专利名称：水轮机配水环管打压用半封闭箱型封头的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种水轮机配水环管打压用半封闭箱型封头。
背景技术：
水电站水轮机配水环管或分流管，多由厚钢板成型后焊接为螺旋状的蜗壳，容 量大，水压高，如哈萨克斯坦玛依纳水电站水轮机配水环管，内直径达M08mm，水压高达 97. 8Bar，封头堵板上承受的压力高达近5000吨，如此大压力下一般根据国家标准必须采 用冲压的封头进行水压试验，这样每个端口都需制作一个冲压封头，材料耗费大，成型困 难，如采用简单的附加强筋板的盲板做打压封头，打压时安全无法保证，很有可能出现安全 事故。
发明内容本实用新型的目的是提供一种水轮机配水环管打压用半封闭箱型封头，能够满足 配水环管高水压试验要求，并且结构简单可互换，制作方便，降低生产成本。为实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现水轮机配水环管打压用半封闭箱型封头，其特征在于，包括基板、环筒、拉筋，在基 板两侧分别同心设置2 3层环筒，基板与环筒之间设有拉筋。所述基板厚90 120mm，直径为最大配水环管管径+600 800mm。所述环筒高度400 500mm，同侧环筒间距350 500mm，环筒壁厚比与之匹配的 配水环管的壁厚厚4 8mm。所述环筒与基板的焊缝开“K”型坡口，焊缝全熔透。与现有技术相比，本实用新型的有益效果是1)在保证质量和安全的前提下，能 够满足配水环管高水压试验要求；幻一个半封闭箱型封头可用作四个不同配水环管端口 的打压堵板，结构简单可互换，节约了按标准制作冲压封头所需的可观的成型及材料费用， 大大降低了成本；3)也可用于类似大容量高水压试验的封头设计，实践证明安全、经济、有 效。
图1是本实用新型实施例结构示意图。图2是水轮机配水环管的一段示意图。图中1-基板2-环筒3-拉筋4-插管
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
作进一步说明见图2，是水轮机配水环管的一段示意图，由于一般整套配水环管分六段制作，每 个端口管径不同，插管4直径小，用盲板封住打压强度足够，可在两端封头焊好后，焊盲板。[0015]见图1，是本实用新型水轮机配水环管打压用半封闭箱型封头实施例结构示意图， 包括基板1、环筒2、拉筋3，在基板1两侧分别同心设置2 3层环筒2，基板1与环筒2之 间设有拉筋3。所述环筒2与基板1的焊缝开“K”型坡口，清根焊透。基于降低成本的原则，打压封头既可满足高水压状态下的高强度、高刚度要求，又 可用于不同管径，具体制作过程如下1)基板1利用IOOmm厚UT探伤合格钢板，直径为配水环管最大直径+600mm，可拼 接，拼接焊缝要求UT探伤合格，尤其是必须保证基板1与环筒2焊接范围UT探伤合格确保 焊缝强度不受母材缺陷影响。2)在基板的两侧分别安装两个环筒2，各筒径分别为六段配水环管不同端口管 径，使同一封头可用于不同段配水环管端口。原则确保同侧两环筒间距> 350mm，环筒壁厚 >与之同径的配水环管的壁厚，环筒高度500mm。环筒2均采用与之相连接的配水环管厚度 相同或略大的钢板，滚曲成型，筒径与配水环管径相符，保证两者相连接的焊缝有效厚度不 得小于配水环管本体厚度。3)拉筋3要用50-60mm厚钢板下料，高度450mm，使得环筒与不同段配水环管焊 接、切割时不伤及拉筋3。各环筒2与基板1和配水环管本体焊缝均采用“K”不对称坡口， 内小外大，外侧清根焊接，保证焊缝全熔透。