專利名稱：水電站超大口徑引水壓力鋼管伸縮裝置及其波紋管的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種管道伸縮裝置及其制造方法，特別是一種水電站超大口徑引
水壓力鋼管伸縮裝置及其波紋管的制造方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，在長管道工程中，要考慮環(huán)境對(duì)管道的影響，尤其是溫度影響管道熱脹冷縮和支承構(gòu)架的移位，使管道產(chǎn)生變形。對(duì)大容量水力發(fā)電裝置來說，為適應(yīng)廠、壩間不均勻變形，在各引水壓力鋼管上需要設(shè)置有伸縮裝置，該伸縮裝置必須滿足強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性、變形疲勞壽命及密封性能的嚴(yán)格要求，這是顯示工程中存在的一個(gè)難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提出一種水電站超大口徑引水壓力鋼管伸縮裝置，能滿足大容量水力發(fā)電裝置中壩間引水壓力鋼管的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性、變形疲勞壽命及密封性的要求。本發(fā)明的目的之二在于水電站超大口徑引水壓力鋼管伸縮裝置中的波紋管的制造方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案
一種水電站超大口徑引水壓力鋼管伸縮裝置，包括一根中間管及其前后端的伸縮節(jié)， 其特征在于所述的前后端的伸縮節(jié)結(jié)構(gòu)相同，均為波紋管水封聯(lián)橡膠填料水封雙重結(jié)構(gòu)的波紋伸縮節(jié)，該波紋管水封聯(lián)橡膠填料水封雙重結(jié)構(gòu)的波紋伸縮節(jié)是不銹鋼波紋管水封系統(tǒng)與橡膠填料水封系統(tǒng)構(gòu)成雙重水封的套筒式雙向伸縮節(jié)。上管水封系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是所述的中間管的兩端分別連接兩個(gè)波紋管的一端，兩個(gè)波紋管的另一端分別連接兩個(gè)端管，該兩個(gè)端管為一個(gè)上游端管和一個(gè)下游端管。上述的波紋管為薄壁結(jié)構(gòu)，由2 6層，壁厚為1 2mm的U形不銹鋼薄板構(gòu)成， 波高為90mm 110mm，波紋數(shù)為2 3個(gè)。上述的波紋管外側(cè)兩波紋間，設(shè)置一個(gè)波紋加強(qiáng)環(huán)，該波紋加強(qiáng)環(huán)的內(nèi)孔邊緣呈半圓形而與波紋管的波谷相接接觸。上述的中間管兩端部外側(cè)各焊接一個(gè)加強(qiáng)環(huán)。上述的兩個(gè)波紋管外側(cè)各有一個(gè)保護(hù)外套管，該保護(hù)外套管是一個(gè)外套管的一端通過一個(gè)外側(cè)端環(huán)和肋板分別與上游端管和下游端管焊接成一體，外套管的另一端焊接一個(gè)內(nèi)側(cè)端環(huán)，內(nèi)側(cè)端環(huán)的內(nèi)孔與中間管滑配，兩個(gè)保護(hù)外套管分別將兩個(gè)波紋管、波紋加強(qiáng)環(huán)和加強(qiáng)環(huán)包容在其內(nèi)腔中。上述的中間管的兩端內(nèi)壁與上、下游端管內(nèi)壁之間各有一個(gè)導(dǎo)流筒，兩導(dǎo)流筒的一端與中間管或上游端管焊接，另一端呈懸臂而分別中間管或下游端管內(nèi)壁滑配。上述的導(dǎo)流筒與中間管或上、下游端管焊接的環(huán)焊縫上，沿圓周設(shè)置了 80 100
5塊阻裂板，該阻裂板厚度為8 12mm，呈橢圓形，其長軸為100 120mm，短軸為60 80mm。上述的橡膠填料水封系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是一個(gè)與所述內(nèi)側(cè)端環(huán)固定連接成一體的填料套管組件通過螺栓螺母連接一個(gè)壓圈組件，在中間管外壁、內(nèi)側(cè)端環(huán)外壁、填料套管組件內(nèi)壁和壓圈組件端壁間形成的環(huán)形腔中安置一個(gè)橡膠組件。