一种大型配水环管的制作方法技术

本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及冲击式水轮机生产
，尤其涉及一种大型配水环管的制作方法。
技术介绍
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。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本专利技术提供一种简单实用、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，本专利技术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，本专利技术的有益效果是：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为本专利技术6节配水环管的结构示意图；图2为本专利技术锥体压型展开示意图；图3为本专利技术压型胎具结构及冷压成型示意图；图4为本专利技术胎板号锥体单件相贯线净料线示意图；图5为本专利技术加刚性支撑及二次装配法兰及圆管示意图；图6为本专利技术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专利技术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。固专利技术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，方便组本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
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，...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜淑华，苗秋君，孙立耘，刘丽明，
申请(专利权)人：鞍钢重型机械有限责任公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21