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        雙坡高頸鍛造法蘭在鋼管塔中的應(yīng)用分析

        2019-08-02 08:49:06王恩來
        中小企業(yè)管理與科技 2019年17期
        關(guān)鍵詞:焊縫

        1 鋼管塔節(jié)點(diǎn)連接設(shè)計(jì)

        鋼管塔節(jié)點(diǎn)種類繁多,受力和構(gòu)造復(fù)雜,加工質(zhì)量要求高[1]。鋼管塔的節(jié)點(diǎn)x形式主要有對接節(jié)點(diǎn)、交叉節(jié)點(diǎn)和復(fù)雜節(jié)點(diǎn)三種,根據(jù)鐵塔部位不同進(jìn)行細(xì)分類別,如表1所示。

        表1 節(jié)點(diǎn)型式

        由上表可知,鋼管塔節(jié)點(diǎn)連接方式主要有法蘭連接、相貫焊接或插板連接等基本方式。對于對接節(jié)點(diǎn),一般均采用法蘭連接方式;而對于交叉節(jié)點(diǎn)既可以采用相貫焊接,也可以采用插板連接[2]。

        2 法蘭連接

        法蘭是軸與軸之間相互連接的零件,用于管端之間的連接;法蘭連接,是指由法蘭、墊片及螺栓三者相互連接作為一組組合密封結(jié)構(gòu)的可拆連接。法蘭因其結(jié)構(gòu)合理、傳力可靠、使用效率高、維修方便及成本底等因素使其成為鋼管塔中最常用的連接形式[3]。

        通常的鋼管塔法蘭連接可分為柔性法蘭、有勁法蘭和高頸鍛造法蘭三種不同形式。柔性法蘭可減少焊接工作量,安裝方便,法蘭盤的平整度也更容易得到保證,但柔性法蘭由于沒有加勁肋,受力后法蘭變形較大,且螺栓受力復(fù)雜。當(dāng)要求施工方便、結(jié)構(gòu)外形美觀以及結(jié)構(gòu)變形及建筑物撓度要求不高的結(jié)構(gòu),可以采用無加勁肋的柔性法蘭。有勁法蘭在法蘭盤上焊有許多加勁肋,法蘭剛度大,受力后法蘭變形小,螺栓受力簡單,但是焊接工作量大,且不容易保證焊縫質(zhì)量,同時施工較無勁法蘭更加復(fù)雜。高頸鍛造法蘭綜合了傳統(tǒng)的有勁法蘭和柔性法蘭兩者的優(yōu)點(diǎn),它不但具有有勁法蘭的受力剛度大、變形小的特點(diǎn),同時還像柔性法蘭那樣便于工廠加工及現(xiàn)場安裝,在國外,如英國和美國,尤其日本不僅在跨越塔上應(yīng)用,即使是常規(guī)電壓等級鋼管塔也很常見,在國內(nèi)高電壓等級線路中已大量使用,技術(shù)條件成熟。

        高頸鍛造法蘭的型式有對焊法蘭和平焊法蘭[4]。對焊法蘭一般采用鍛件或鍛軋工藝制成,僅有一條對接焊縫,焊接量小,焊縫應(yīng)經(jīng)超聲波探傷,無分層缺陷即可,只要焊接工藝得當(dāng),焊接質(zhì)量容易保證。平焊法蘭是指與容器或管道采用角焊縫連接的一種法蘭。結(jié)構(gòu)簡單,用材省,有兩條角焊縫,焊接量大,焊縫質(zhì)量不易控制。且兩條角焊縫離開較遠(yuǎn),實(shí)際受力不均勻,密封性差。因此優(yōu)先考慮高頸鍛造對焊法蘭。

        單坡度高頸鍛造對焊法蘭由于頸部截面最小,會成為整個法蘭的薄弱部位。而雙坡度高頸鍛造對焊法蘭在焊縫內(nèi)外側(cè)均有一定坡度,有利于荷載的傳遞和擴(kuò)散,在一定程度上避免了該問題,并且其剛度也較單坡度高頸鍛造對焊法蘭大,有利于法蘭的保持整體剛性,使得螺栓傳力均勻,減少螺栓個數(shù)。鋼管塔推薦采用雙坡度高頸鍛造對焊法蘭。

        3 雙坡高頸鍛造對焊法蘭的受力特性

        雙坡高頸鍛造對焊法蘭雖然沒有傳統(tǒng)有勁法蘭那樣的加勁肋,但其受力特征接近于傳統(tǒng)的有勁法蘭。雙坡高頸鍛造對焊法蘭在拉力荷載的作用下,通過法蘭徑直接將拉力傳遞給法蘭板,但法蘭板較厚,具有足夠的剛度,能夠直接將拉力傳遞給螺栓,法蘭盤邊緣不會產(chǎn)生撬力,但法蘭盤邊緣將會脫開,節(jié)點(diǎn)的脫開間隙主要是由螺栓有限的應(yīng)變引起的。整個節(jié)點(diǎn)的相對變形較小,國內(nèi)輸電線路鋼管塔主材接頭的節(jié)點(diǎn)連接完全適用。

        4 雙坡高頸鍛造法蘭承載力影響因素分析

        通過雙坡高頸鍛造法蘭受力機(jī)理分析可知,影響其承載力的主要參數(shù)有:法蘭板厚、頸高、頸寬、頸坡度等,當(dāng)設(shè)計(jì)鍛造法蘭承載力不滿足使用要求時,可以根據(jù)以下原則來調(diào)整法蘭參數(shù)進(jìn)而提高節(jié)點(diǎn)承載力:

        ①在有限坡度范圍內(nèi),當(dāng)法蘭頸根部和頂部寬度為定值時,法蘭頸越高,其剛度越大,上下法蘭越容易脫開,法蘭盤自身的旋轉(zhuǎn)越小,但是此影響較小。

        ②在有限坡度范圍內(nèi),當(dāng)法蘭頸頂部寬度和頸高為定值時,法蘭頸根部寬度越大,法蘭越容易脫離,法蘭盤自身的旋轉(zhuǎn)越小。

        ③法蘭盤厚度是決定上下法蘭最終是否脫開的最主要影響因素,厚度越大,法蘭越容易脫開,而且法蘭盤自身的旋轉(zhuǎn)越小。

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