CN106271404B - 一种大型配水环管的制作方法 - Google Patents

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

一种大型配水环管的制作方法

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：

1、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：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)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：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)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：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，待该单件其余部分焊接完成后总装配割；

(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(3)中的矫形步骤为：先按相贯线口型号在锥体上，留出切割的余量，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(6)中的打压胎具为球形封头自制胎具，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、上胚板、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、下胚板、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胚板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，留出切割的余量，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，待该单件其余部分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、上胚板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、下胚板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 (3)

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；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)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：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)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：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，待该单件其余部分焊接完成后总装配割；

(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(3)中的矫形步骤为：先按相贯线口型号在锥体上，留出切割的余量，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。

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(6)中的打压胎具为半球形封头自制胎具，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、上胚板、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、下胚板、筋板，下胚板圆周均布安装在底板上，中间设有筋板。