上述的填料套管組件的結(jié)構(gòu)是內(nèi)側(cè)端環(huán)(10)焊接一個(gè)填料套管，該填料套管上焊接一個(gè)法蘭圈，該法蘭圈通過周向均布的加強(qiáng)筋板與內(nèi)側(cè)端環(huán)焊接，法蘭圈上周向均布螺栓穿孔；所述的壓圈組件的結(jié)構(gòu)是中間管外壁上滑配一個(gè)壓圈，該壓圈中部焊接一個(gè)連接環(huán)，該連接環(huán)上周向均布的螺栓穿孔與法蘭圈上的螺栓穿孔項(xiàng)對(duì)應(yīng)，通過螺栓和螺母實(shí)現(xiàn)連接環(huán)與法蘭圈的可調(diào)連接；所述橡膠組件是由多個(gè)橡膠圈并列構(gòu)成，即為普通橡膠圈遇水膨脹橡膠圈和普通橡膠圈三段并列組合構(gòu)成；這些橡膠圈的內(nèi)孔側(cè)粘有聚四氟乙烯薄膜。上述的中間管前后端的伸縮節(jié)之間設(shè)置有雙向限位裝置，該雙向限位裝置的結(jié)構(gòu)是在中間管兩端的外套管上各周向均布多個(gè)推桿連接座，中間管中部周向均布安裝兩個(gè)相對(duì)的推桿支承板，推桿連接座與推桿支承板之間連接一根限位推桿，該限位推桿與推桿連接座之間通過限位調(diào)節(jié)螺母可調(diào)位連接，兩個(gè)相對(duì)的推桿支承板之間安置一塊限位擋塊。一種水電站超大口徑引水壓力鋼管伸縮裝置的波紋管的制造方法，用于制造上述的水電站超大口徑引水壓力鋼管伸縮裝置中的超大口徑波紋管，其特征在于該方法的具體步驟為
a.計(jì)算下料尺寸；
b.下料；
c.自動(dòng)焊；
d.探傷；
e.鑲套；
f.裝擋圈；
g.旋壓成形；h.切邊；
i.坡口打磨； j.定位點(diǎn)焊； k.封口。該方法的具體步驟為
a.計(jì)算下料尺寸
①周長因考慮到旋壓成形時(shí)波紋管口徑會(huì)產(chǎn)生收縮，因此外層周長計(jì)算時(shí)要放余量，直徑放大10，以后每只內(nèi)層周長差考慮為11 ；
②料長旋壓方法單波料長計(jì)算方法為，2H+T，H為波高，T為軋輥厚度，軋輥厚度是依據(jù)波距而定；
b.下料
①下料尺寸根據(jù)周長、料長和厚度下料；
②每只筒體考慮一條焊縫，原料采用1.5X700X40M卷帶；③下料時(shí)先將卷帶料拉直，再按上述尺寸劃線，注意保證對(duì)角線，再按劃線剪裁；
c.自動(dòng)焊
①波紋管縱縫焊接前先進(jìn)行焊接工藝評(píng)定；
②焊接前準(zhǔn)備
⑴坡口及間隙坡口為I型，間隙為0+°1
⑵錯(cuò)邊對(duì)口錯(cuò)邊量應(yīng)小于0. Io I I坡口清理焊接前應(yīng)將坡口內(nèi)外側(cè)各50范圍內(nèi)的水、油、污等雜質(zhì)清理干凈，并應(yīng)充分干燥；
③焊接參數(shù)焊接采用自動(dòng)氬弧焊，不填充焊絲，推薦焊接參數(shù)如下直流正接，電流 90 120A，電壓12 15V ；焊接速度10 15cm/min ；鎢極直徑Φ1. 6，氬氣流量6 IOL/ min，雙面保護(hù)；
d.探傷
①焊縫PT100%，符合 GB/T12777-2008 中 5. 5. 1. 2 規(guī)定；
②焊縫探傷合格后進(jìn)行酸洗鈍化處理；
e.鑲套
①套合前應(yīng)檢查各層管坯表面無任何缺陷及污物；
②應(yīng)從外向內(nèi)一層一層套合，套合時(shí)應(yīng)用木錘沿周圍輕輕敲擊外層管坯，使其和內(nèi)層管坯均勻貼合；
③套合時(shí)4層管坯的縱焊縫應(yīng)沿圓周方向均勻錯(cuò)開，最小間距應(yīng)大于IM；
f.裝擋圈
①管坯二端裝擋圈是旋壓成形的必要條件，目的是增強(qiáng)管坯的支撐力，避免管坯在旋壓過程中起皺；
②撐圈采用10#槽鋼，裝在管坯內(nèi)徑處，尺寸應(yīng)考慮與管坯內(nèi)徑2mm間隙，橢圓度要保證小于20mm，與管坯的連接方法為手工氬弧焊；
g.旋壓成形
①在管坯外表面按料長100+250X2+100進(jìn)行劃線；
②將管坯裝進(jìn)設(shè)備，校正托輥距離，保證筒體與下輥距離10 15mm；
③從上面波開始起旋，每次壓下量5 7mm，上輥在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)同時(shí)左右移動(dòng)，以保證一波料長范圍內(nèi)都獲得擴(kuò)徑，下輥相應(yīng)同時(shí)軸向壓縮，重復(fù)以上動(dòng)作，直至第1波達(dá)到波形尺寸要求；
④對(duì)第1波邊接口進(jìn)行擴(kuò)徑或收縮旋壓，以獲得標(biāo)準(zhǔn)外周長尺寸；
⑤第2波的旋壓按第③條進(jìn)行，并對(duì)另一端接口進(jìn)行擴(kuò)徑或收縮旋壓；
⑤對(duì)波距進(jìn)行修正，以保證2波有效波長；
h.切邊
①劃線成形后波紋管，在經(jīng)水平檢驗(yàn)過的平臺(tái)上以自然狀態(tài)放置，在圓周方向上以波內(nèi)側(cè)為基準(zhǔn)取8點(diǎn)進(jìn)行劃線，誤差不大于Imm;
