一种钢制渐变段瓦片分割结构的制作方法

1.本实用新型属于水利水电工程技术领域，具体涉及一种钢制渐变段瓦片分割结构。


背景技术：

2.钢制渐变段(方变圆或圆变方)是水电站输水系统的主要组成部分，在国内外大中型常规和抽水蓄能电站中得以广泛应用。由于其为异形结构，构造较复杂，制造难度较大，瓦片制造分割结构是钢制渐变段(方变圆或圆变方)制造的一个关键环节，瓦片分割的合理性直接关系到钢制渐变段(方变圆或圆变方)的结构受力、制造难度及材料使用合理性等多方面。现有的瓦片分割结构制造钢制渐变段时，加工对母材性能的影响较大，制造焊接难度较高。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种改善钢制渐变段受力条件，减小或避免加工对母材性能的影响，降低制造焊接难度，合理利用钢材的钢制渐变段(方变圆或圆变方)瓦片分割结构。
4.本实用新型采用的技术方案如下：
5.本实用新型提供一种钢制渐变段瓦片分割结构，钢制渐变段的一端为圆形断面，另一端为矩形断面；从圆形断面到矩形断面之间，依次设置n道第一类管壁环缝(1)和一道第二类管壁环缝(2)，从而将钢制渐变段分割为n+2节管节，其中，圆形断面到第一道第一类管壁环缝(1)之间形成第一管节；第一道第一类管壁环缝(1)和第二道第一类管壁环缝(1)之间形成第二管节；依此类推，第n道第一类管壁环缝(1)和第二类管壁环缝(2)之间形成第n+1管节；第二类管壁环缝(2)和矩形断面之间形成第n+2管节；
6.对于第一管节到第n+1管节中的每个管节，均在管节表面沿周向设置四道第一类管壁纵缝(3)；其中，相邻管节的第一类管壁纵缝(3)交错设置；
7.对于第n+2管节，在第n+2管节表面沿周向设置四道第二类管壁纵缝(4)。
8.优选的，对于n道第一类管壁环缝(1)和一道第二类管壁环缝(2)，相邻管壁环缝间距大于等于下列各项和最大值：
①
10倍管壁厚度，
②
500m m。
9.优选的，对于属于同一管节的第一类管壁纵缝(3)，相邻的第一类管壁纵缝(3)的弧线距离同时满足大于300mm和大于10倍管壁厚度；
10.对于相邻管节的第一类管壁纵缝(3)，相邻管节的第一类管壁纵缝(3)的弧线距离同时满足大于300mm和大于10倍管壁厚度。
11.优选的，所述第一类管壁环缝(1)由首尾相接的第1
‑
1圆弧线、第1
‑
1直线段、第1
‑
2圆弧线、第1
‑
2直线段、第1
‑
3圆弧线、第1
‑
3直线段、第1
‑
4圆弧线和第1
‑
4直线段形成；第1
‑
1圆弧线和第1
‑
1直线段的衔接部位为第一道第一类管壁纵缝(3)的端点，第1
‑
2圆弧线和第1
‑
2直线段的衔接部位为第二道第一类管壁纵缝(3)的端点，第1
‑
3圆弧线和第1
‑
3直线段的
衔接部位为第三道第一类管壁纵缝(3)的端点，第1
‑
4圆弧线和第1
‑
4直线段的衔接部位为第四道第一类管壁纵缝(3)的端点，由此形成四道第一类管壁纵缝(3)。
12.优选的，相邻第二类管壁纵缝(4)的弧线距离同时满足大于300mm和大于10倍管壁厚度。
13.优选的，第二类管壁环缝(2)由首尾相接的第2
‑
1圆弧线、第2
‑
1直线段、第2
‑
2圆弧线、第2
‑
2直线段、第2
‑
3圆弧线、第2
‑
3直线段、第2
‑
4圆弧线和第2
‑
4直线段形成；第2
‑
1圆弧线的中点部位为第一道第二类管壁纵缝(4)的端点，第2
‑
2圆弧线的中点部位为第二道第二类管壁纵缝(4)的端点，第2
