專利名稱：用于交流特高壓鋼管塔的法蘭和法蘭組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電力設(shè)備，尤其涉及一種用于交流特高壓鋼管塔的法蘭和法蘭組 件。
背景技術(shù)：
近年來，高電壓等級輸電線路的建設(shè)全面展開，隨著電壓等級的提高，鋼管塔在特高壓交流輸電線路中得到了前所未有的應(yīng)用。在特高壓交流輸電鐵塔中采用鋼管構(gòu)件，不但可以減小塔身風(fēng)載荷，提升承載力，還能充分均衡地發(fā)揮材料的性能，提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。鋼管塔主材的連接方式主要是法蘭連接，法蘭連接形式種類繁多，在鋼管塔上的應(yīng)用主要是有勁法蘭(剛性法蘭)和無勁法蘭(柔性法蘭)。圖1和圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)的有勁法蘭的結(jié)構(gòu)。具體地，圖1是有勁法蘭的縱剖面圖，圖2是有勁法蘭的俯視圖。如圖所示，有勁法蘭包括具有多個螺栓孔5的圓環(huán)狀法蘭盤1和焊在法蘭盤1上的多個垂直的片狀加勁肋2，鋼管3與法蘭盤1和加勁肋2焊接在一起。有勁法蘭剛度大，適用于高度與荷載均較大的塔桅結(jié)構(gòu)以及對結(jié)構(gòu)變形及撓度要求高的建筑和構(gòu)筑物的主材節(jié)點(diǎn)連接。此外，有勁法蘭受力后法蘭變形小，螺栓受力簡單。然而， 由于有勁法蘭安裝時焊接工作量大，大量焊接作業(yè)形成的焊接應(yīng)力造成法蘭盤的變形難以控制，加勁肋的設(shè)置妨礙了焊縫的檢查，不容易保證焊縫質(zhì)量。圖3和圖4示出了現(xiàn)有技術(shù)的無勁法蘭的結(jié)構(gòu)。具體地，圖3是無勁法蘭的縱剖面圖，圖4是無勁法蘭的俯視圖。如圖所示，無勁法蘭僅包括具有多個螺栓孔5的圓環(huán)狀法蘭盤1，鋼管3與法蘭盤1焊接在一起。因此，無勁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。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無勁法蘭，例如構(gòu)件長細(xì)比較大的鋼管結(jié)構(gòu)變電構(gòu)架中法蘭連接。然而，由于無勁法蘭沒有加勁肋，且螺栓受力復(fù)雜，容易產(chǎn)生較大的撬力， 使得受力后的法蘭變形較大，影響法蘭的承載能力。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種鍛造的平焊帶頸法蘭和相應(yīng)的法蘭組件，這種法蘭和法蘭組件不僅焊縫質(zhì)量容易保證、受力后撬力作用很小，容易安裝，而且承載能力很高，安全儲備較大，從而解決了現(xiàn)有的兩種法蘭不能同時滿足鋼管主材連接焊縫質(zhì)量、方便安裝和具有很高承載力的要求的技術(shù)問題。根據(jù)本實(shí)用新型的一個方面，提供了一種用于交流特高壓鋼管塔的法蘭，用于將所述鋼管塔的鋼管連接在一起，所述法蘭包括具有多個螺栓孔的圓環(huán)狀法蘭盤，其特征在于，所述法蘭還包括從所述圓環(huán)狀法蘭盤的中心處向上突起的空心頸部，所述頸部的內(nèi)徑和法蘭盤的內(nèi)徑相同，從而共同形成一個圓柱形孔，所述頸部與所述法蘭盤為一體的結(jié)構(gòu)， 并且所述頸部具有圓筒狀上部和厚度從法蘭盤到圓筒狀上部逐漸減小的下部，所述圓柱形孔的孔徑B = Φ+2Χ ·，式中Φ為鋼管外徑，f為所述圓柱形孔與鋼管外壁之間的間隙。[0007]優(yōu)選地，當(dāng)Φ彡500mm時，f取值1. 5mm ；當(dāng)500mm < Φ彡800mm時，f取值2mm ； 當(dāng) 800mm < Φ 彡 1000mm 時，f 取值 2. 