②切邊用等離子切割機(jī)沿線外進(jìn)行切割，切割后的端口平直，無明顯缺陷；
i.坡口打磨等離子切割后的直邊應(yīng)用砂輪進(jìn)行打磨并坡口，同時(shí)去除切割外表面所有的金屬滴跡、溝痕等雜質(zhì)或缺陷，切割邊緣必須均勻光滑、無疏松物；j.定位點(diǎn)焊在坡口完成后的管口邊緣進(jìn)行分段定位點(diǎn)焊，分段間隔為IOOmm士 15mm ； 定位點(diǎn)焊時(shí)，4層管坯之間應(yīng)緊密貼合，必要時(shí)可用夾具將4層管坯夾緊后施焊；定位焊采用氬弧焊；
k.封口 波紋管在其兩端的坡口處，用U形橡膠條進(jìn)行密封保護(hù)，做好產(chǎn)品狀態(tài)標(biāo)記。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明的伸縮節(jié)采用不銹鋼波紋管水封系統(tǒng)與橡膠填料水封系統(tǒng)構(gòu)成雙重水封的套筒式雙向伸縮節(jié)， 該兩個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)均能滿足強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性、變形疲勞壽命及密封性的要求。其波紋管本身強(qiáng)度能承受引水管的內(nèi)壓，波紋管的特性能補(bǔ)償伸縮節(jié)所在管道的軸向和橫向的位移，解決了廠壩之間一次性地質(zhì)變位及壓力鋼管因安裝焊接應(yīng)力、水頭壓力和四季水流溫差產(chǎn)生的順?biāo)飨蚝蛷较蛭灰蒲a(bǔ)償問題。波紋管外側(cè)設(shè)有保護(hù)外套管，確保波紋管的使用壽命。在波紋管內(nèi)側(cè)設(shè)有導(dǎo)流筒，減少流阻。橡膠填料水封系統(tǒng)構(gòu)成第二道壓力密封，其密封橡膠圈中有遇水膨脹橡膠圈，密封性能好。而且橡膠圈的內(nèi)孔側(cè)粘復(fù)聚四氟乙烯薄膜，以減少運(yùn)動(dòng)阻力。為防止因阻尼不同而引起單側(cè)波紋管位移過大。伸縮節(jié)沿圓周方向上下游間設(shè)有雙向限位裝置。本發(fā)明中給出的關(guān)鍵零件超大口徑波紋管的制作工藝，能確保高質(zhì)量可靠地制成該超大口徑波紋管。


圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的外形示意圖。圖2是圖1中A— A處的剖視圖。圖3為圖2中波紋管處的三維局部結(jié)構(gòu)圖。圖4為圖2的三維局部剖視圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例結(jié)合附圖詳述如下
實(shí)施例1 參見圖1和圖2，本水電站超大口徑引水壓力鋼管伸縮裝置，包括一根中間管2及其前后端的伸縮節(jié)5、4，所述的前后端的伸縮節(jié)5、4結(jié)構(gòu)相同，均為波紋管水封聯(lián)橡膠填料水封雙重結(jié)構(gòu)的波紋伸縮節(jié)，該波紋管水封聯(lián)橡膠填料水封雙重結(jié)構(gòu)的波紋伸縮節(jié)是不銹鋼波紋管水封系統(tǒng)與橡膠填料水封系統(tǒng)構(gòu)成雙重水封的套筒式雙向伸縮節(jié)。實(shí)施例2 本實(shí)施例與實(shí)施例1基本相同，特別之處如下所述的不銹鋼波紋管水封系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是所述的中間管2的兩端分別連接兩個(gè)波紋管19的一端，兩個(gè)波紋管19的另一端分別連接兩個(gè)端管，該兩個(gè)端管為一個(gè)上游端管1和一個(gè)下游端管3。所述的波紋管 19為薄壁結(jié)構(gòu)，由2 6層，壁厚為1 2mm的U形不銹鋼薄板構(gòu)成，波高為90mm 110mm， 波紋數(shù)為2 3個(gè)。所述的波紋管19外側(cè)兩波紋間，設(shè)置一個(gè)波紋加強(qiáng)環(huán)18，該波紋加強(qiáng)環(huán)18的內(nèi)孔邊緣呈半圓形而與波紋管19的波谷相抵觸。實(shí)施例3 參見圖2和圖3，本實(shí)施例與實(shí)施例2基本相同，特別之處如下所述的中間管2兩端部外側(cè)各焊接一個(gè)加強(qiáng)環(huán)9。