‑
3圆弧线的中点部位为第三道第二类管壁纵缝(4)的端点，第2
‑
4圆弧线的中点部位为第四道第二类管壁纵缝(4)的端点，由此形成四道第二类管壁纵缝(4)。
14.本实用新型提供的一种钢制渐变段瓦片分割结构具有以下优点：
15.本实用新型可以有效地解决钢制渐变段(方变圆或圆变方)制造过程中瓦片分割问题；本实用新型钢制渐变段(方变圆或圆变方)瓦片分割结构可以改善渐变段受力条件，减小或避免加工对母材性能的影响，降低制造焊接难度，合理利用钢材，节约工程投资，可广泛应用于水利水电工程钢制渐变段(方变圆或圆变方)中。
附图说明
16.图1为本实用新型的钢制渐变段(方变圆或圆变方)瓦片分割结构展开图；
17.图2为本实用新型的钢制渐变段(方变圆或圆变方)瓦片分割结构立视图；
18.图3为本实用新型的钢制渐变段(方变圆或圆变方)瓦片分割结构俯视图；
19.图4为本实用新型的钢制渐变段(方变圆或圆变方)瓦片分割结构三维图。
20.图中：
[0021]1‑‑‑
第一类管壁环缝；2
‑‑‑
第二类管壁环缝；3
‑‑‑
第一类管壁纵缝；4
‑‑‑
第二类管壁纵缝。
具体实施方式
[0022]
为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0023]
本实用新型提供一种钢制渐变段瓦片分割结构，本实用新型可以有效地解决钢制渐变段(方变圆或圆变方)制造过程中瓦片分割问题，避免加工对母材性能的影响，降低瓦片制造焊接难度，减少钢材用量，缩短制造周期，钢制渐变段(方变圆或圆变方)结构受力合理，体型满足要求，可广泛地应用于水利水电工程中。
[0024]
参考图1
‑
图4，钢制渐变段瓦片分割结构为：钢制渐变段的一端为圆形断面，另一端为矩形断面；钢制渐变段可以为方形变圆形渐变段，也可以为圆形变方形渐变段。从圆形断面到矩形断面之间，依次设置n道第一类管壁环缝1和一道第二类管壁环缝2，从而将钢制渐变段分割为n+2节管节，其中，n为大于等于1的整数，例如，n为1、2、3等；因此，本技术中，第一类管壁环缝1为至少一道，第二类管壁环缝2只设置一道；
[0025]
圆形断面到第一道第一类管壁环缝1之间形成第一管节；第一道第一类管壁环缝1
和第二道第一类管壁环缝1之间形成第二管节；依此类推，第n道第一类管壁环缝1和第二类管壁环缝2之间形成第n+1管节；第二类管壁环缝2和矩形断面之间形成第n+2管节；
[0026]
对于第一管节到第n+1管节中的每个管节，均在管节表面沿周向设置四道第一类管壁纵缝3；其中，相邻管节的第一类管壁纵缝3交错设置；
[0027]
对于第n+2管节，在第n+2管节表面沿周向设置四道第二类管壁纵缝4。
[0028]
其中：
[0029]
对于属于同一管节的四道第一类管壁纵缝3，其设置方式为：
[0030]
第一类管壁环缝1由首尾相接的第1
‑
1圆弧线、第1
‑
1直线段、第1
‑
2圆弧线、第1
‑
2直线段、第1
‑
3圆弧线、第1
‑
3直线段、第1
‑
4圆弧线和第1
‑
4直线段形成；第1
‑
1圆弧线和第1
‑
1直线段的衔接部位为第一道第一类管壁纵缝3的端点，第1
‑
2圆弧线和第1
‑
2直线段的衔接部位为第二道第一类管壁纵缝3的端点，第1
‑
3圆弧线和第1
‑
3直线段的衔接部位为第三道第一类管壁纵缝3的端点，第1
‑
4圆弧线和第1
‑
4直线段的衔接部位为第四道第一类管壁纵缝3的端点，由此形成四道第一类管壁纵缝3。
[0031]
