行把水能转换成电能的功能。机组中水轮机作为原动机,它利用水的能量运转,驱动发电机发电。常用的水轮机有冲击式、反击式、贯流式和可逆式,发电机则均采用同步发电机。
水轮机配水环管是冲击式水轮机的基础部件,除了承受高压水的冲击力、压力作用外,还承受整个机组和机组段混凝土重量,因此要求有足够的强度和刚度。配水环管材质为Q500D低合金高强度钢,是由50多节筒体或锥体焊接而成的大型钢结构,筒节多而且尺寸不等,最厚的钢板为150mm,成型量大,尺寸精度要求非常严格。目前配水环管的制作存在着成型难度大;对成型设备的制作能力要求高;成型后二次切割相贯线量大,而且为不规则的曲面切割,切割手段均为手工切割,切割面的质量不是很好,为筒体的组装带来更大的难度;焊接收缩和变形很难预测,经常出现焊接后划线检查法兰面(即喷嘴法兰加工面)不够加工的现象;筒体口型超差,中心线位置偏移等不足。
发明内容
为了解决现有技术的不足,本发明提供一种简单实用、易于操作、生产效率高、成本低、产品质量优良的大型配水环管制作方法。
为了达到上述目的,本发明采用以下技术方案实现:
一种大型配水环管的制作方法具体包括如下步骤:
(1)下料:筒体放样展开,直接下净料;锥体展开下料成扇形面,对内外弧长进行等分,在钢板表面号出向心的冷压线;严格控制净料线尺寸公差在±2mm;
(2)冷压成型:分段、分瓣自制胎具冷压成型;
(3)筒体与锥体成型后检查及修形:按1:1比例放地样,将各筒体或锥体位置标注、打冲孔;并进行局部火焰加热或千斤顶等机械外力矫形;严格控制单节筒体成型尺寸及直径公差在±2mm;
(4)保证各节锥体焊接位置的相贯线口型准确;
(5)采取措施防止工地对接焊口位置偏移,保证法兰面尺寸合格;
(6)检验是否合格:整体焊接后自制打压胎具,进行高压力水压试验。
所述步骤(2)根据锥体尺寸,进行压型胎具的设计,具体如下:上部压型胎具为两厚壁大于50mm的圆管或圆钢,下部压型胎具为厚度大于50mm的平板,上述两圆钢或圆管成一定角度放置在平板上。所述步骤(3)先按相贯线口型号在锥体上,流出切割的余量,将锥体先进行一次切割,降低钢板的拘束强度,再用火焰加热和千斤顶外力矫形。所述步骤(4)为保证各节锥体焊接位置的相贯线口型准确,设计了立体式位置平面板,通过水准仪调整立板与活件整体水平中心线垂直,用划针进行测量、画点进行号口型切割线。所述步骤(5)针对焊接变形大、法兰面尺寸不保,工地对接焊口位置偏移等问题采取如下措施:对作业平台用水准仪超平后,通过计算机放实样,给出各筒体中心线位置,并给出与其它节相连接点的坐标及距离;加刚性支撑,在各分叉处用H型钢等型材做刚性支撑,退火后再将支撑拆除掉;将出水口法兰与最后一节小筒单组对,单件下料时最后一节长度加30mm,待该分流管其余各部焊接完成后总装配割。所述步骤(6)半球形封头自制胎具由上部胎具与下部胎具两部分组成,上部胎具包括顶板、上胎板、筋板,上胚板圆周均布安装在顶板上,中间设有筋板;下部胎具包括底板、下胎板、筋板,下胚板圆周均布安装在底板上,中间设有筋板。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1)简单实用、易于操作、生产效率高;
2)成本低、产品质量优良。
附图说明
图1为本发明6节配水环管的结构示意图;
图2为本发明锥体压型展开示意图;
图3为本发明压型胎具结构及冷压成型示意图;
图4为本发明胎板号锥体单件相贯线净料线示意图;
图5为本发明加刚性支撑及二次装配法兰及圆管示意图;
图6为本发明半球型封头压型胎具结构示意图;