所述的兩個(gè)波紋管19外側(cè)各有一個(gè)保護(hù)外套管，該保護(hù)外套管是一個(gè)外套管8的一端通過一個(gè)外側(cè)端環(huán)7和肋板6分別與上游端管1 和下游端管3焊接成一體，外套管8的另一端焊接一個(gè)內(nèi)側(cè)端環(huán)10，內(nèi)側(cè)端環(huán)10的內(nèi)孔與中間管2滑配，兩個(gè)保護(hù)外套管分別將兩個(gè)波紋管19、波紋加強(qiáng)環(huán)18和加強(qiáng)環(huán)9包容在其內(nèi)腔中。所述的中間管2的兩端內(nèi)壁與上、下游端管1、3內(nèi)壁之間各有一個(gè)導(dǎo)流筒20，兩導(dǎo)流筒20的一端與中間管2或上游端管1焊接，另一端呈懸臂而分別與中間管2或下游端管3內(nèi)壁滑配。所述的導(dǎo)流筒20與中間管2或上游端管1焊接的環(huán)焊縫上，沿圓周設(shè)置了 80 100塊阻裂板21，該阻裂板21厚度為8 12mm，呈橢圓形，其長軸為100 120mm，短軸為60 80mm。實(shí)施例4 參見圖2，本實(shí)施例與實(shí)施例3基本相同，特別之處如下所述的橡膠填料水封系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是一個(gè)與所述內(nèi)側(cè)端環(huán)10固定連接成一體的填料套管組件通過螺栓螺母連接一個(gè)壓圈組件，在中間管2外壁、內(nèi)側(cè)端環(huán)10外壁、填料套管組件內(nèi)壁和壓圈組件端壁間形成的環(huán)形腔中安置一個(gè)橡膠組件7。所述的填料套管組件的結(jié)構(gòu)是內(nèi)側(cè)端環(huán)10 焊接一個(gè)填料套管12，該填料套管12上焊接一個(gè)法蘭圈13，該法蘭圈13通過周向均布的加強(qiáng)筋板11與內(nèi)側(cè)端環(huán)10焊接，法蘭圈13上周向均布螺栓穿孔；所述的壓圈組件的結(jié)構(gòu)是中間管2外壁上滑配一個(gè)壓圈14，該壓圈14中部焊接一個(gè)連接環(huán)16，該連接環(huán)16上周向均布的螺栓穿孔與法蘭圈13上的螺栓穿孔項(xiàng)對(duì)應(yīng)，通過螺栓和螺母實(shí)現(xiàn)連接環(huán)16與法蘭圈13的可調(diào)連接；所述橡膠組件17是由多個(gè)橡膠圈并列構(gòu)成，即為普通橡膠圈遇水膨脹橡膠圈和普通橡膠圈三段并列組合構(gòu)成；這些橡膠圈的內(nèi)孔側(cè)粘有聚四氟乙烯薄膜。實(shí)施例5 參見圖4，本實(shí)施例與實(shí)施例3基本相同，特別之處如下所述的中間管 2前后端的伸縮節(jié)5、4之間設(shè)置有雙向限位裝置，該雙向限位裝置的結(jié)構(gòu)是在中間管2兩端的外套管8上各周向均布多個(gè)推桿連接座22，中間管2中部周向均布安裝兩個(gè)相對(duì)的推桿支承板23，推桿連接座22與推桿支承板23之間連接一根限位推桿M，該限位推桿M與推桿連接座22之間通過限位調(diào)節(jié)螺母25可調(diào)位連接，兩個(gè)相對(duì)的推桿支承板23之間安置一塊限位擋塊沈。實(shí)施例6 參見圖1、圖2、圖3和圖4，本本水電站超大口徑引水壓力鋼管伸縮裝置應(yīng)用于向家壩水電站單機(jī)容量800MW，是目前國內(nèi)最大容量的水力發(fā)電裝置。為適應(yīng)廠、 壩間不均勻變形，在各引水鋼管末端、廠房上游邊墻處設(shè)有Φ12200波紋伸縮節(jié)。設(shè)計(jì)內(nèi)水壓力1.5MPii，橡膠填料水封與波紋管之間的外水壓力0.75 MPa，順?biāo)鞒樽畲笙鄬?duì)位移 y=20，徑向最大相對(duì)位移y=13，最大位移循環(huán)次數(shù)大于1000次。為保證水電站的安全可靠，本發(fā)明裝置中的波紋伸縮節(jié)采用“波紋管水封+橡膠填料水封”雙重結(jié)構(gòu)方案，即結(jié)構(gòu)型式為不銹鋼波紋管水封+橡膠填料水封系統(tǒng)雙重水封的套筒式雙向伸縮節(jié)。要求伸縮節(jié)的波紋管系統(tǒng)和套筒填料部分均滿足強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性、 變形疲勞壽命及密封性能的設(shè)計(jì)條件。A.波紋管水封系統(tǒng)