5mm。優(yōu)選地，所述頸部的圓筒狀上部的厚度S為所述鋼管的壁厚t的1. 3倍。優(yōu)選地，所述法蘭的高度H為H = Ep X C，C為所述法蘭盤的高度，Ep為法蘭高度系數(shù)，當(dāng)C彡40mm時，Ep取值1. 85 ；當(dāng)40mm < C彡50mm時，Ep取值1. 7 ；當(dāng)C > 50mm時， Ep取值1.6。優(yōu)選地，所述頸部的下部在法蘭盤上的跟部的直徑N為N =〔 (H-C) XTAN(15X3. 14/180)+S) X2+B。優(yōu)選地，所述頸部的下部的厚度從法蘭盤到圓筒狀上部線性減小根據(jù)本實(shí)用新型的另一個方面，提供一種用于交流特高壓鋼管塔的法蘭組件，包括上述法蘭和與所述法蘭焊接在一起的鋼管，所述鋼管插入所述圓柱形孔內(nèi)并與所述法蘭的頸部的圓筒狀上部的頂端以及所述法蘭盤的底端焊接在一起，從而形成兩條對接的環(huán)形焊縫。根據(jù)本實(shí)用新型的鍛造平焊帶頸法蘭作為一種新的法蘭型式，綜合了剛性法蘭和柔性法蘭的優(yōu)點(diǎn)，使法蘭自身的工藝統(tǒng)一、焊接質(zhì)量有保證，也同時具有很高的承載能力。

圖1和圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)的有勁法蘭的結(jié)構(gòu)。圖3和圖4示出了現(xiàn)有技術(shù)的無勁法蘭的結(jié)構(gòu)。圖5示出了根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的法蘭的縱剖面圖。圖6示出了根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的法蘭的俯視圖。圖7示出了根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的法蘭組件的連接狀態(tài)圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。圖5示出了根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的法蘭的縱剖面圖。圖6示出了根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的法蘭的俯視圖。如圖5和6所示，本實(shí)用新型的用于交流特高壓鋼管塔的法蘭包括具有多個螺栓孔5的圓環(huán)狀法蘭盤1和在法蘭盤1的中心向上突起的頸部2，所述頸部 2的內(nèi)徑和法蘭盤1的內(nèi)徑相同，從而共同形成一個圓柱形孔，所述頸部2與所述法蘭盤1 為一體的結(jié)構(gòu)，即，在法蘭的生產(chǎn)過程中，采用鍛造的方法使法蘭一次成型。所述頸部2具有圓筒狀上部2-1和厚度從法蘭盤1到圓筒狀上部2-1逐漸減小的下部2-2。盡管圖3中示出了頸部2的下部2-2的厚度從法蘭盤1到圓筒狀上部2-1線性減小的情況，本實(shí)用新型不限于此，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以預(yù)期其它逐漸減小的形狀。鍛造的法蘭的頸部較厚，比傳統(tǒng)的法蘭具有更高的剛度和承載力，受力時撬力作用很微小，便于現(xiàn)場施工安裝。圖7示出了根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的法蘭組件的連接狀態(tài)圖。如圖7所示，當(dāng)所述法蘭用于將鋼管塔的鋼管連接在一起時，所述鋼管3插入所述圓柱形孔內(nèi)并與所述頸部 2的圓筒狀上部2-1的頂端以及所述法蘭盤1的底端焊接在一起，從而形成兩條對接的環(huán)形焊縫4。