图中:1-筒体 2-锥体 3-连接法兰 4-月牙板 5-冷压线 6-压力方向 7-压力机8-锥体展开料 9-圆钢 10-平板 11-整体水平中心线 12-划针 13-水平仪调整立板 14-口型切割线 15-刚性支撑 16-预留焊接收缩余量 17-顶板 18-上胚板 19-下胚板 20-底板21-筋板
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明:
如图1所示,我公司为厄瓜多尔水电站水轮发电机组制作的一种大型配水环管,材质为Q500D低合金高强度钢,基本机构由筒体1、锥体2及连接法兰3、月牙板4等组成,1组配水环管由6节分体的焊接件组成,最大单节质量50吨,总重153吨,6节到工地组焊一体。筒体1和锥体2成型量非常大;各筒体1、锥体2交汇的部位很多,成型后二次切割相贯线量大。
具体制作过程如下:
步骤(1)下料:为解决相贯线切割量非常大,采取筒体1放样展开,直接下净料,减少成型后手工切割的尺寸及质量不好的因素。控制下料尺寸公差在±2mm,以保证总体组焊后的尺寸精度。由于数量多,为了节约成本,采用自制胎具压制压头,用样板检查合格后在滚曲成型,减少拼接焊丝的成本。如图2所示,将锥体2展开下料成扇形面,对内外弧长进行等分,在钢板表面号出向心的冷压线5。
步骤(2)冷压成型:由于此配水环管全部为筒体1或锥体2,约56节,钢板的厚度均为30mm至60mm不等,筒体1或锥体2直径在945mm至2200mm之间,锥体2大口与小口的差距较大,并且材质为Q500D低合金高强度钢,现有辊床及压力设备无法达到制作要求,所以不能够按传统方法滚曲成型,若采用热压成型则需要很多付出更多的时间和费用,固采用分段、分瓣自制胎具的方法压制成型。
如图3所示,用压力机7按锥体展开料8的冷压线将锥体冷压成型,至上而下依次设置压力机7、锥体展开料8、圆钢9、平板10,压力方向6向下。根据锥体2尺寸,进行压型胎具的设计,具体如下:上部压型胎具为两厚壁大于50mm的圆管或圆钢9,下部压型胎具为厚度大于50mm的平板10;根据锥体2尺寸计算出两圆管或圆钢9的间距和夹角,根据样板检查情况抬高下胎板30-40mm,两圆管或圆钢9的斜度也根据压型情况进行微调,主要按压型线压制成型,先压两边,用样板检查合格后,在从两端向中心顺压,最终保证180°锥体2压型合格,然后两瓣组焊在一起。
步骤(3)筒体1与锥体2成型后检查及修形::按1:1比例放地样,将各筒体1或锥体2位置标注、打冲孔;并进行局部火焰加热或千斤顶等机械外力矫形;严格控制单节筒体1成型尺寸及直径公差在±2mm。成型后尺寸超差太大的,用机械设备无法将其修形,只有通过火焰加热的方法,但由于材质是Q500D合金钢,强度高,并且板厚达到50-60mm,用火焰矫形精度无法满足设计要求。固发明先按相贯线口型号在锥体2上,流出切割的余量,将锥体2先进行一次切割,降低钢板的拘束强度,再用火焰加热和千斤顶施加外力,最终通过矫形使筒体1及锥体2的尺寸达到设计要求。
步骤(4)保证各节锥体2焊接位置的相贯线口型准确;如图4所示,为保证各节锥体焊接位置的相贯线口型准确,设计了立体式位置平面板,通过水准仪调整立板13与活件整体水平中心线11垂直,用划针12进行测量、画点进行号口型切割线14。
步骤(5)采取措施防止工地对接焊口位置偏移;如图5所示针对焊接变形大、法兰面尺寸精度达不到设计要求,工地对接焊口位置偏移等问题采取如下措施:对作业平台用水准仪超平后,通过计算机放实样,给出各筒体1中心线位置,并给出与其它节相连接点的坐标及距离,方便组对,将组装误差降到最低;加刚性支撑15,在各分叉处用H型钢等型材做刚性支撑,退火后再将支撑拆除掉;将出水口法兰与最后一节小筒单组对,预留焊接收缩余量16,单件下料时最后一节长度加30mm,待该分流管其余各部焊接完成后再进行总装配割。