波紋管根據(jù)國際GB/T12777-2008和美國《EJMA》標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)為復(fù)式自由型(GB/ T12777-2008中4. 1. 2條)，即由中間管所連接的兩個(gè)波紋管及端管組成。每個(gè)波紋管為薄壁(每層為1. 5m/m壁厚)，多層(實(shí)際為4層)，加強(qiáng)U型結(jié)構(gòu)，波紋材料為SUS304不銹鋼。波高為100m/m，波距為100m/m，波紋數(shù)為2個(gè)。波紋管本身強(qiáng)度能承受引水管的內(nèi)壓；同時(shí)由于波紋的特性，能補(bǔ)償波紋伸縮節(jié)兩端管道的軸向和橫向的位移。這樣解決廠和壩之間一次性地質(zhì)變位及壓力鋼管因安裝焊接應(yīng)力，水頭壓力和四季水流溫差產(chǎn)生的順?biāo)飨蚝蛷较蛭灰蒲a(bǔ)償問題。 B.在波紋管外側(cè)，上、下游各設(shè)置一個(gè)加強(qiáng)的保護(hù)外套管，這個(gè)外套管同時(shí)也是第
9二道水封(即橡膠填料水封)的壓力邊界和支承座。為了保護(hù)波紋管，并減少波紋管段內(nèi)表面對(duì)水流流動(dòng)的影響，在上、下游波紋管段的鋼管內(nèi)側(cè)各設(shè)置一個(gè)與壓力鋼管內(nèi)表面齊平的導(dǎo)流筒，減少流阻。橡膠填料水封是當(dāng)波紋管水封一旦發(fā)生泄漏時(shí)，才作為第二道壓力密封邊界起作用的。密封墊料采用組合橡膠(即普通橡膠+遇水膨脹橡膠+普通橡膠等三段組合)，而且這些橡膠的內(nèi)孔側(cè)貼復(fù)聚四氟乙烯薄膜以減少運(yùn)動(dòng)阻力。C.為防止因阻尼不同而引起單側(cè)波紋管位移過大，伸縮節(jié)沿園周圍方向上、下游各設(shè)置雙向限位裝置。同時(shí)，為便于檢測波紋管泄漏情況，外套管底部設(shè)信號(hào)孔。目前，該波紋管伸縮節(jié)已分別于2010年6月和10月通過設(shè)計(jì)審查和型式試驗(yàn)(含壓力試驗(yàn)和帶壓疲勞試驗(yàn))，最近將進(jìn)入安裝階段。實(shí)施例七本水電站超大口徑引水壓力鋼管伸縮裝置中的超大口徑波紋管的制備方法的具體步驟為
1.計(jì)算下料尺寸
①周長因考慮到旋壓成形時(shí)波紋管口徑會(huì)產(chǎn)生收縮，因此外層周長計(jì)算時(shí)要放余量，一般直徑放大10，以后每只內(nèi)層周長差考慮為11，因此，周長尺寸為 38435/38424/38413/38402。②料長旋壓方法單波料長計(jì)算方法為，2H+T，H為波高，T為軋輥厚度，軋輥厚度是依據(jù)波距而定，波距為100，因此，軋輥厚度選定為50，因波高為100，所以1波料長為 250，另外二端有接口長度及工藝余量，一般每端取長度100。因此總料長為 100+250X2+100=700
2.下料
①下料尺寸38435/38424/38413/38402 X 700 XI. 5。②每只筒體考慮一條焊縫，因此原料采用1. 5 X 700 X 40M卷帶。③下料時(shí)先將卷帶料拉直，再按上述尺寸劃線，注意保證對(duì)角線，再按劃線剪裁。3.自動(dòng)焊
①波紋管縱縫焊接前先進(jìn)行焊接工藝評(píng)定。②焊接前準(zhǔn)備坡口及間隙坡口為I型，間隙為0+°1錯(cuò)邊對(duì)口錯(cuò)邊量應(yīng)小于0.Io I j坡口清理焊接前應(yīng)將坡口內(nèi)外側(cè)各50范圍內(nèi)的
水、油、污等雜質(zhì)清理干凈，并應(yīng)充分干燥。③焊接參數(shù)
焊接采用自動(dòng)氬弧焊，不填充焊絲，推薦焊接參數(shù)如下
直流正接，電流90 120A，電壓12 15V ；焊接速度10 15cm/min ；鎢極直徑Φ 1. 6， 氬氣流量6 10L/min，雙面保護(hù)。4.探傷
①焊縫 PT100%，符合 GB/T12777-2008 中 5. 5. 1. 2 規(guī)定。②焊縫探傷合格后進(jìn)行酸洗鈍化處理。5.鑲套
①套合前應(yīng)檢查各層管坯表面無任何缺陷及污物。
②應(yīng)從外向內(nèi)一層一層套合，套合時(shí)應(yīng)用木錘沿周圍輕輕敲擊外層管坯，使其和內(nèi)層管坯均勻貼合。③套合時(shí)4層管坯的縱焊縫應(yīng)沿圓周方向均勻錯(cuò)開，最小間距應(yīng)大于1M。6.裝擋圈
①管坯二端裝擋圈是旋壓成形的必要條件，目的是增強(qiáng)管坯的支撐力，避免管坯在旋壓過程中起皺。②撐圈采用10#槽鋼，裝在管坯內(nèi)徑處，尺寸應(yīng)考慮與管坯內(nèi)徑2mm間隙，橢圓度要保證小于20mm，與管坯的連接方法為手工氬弧焊，見圖
7.旋壓成形