便于操作，保证焊缝质量，最小尺寸环筒内拉筋 是“#”字分布，其余为“米”字分布。4)为保证足够的焊接强度，要求四个环筒2与基板1的焊缝开“K”型坡口，清根焊 接，焊后做UT探伤检查，保证全熔透；其它拉筋与基板和环筒的焊缝采用双面角焊缝，所有 焊缝交接处，必须采用连续焊接封闭好。5)对上述焊接好的封头，进行580士 10°C退火热处理，保证其足够的强度。6)理论校验，采用计算机SolidWorks2007软件COSMOSXpress设计分析向导，通过 压力试验三维模拟方法，验证此封头刚度和强度的安全状态。应力模拟结果反映出此种封 头结构承受IOMpa压力后，各部位应力分布及大小，最大应力为180Mpa，小于材料的屈服强 度220Mpa，安全系数为1. 223，说明此结构从强度上讲处于安全状态。形变模拟结果反映出 此种封头结构承受IOMpa压力后，各部位形变分布及大小，基板中心部位为变形最大区域， 变形量最大值为0. 643mm，宏观看变形量完全控制在安全状态。7)封头与配水管本体的组装焊接制作两个封头，配水环管两端的Φ2285和 ΦΜ08尺寸分别与封头上的相同尺寸环筒对应，将退火后的封头与相应的配水环管本体进 行组装，每段配水环管两端大口径先组装封头，从中间的插管4端口进入焊接两端封头与 配水环管内侧焊缝，内侧焊缝焊好后，再用IOOmm厚的盲板封堵插管4端口，三个端口外侧 焊缝可同时施焊。封头与配水环管外侧焊缝要求清根焊透。8)水压试验为保证操作者人身安全，水压试验时，配水环管两侧焊有此半封闭 箱体结构封头方向不得有人员通过，打压过程中如发现管内异常声响立即停止打压。实践 证明，按图样要求水压试验97. 8Bar,保压2小时后，再降至65. 2Bar,保压6小时，整个过程 封头的强度和刚度均安全可靠。停止打压后检查封头的焊缝质量和变形情况，均无明显变 化。两组配水环管共分12段水压试验，均安全一次合格。
权利要求1.水轮机配水环管打压用半封闭箱型封头，其特征在于，包括基板、环筒、拉筋，在基板 两侧分别同心设置2 3层环筒，基板与环筒之间设有拉筋。
2.根据权利要求1所述的水轮机配水环管打压用半封闭箱型封头，其特征在于，所述 基板厚90 120mm，直径为最大配水环管管径+600 800mm。
3.根据权利要求1或2所述的水轮机配水环管打压用半封闭箱型封头，其特征在于，所 述环筒高度400 500mm，同侧环筒间距350 500mm，环筒壁厚比与之匹配的配水环管的 壁厚厚4 8mm。
4.根据权利要求1所述的水轮机配水环管打压用半封闭箱型封头，其特征在于，所述 环筒与基板的焊缝开“K”型坡口，焊缝全熔透。
专利摘要本实用新型涉及一种水轮机配水环管打压用半封闭箱型封头，其特征在于，包括基板、环筒、拉筋，在基板两侧分别同心设置2～3层环筒，基板与环筒之间设有拉筋。所述基板厚90～120mm，直径为最大配水环管管径+600～800mm。所述环筒高度400～500mm，同侧环筒间距350～500mm，环筒壁厚比与之匹配的配水环管的壁厚厚4～8mm。所述环筒与基板的焊缝开“K”型坡口，焊缝全熔透。与现有技术相比，本实用新型的有益效果是1)能够满足配水环管高水压试验要求；2)一个半封闭箱型封头可用作四个不同配水环管端口的打压堵板，结构简单可互换，大大降低了成本；3)也可用于类似大容量高水压试验的封头设计。
文档编号F03B11/00GK201896693SQ20102065532
公开日2011年7月13日 申请日期2010年12月10日 优先权日2010年12月10日
发明者姜淑华, 李璟, 苗秋军, 郭宏侠 申请人:鞍钢重型机械有限责任公司