步骤(6)检验是否合格:整体焊接后进行11.25Mpa高压力水压试验,打打压胎具的半球形封头采用自制胎具热压成型。如图6所示,半球形封头自制胎具由上部胎具与下部胎具两部分组成,上部胎具包括顶板17、上胎板18、筋板21,40个上胚板18圆周均布安装在顶板17上,中间设有筋板21;下部胎具包括底板20、下胎板19、筋板21,40个下胚板19圆周均布安装在底板20上,中间设有筋板21。
将打压胎具分别与配水环管的筒体1、连接法兰3组装、焊接,尺寸、及焊缝检验合格后装满水,经压力泵加压按打压工艺进行压力试验,最后试验合格,板牙30分钟不泄露。同时,对分流管的尺寸及形状进行检查没有变形,达到设计要求,说明我们制作的配水环管质量优良。
采用上述方法制作大型配水环管,简单实用、易于操作、生产效率高;成本低、产品质量优良。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种大型配水环管的制作方法,其特征在于,具体包括如下步骤:
(1)下料:筒体放样展开,直接下净料;锥体展开下料成扇形面,对内外弧长进行等分,在钢板表面号出向心的冷压线;严格控制净料线尺寸公差在±2mm;
(2)冷压成型:分段、分瓣自制胎具冷压成型;
(3)筒体与锥体成型后检查及修形:按1:1比例放地样,将各筒体或锥体位置标注、打冲孔;并进行局部火焰加热或千斤顶等机械外力矫形;严格控制单节筒体成型尺寸及直径公差在±2mm;
(4)保证各节锥体焊接位置的相贯线口型准确;
(5)采取措施防止工地对接焊口位置偏移,保证法兰面尺寸合格;
(6)检验是否合格:整体焊接后自制打压胎具,进行高压力水压试验。
2.根据权利要求1所述的一种大型配水环管的制作方法,其特征在于,所述步骤(2)根据锥体尺寸,进行压型胎具的设计,具体如下:上部压型胎具为两厚壁大于50mm的圆管或圆钢,下部压型胎具为厚度大于50mm的平板,上述两圆钢或圆管成一定角度放置在平板上。
3.根据权利要求1所述的一种大型配水环管的制作方法,其特征在于,所述步骤(3)先按相贯线口型号在锥体上,流出切割的余量,将锥体先进行一次切割,降低钢板的拘束强度,再用火焰加热和千斤顶外力矫形。
4.根据权利要求1所述的一种大型配水环管的制作方法,其特征在于,所述步骤(4)为保证各节锥体焊接位置的相贯线口型准确,设计了立体式位置平面板,通过水准仪调整立板与活件整体水平中心线垂直,用划针进行测量、画点进行号口型切割线。
5.根据权利要求1所述的一种大型配水环管的制作方法,其特征在于,所述步骤(5)针对焊接变形大、法兰面尺寸不保,工地对接焊口位置偏移等问题采取如下措施:对作业平台用水准仪超平后,通过计算机放实样,给出各筒体中心线位置,并给出与其它节相连接点的坐标及距离;加刚性支撑,在各分叉处用H型钢等型材做刚性支撑,退火后再将支撑拆除掉;将出水口法兰与最后一节小筒单组对,单件下料时最后一节长度加30mm,待该分流管其余各部焊接完成后总装配割。
6.根据权利要求1所述的一种大型配水环管的制作方法,其特征在于,所述步骤(6)半球形封头自制胎具由上部胎具与下部胎具两部分组成,上部胎具包括顶板、上胎板、筋板,上胚板圆周均布安装在顶板上,中间设有筋板;下部胎具包括底板、下胎板、筋板,下胚板圆周均布安装在底板上,中间设有筋板。
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