①在管坯外表面按料長100+250X2+100進(jìn)行劃線。②將管坯裝進(jìn)設(shè)備，校正托輥距離，保證筒體與下輥距離10 15mm。③從上面波開始起旋，每次壓下量5 7mm，上輥在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)同時(shí)左右移動(dòng)，以保證一波料長范圍內(nèi)都獲得擴(kuò)徑，下輥相應(yīng)同時(shí)軸向壓縮，重復(fù)以上動(dòng)作，直至第1波達(dá)到波形尺寸要求。 對(duì)第1波邊接口進(jìn)行擴(kuò)徑或收縮旋壓，以獲得標(biāo)準(zhǔn)外周長尺寸。⑤第2波的旋壓按第③條進(jìn)行，并對(duì)另一端接口進(jìn)行擴(kuò)徑或收縮旋壓。⑥對(duì)波距進(jìn)行修正，以保證2波有效波長。8.切邊
①劃線成形后波紋管，在經(jīng)水平檢驗(yàn)過的平臺(tái)上以自然狀態(tài)放置，在圓周方向上以波內(nèi)側(cè)為基準(zhǔn)取8點(diǎn)進(jìn)行劃線，誤差不大于1mm。②切邊用等離子切割機(jī)沿線外進(jìn)行切割，切割后的端口平直，無明顯缺陷。9.坡口打磨
等離子切割后的直邊應(yīng)用砂輪進(jìn)行打磨并坡口，同時(shí)去除切割外表面所有的金屬滴跡、溝痕等雜質(zhì)或缺陷，切割邊緣必須均勻光滑、無疏松物。10.定位點(diǎn)焊
在坡口完成后的管口邊緣進(jìn)行分段定位點(diǎn)焊，分段間隔為IOOmm士 15mm。定位點(diǎn)焊時(shí)， 4層管坯之間應(yīng)緊密貼合，必要時(shí)可用夾具將4層管坯夾緊后施焊。定位焊采用氬弧焊。11.封口
波紋管在其兩端的坡口處，用U形橡膠條進(jìn)行密封保護(hù)，做好產(chǎn)品狀態(tài)標(biāo)記。12.檢驗(yàn)
①由專職檢驗(yàn)員用合格的檢測工具進(jìn)行測量。②檢測項(xiàng)目接口及波谷外周長、波高、波距、外表。
權(quán)利要求
1.一種水電站超大口徑引水壓力鋼管伸縮裝置，包括一根中間管(2)及其前后端的伸縮節(jié)(5、4)，其特征在于所述的前后端的伸縮節(jié)(5、4)結(jié)構(gòu)相同，均為波紋管水封聯(lián)橡膠填料水封雙重結(jié)構(gòu)的波紋伸縮節(jié)，該波紋管水封聯(lián)橡膠填料水封雙重結(jié)構(gòu)的波紋伸縮節(jié)是不銹鋼波紋管水封系統(tǒng)與橡膠填料水封系統(tǒng)構(gòu)成雙重水封的套筒式雙向伸縮節(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水電站超大口徑引水壓力鋼管伸縮裝置，其特征在于所述的不銹鋼波紋管水封系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是所述的中間管(2)的兩端分別連接兩個(gè)波紋管(19)的一端，兩個(gè)波紋管(19)的另一端分別連接兩個(gè)端管，該兩個(gè)端管為一個(gè)上游端管(1)和一個(gè)下游端管(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水電站超大口徑引水壓力鋼管伸縮裝置，其特征在于所述的波紋管(19)為薄壁結(jié)構(gòu)，由2 6層，壁厚為1 2mm的U形不銹鋼薄板構(gòu)成，波高為 90mm 110mm，波紋數(shù)為2 3個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水電站超大口徑引水壓力鋼管伸縮裝置，其特征在于所述的波紋管(19)外側(cè)兩波紋間，設(shè)置一個(gè)波紋加強(qiáng)環(huán)(18)，該波紋加強(qiáng)環(huán)(18)的內(nèi)孔邊緣呈半圓形而與波紋管(19)的波谷相接觸；所述的中間管(2)兩端部外側(cè)各焊接一個(gè)加強(qiáng)環(huán)(9); 所述的兩個(gè)波紋管(19)外側(cè)各有一個(gè)保護(hù)外套管，該保護(hù)外套管是一個(gè)外套管(8)的一端通過一個(gè)外側(cè)端環(huán)(7)和筋板(6)分別與上游端管(1)和下游端管(3)焊接成一體，外套管 (8)的另一端焊接一個(gè)內(nèi)側(cè)端環(huán)(10)，內(nèi)側(cè)端環(huán)(10)的內(nèi)孔與中間管(2)滑配，兩個(gè)保護(hù)外套管分別將兩個(gè)波紋管(19)、波紋加強(qiáng)環(huán)(18)和加強(qiáng)環(huán)(9)包容在其內(nèi)腔中。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水電站超大口徑引水壓力鋼管伸縮裝置，其特征在于所述的中間管(2)的兩端內(nèi)壁與上、下游端管(1、3)內(nèi)壁之間各有一個(gè)導(dǎo)流筒(20)，兩導(dǎo)流筒(20) 的一端與中間管(2 )或上游端管(1、3 )焊接，另一端呈懸臂而分別中間管(2 )或下游端管 (1、3)內(nèi)壁滑配。