对于属于第n+2管节的四道第二类管壁纵缝4，其设置方式为：
[0032]
第二类管壁环缝2由首尾相接的第2
‑
1圆弧线、第2
‑
1直线段、第2
‑
2圆弧线、第2
‑
2直线段、第2
‑
3圆弧线、第2
‑
3直线段、第2
‑
4圆弧线和第2
‑
4直线段形成；第2
‑
1圆弧线的中点部位为第一道第二类管壁纵缝4的端点，第2
‑
2圆弧线的中点部位为第二道第二类管壁纵缝4的端点，第2
‑
3圆弧线的中点部位为第三道第二类管壁纵缝4的端点，第2
‑
4圆弧线的中点部位为第四道第二类管壁纵缝4的端点，由此形成四道第二类管壁纵缝4。
[0033]
各缝具体符合以下参数要求：
[0034]
(1)对于n道第一类管壁环缝1和一道第二类管壁环缝2，相邻管壁环缝间距大于等于下列各项和最大值：
①
10倍管壁厚度，
②
500m m。
[0035]
(2)对于属于同一管节的第一类管壁纵缝3，相邻的第一类管壁纵缝3的弧线距离同时满足大于300mm和大于10倍管壁厚度；
[0036]
(3)对于相邻管节的第一类管壁纵缝3，相邻管节的第一类管壁纵缝3的弧线距离同时满足大于300mm和大于10倍管壁厚度。
[0037]
(4)相邻第二类管壁纵缝4的弧线距离同时满足大于300mm和大于10倍管壁厚度。
[0038]
下面以采用了本实用新型技术方案的某大型工程为例结合附图详细说明：在本实施例中，n＝1。
[0039]
某工程尾闸洞井座钢闸室上、下游布置钢制渐变段(方变圆或圆变方)与尾水支管相连接。渐变段采用钢板衬砌，壁厚为32mm，圆形断面内径为4.6m，矩形断面尺寸为4.6mx3.6m(高x宽)，长度为7m。
[0040]
顺水流方向，从圆形断面到矩形断面，设置一道第一类管壁环缝1和一道第二类管壁环缝2，将渐变段(方变圆或圆变方)分割为三节管节，其中：圆形断面到第一类管壁环缝1形成第一管节；第一类管壁环缝1到第二类管壁环缝2形成第二管节；第二类管壁环缝2到矩形断面形成第三管节；
[0041]
第一管节、第二管节和第三管节长度分别为2500mm、2500mm、2000mm。靠近圆形断面的两节管节，即：第一管节和第二管节均设置四道第一类管壁纵缝3，第一类管壁纵缝3设置在第一类管壁环缝1的圆弧面与平面衔接部位，将其所在的管节分割为四个瓦片，两两瓦
片规格相同，属于同一管节的相邻第一类管壁纵缝3的弧线距离大于320mm，相邻管节的第一类管壁纵缝3弧线距离大于320mm。
[0042]
靠近方形断面的管节，即第三管节设置四道第二类管壁纵缝4，第二类管壁纵缝4设置在第二类管壁环缝2的圆弧面中间部位，将第三管节分割为四个瓦片，两两瓦片规格相同，相邻第二类管壁纵缝4的弧线距离大于320mm。
[0043]
采用本实用新型提供的钢制渐变段瓦片分割结构，确定第一类管壁环缝1、第二类管壁环缝2、第一类管壁纵缝3和第二类管壁纵缝4的位置后，可将母材切割形成多个瓦片；然后，再将各个瓦片焊接，即形成最终制作到的钢制渐变段(方变圆或圆变方)；其中，各个环缝和纵缝的位置，即为制作得到的钢制渐变段的焊缝位置。
[0044]
通过采用本实用新型公开的上述技术方案，解决了钢制渐变段(方变圆或圆变方)制造过程中瓦片分割问题，改善渐变段受力条件，减小或避免加工对母材性能的影响，降低瓦片制造焊接难度，合理利用钢材，节约工程投资，满足电站运行要求。
[0045]
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本实用新型的保护范围。