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的水電站超大口徑引水壓力鋼管伸縮裝置，其特征在于所述的導(dǎo)流筒(20)與中間管(2)或上、下游端管(1、3)焊接的環(huán)焊縫上，沿圓周設(shè)置了 80 100 塊阻裂板(21)，該阻裂板(21)厚度為8 12mm，呈橢圓形，其長軸為100 120mm，短軸為 60 80mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水電站超大口徑引水壓力鋼管伸縮裝置，其特征在于所述的橡膠填料水封系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是一個(gè)與所述內(nèi)側(cè)端環(huán)(10)固定連接成一體的填料套管組件通過螺栓螺母連接一個(gè)壓圈組件，在中間管(2)外壁、內(nèi)側(cè)端環(huán)(10)外壁、填料套管組件內(nèi)壁和壓圈組件端壁間形成的環(huán)形腔中安置一個(gè)橡膠組件(17)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的水電站超大口徑引水壓力鋼管伸縮裝置，其特征在于所述的填料套管組件的結(jié)構(gòu)是內(nèi)側(cè)端環(huán)(10)焊接一個(gè)填料套管(12)，該填料套管(12)上焊接一個(gè)法蘭圈(13)，該法蘭圈(13)通過周向均布的加強(qiáng)筋板(11)與內(nèi)側(cè)端環(huán)(10)焊接，法蘭圈(13)上周向均布螺栓穿孔；所述的壓圈組件的結(jié)構(gòu)是中間管(2)外壁上滑配一個(gè)壓圈 (14)，該壓圈(14)中部焊接一個(gè)連接環(huán)(16)，該連接環(huán)(16)上周向均布的螺栓穿孔與法蘭圈(13)上的螺栓穿孔項(xiàng)對(duì)應(yīng)，通過螺栓和螺母實(shí)現(xiàn)連接環(huán)(16)與法蘭圈(13)的可調(diào)連接； 所述橡膠組件(17)是由多個(gè)橡膠圈并列構(gòu)成，即為普通橡膠圈遇水膨脹橡膠圈和普通橡膠圈三段并列組合構(gòu)成；這些橡膠圈的內(nèi)孔側(cè)粘有聚四氟乙烯薄膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的水電站超大口徑引水壓力鋼管伸縮裝置，其特征在于所述的中間管(2)前后端的伸縮節(jié)(5、4)之間設(shè)置有雙向限位裝置，該雙向限位裝置的結(jié)構(gòu)是在中間管(2)兩端的外套管(8)上各周向均布多個(gè)推桿連接座(22)，中間管((2)中部周向均布安裝兩個(gè)相對(duì)的推桿支承板(23)，推桿連接座(22)與推桿支承板(23)之間連接一根限位推桿(24)，該限位推桿(24)與推桿連接座(22)之間通過限位調(diào)節(jié)螺母(25)可調(diào)位連接，兩個(gè)相對(duì)的推桿支承板(23)之間安置一塊限位擋塊(26)。
10.一種水電站超大口徑引水壓力鋼管伸縮裝置的波紋管的制造方法，用于制造根據(jù)權(quán)利要求所述的水電站超大口徑引水壓力鋼管伸縮裝置中的超大口徑波紋管，其特征在于該方法的具體工藝為計(jì)算下料尺寸； 下料； 自動(dòng)焊； 探傷； 鑲套； 裝擋圈； 旋壓成形； 切邊； 坡口打磨； 定位點(diǎn)焊； 封口。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的水電站超大口徑引水壓力鋼管伸縮裝置的制備方法，其特征在于所述各工藝步驟的具體步驟為a.計(jì)算下料尺寸①周長因考慮到旋壓成形時(shí)波紋管口徑會(huì)產(chǎn)生收縮，因此外層周長計(jì)算時(shí)要放余量， 直徑放大10，以后每只內(nèi)層周長差考慮為11 ；②料長旋壓方法單波料長計(jì)算方法為，2H+T，H為波高，T為軋輥厚度，軋輥厚度是依據(jù)波距而定；b.下料①下料尺寸根據(jù)周長、料長和厚度下料；②每只筒體考慮一條焊縫，原料采用1.5X700X40M卷帶；③下料時(shí)先將卷帶料拉直，再按上述尺寸劃線，注意保證對(duì)角線，再按劃線剪裁；c.自動(dòng)焊①波紋管縱縫焊接前先進(jìn)行焊接工藝評(píng)定；②焊接前準(zhǔn)備⑴坡口及間隙坡口為I型，間隙為0+°1⑵錯(cuò)邊對(duì)口錯(cuò)邊量應(yīng)小于0. 15⑶坡口清理焊接前應(yīng)將坡口內(nèi)外側(cè)各50范圍內(nèi)的水、油、污等雜質(zhì)清理干凈，并應(yīng)充分干燥；③焊接參數(shù)焊接采用自動(dòng)氬弧焊，不填充焊絲，推薦焊接參數(shù)如下直流正接，電流 90 120A，電壓12 15V ；焊接速度10 15cm/min ；鎢極直徑Φ1. 6，氬氣流量6 IOL/ min，雙面保護(hù)；d.探傷①焊縫PT100%，符合 GB/T12777-2008 中 5. 5. 1. 2 規(guī)定；②焊縫探傷合格后進(jìn)行酸洗鈍化處理；e.鑲套①套合前應(yīng)檢查各層管坯表面無任何缺陷及污物；②應(yīng)從外向內(nèi)一層一層套合，套合時(shí)應(yīng)用木錘沿周圍輕輕敲擊外層管坯，使其和內(nèi)層管坯均勻貼合；③套合時(shí)4層管坯的縱焊縫應(yīng)沿圓周方向均勻錯(cuò)開，最小間距應(yīng)大于IM；f.裝擋圈①管坯二端裝擋圈是旋壓成形的必要條件，目的是增強(qiáng)管坯的支撐力，避免管坯在旋壓過程中起皺；②撐圈采用10#槽鋼，裝在管坯內(nèi)徑處，尺寸應(yīng)考慮與管坯內(nèi)徑2mm間隙，橢圓度要保證小于20mm，與管坯的連接方法為手工氬弧焊；g.旋壓成形①在管坯外表面按料長100+250X2+100進(jìn)行劃線；②將管坯裝進(jìn)設(shè)備，校正托輥距離，保證筒體與下輥距離10 15mm；③從上面波開始起旋，每次壓下量5 7mm，上輥在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)同時(shí)左右移動(dòng)，以保證一波料長范圍內(nèi)都獲得擴(kuò)徑，下輥相應(yīng)同時(shí)軸向壓縮，重復(fù)以上動(dòng)作，直至第1波達(dá)到波形尺寸要求；④對(duì)第1波邊接口進(jìn)行擴(kuò)徑或收縮旋壓，以獲得標(biāo)準(zhǔn)外周長尺寸；⑤第2波的旋壓按第③條進(jìn)行，并對(duì)另一端接口進(jìn)行擴(kuò)徑或收縮旋壓；⑥對(duì)波距進(jìn)行修正，以保證2波有效波長；h.切邊①劃線成形后波紋管，在經(jīng)水平檢驗(yàn)過的平臺(tái)上以自然狀態(tài)放置，在圓周方向上以波內(nèi)側(cè)為基準(zhǔn)取8點(diǎn)進(jìn)行劃線，誤差不大于Imm;②切邊用等離子切割機(jī)沿線外進(jìn)行切割，切割后的端口平直，無明顯缺陷；i.坡口打磨等離子切割后的直邊應(yīng)用砂輪進(jìn)行打磨并坡口，同時(shí)去除切割外表面所有的金屬滴跡、溝痕等雜質(zhì)或缺陷，切割邊緣必須均勻光滑、無疏松物；j.定位點(diǎn)焊在坡口完成后的管口邊緣進(jìn)行分段定位點(diǎn)焊，分段間隔為IOOmm士 15mm ； 定位點(diǎn)焊時(shí)，4層管坯之間應(yīng)緊密貼合，必要時(shí)可用夾具將4層管坯夾緊后施焊；定位焊采用氬弧焊；k.封口 波紋管在其兩端的坡口處，用U形橡膠條進(jìn)行密封保護(hù)，做好產(chǎn)品狀態(tài)標(biāo)記。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種水電站超大口徑引水壓力鋼管伸縮裝置及其波紋管的制備方法。它包括一根中間管及其前后端的伸縮節(jié)，所述的前后端的伸縮節(jié)結(jié)構(gòu)相同，均為波紋管水封聯(lián)橡膠填料水封雙重結(jié)構(gòu)的波紋伸縮節(jié)，該波紋管水封聯(lián)橡膠填料水封雙重結(jié)構(gòu)的波紋伸縮節(jié)是不銹鋼波紋管水封系統(tǒng)與橡膠填料水封系統(tǒng)構(gòu)成雙重水封的套筒式雙向伸縮節(jié)。該方法的工藝流程為計(jì)算下料尺寸→下料→自動(dòng)焊→探傷→鑲套→裝擋圈→旋壓成形→切邊→坡口打磨→定位點(diǎn)焊→封口→檢驗(yàn)。本發(fā)明能滿足大容量水力發(fā)電裝置中壩間引水壓力鋼管的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性、變形疲勞壽命及密封性的要求。
文檔編號(hào)B21C37/06GK102297309SQ20111022383
公開日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2011年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月5日
發(fā)明者婁一峰, 徐韋, 陸鳴, 陳叔剛, 馬力維, 鮑樂 申請(qǐng)人:上海永鑫波紋管有限公司