因此，減少了傳統(tǒng)剛性法蘭中加勁肋焊縫的焊接工作，便于焊縫質(zhì)量的檢測和評估，焊縫質(zhì)量容易得到保證。優(yōu)選地，所述環(huán)形焊縫4的質(zhì)量等級為一級焊縫。在分別將上下兩個法蘭和各自的鋼管焊接以形成上下兩個法蘭組件之后，再通過螺栓將上下兩個法蘭組件連接在一起，從而將上下兩個鋼管連接在一起。優(yōu)選地，螺栓為 8. 8級普通粗制鍍鋅螺栓。所述圓柱形孔的孔徑B = Φ+2Χ ·，式中Φ為鋼管外徑，f為所述圓柱形孔與鋼管外壁之間的間隙，以便鋼管能夠插入所述圓柱形孔內(nèi)并與所述法蘭的頸部的圓筒狀上部的頂端以及所述法蘭盤的底端焊接在一起。優(yōu)選地，當(dāng)Φ彡500mm時，f取值1.5mm;當(dāng) 500mm < Φ彡800mm時，f取值2mm ；當(dāng)800mm < Φ彡1000mm時，f取值2. 5mm。所述間隙存在于圖5中的左右兩側(cè)，但由于間隙f的數(shù)值很小，圖5中并未明顯示出該間隙。優(yōu)選地，所述頸部的圓筒狀上部的厚度S為所述鋼管的壁厚t的1. 3倍。優(yōu)選地，所述法蘭的高度H為H = Ep X C，C為所述法蘭盤的高度，Ep是法蘭高度系數(shù)，當(dāng)C彡40mm時，Ep取值1. 85 ；當(dāng)40mm < C彡50mm時，Ep取值1. 7 ；當(dāng)C > 50mm時， Ep取值1.6。優(yōu)選地，所述頸部的下部在法蘭盤上的跟部的直徑N為N =〔 (H-C) XTAN(15X3. 14/180)+S) X2+B。優(yōu)選地，所述鋼管和法蘭的材質(zhì)為Q345。 根據(jù)本實(shí)用新型的鍛造的對焊帶頸法蘭和相應(yīng)的法蘭組件綜合了傳統(tǒng)的剛性法蘭和柔性法蘭兩者的優(yōu)點(diǎn)，它不但具有剛性法蘭的受力剛度大、相對變形小的特性，有一定的安全儲備，同時還像柔性法蘭那樣便于工廠生產(chǎn)及現(xiàn)場施工。所給出的對本實(shí)用新型的描述其目的在于示意和描述，并非是窮盡性的，也并非是要把本實(shí)用新型限定到所表述的形式。對于所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不偏離本實(shí)用新型范圍和精神的情況下，顯然可以作出許多修改和變型。對實(shí)施例的選擇和說明，是為了最好地解釋本實(shí)用新型的原理和實(shí)際應(yīng)用，使所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠明了，本實(shí)用新型可以有適合所要的特定用途的具有各種改變的各種實(shí)施方式。
權(quán)利要求1.一種用于交流特高壓鋼管塔的法蘭，用于將所述鋼管塔的鋼管連接在一起，所述法蘭包括具有多個螺栓孔的圓環(huán)狀法蘭盤，其特征在于，所述法蘭還包括從所述圓環(huán)狀法蘭盤的中心處向上突起的空心頸部，所述頸部的內(nèi)徑和法蘭盤的內(nèi)徑相同，從而共同形成一個圓柱形孔，所述頸部與所述法蘭盤為一體的結(jié)構(gòu)，并且所述頸部具有圓筒狀上部和厚度從法蘭盤到圓筒狀上部逐漸減小的下部，所述圓柱形孔的孔徑B= Φ+2Χ ·，式中Φ為鋼管外徑，f為所述圓柱形孔與鋼管外壁之間的間隙。
2.如權(quán)利要求1所述的用于交流特高壓鋼管塔的法蘭，其特征在于，當(dāng)Φ< 500mm時， f 取值 1. 5mm ；當(dāng) 500mm < Φ 彡 800mm 時，f 取值 2mm ；當(dāng) 800mm < Φ 彡 1000mm 時，f 取值 2. 5mm。
3.如權(quán)利要求2所述的用于交流特高壓鋼管塔的法蘭，其特征在于，所述頸部的圓筒狀上部的厚度S為所述鋼管的壁厚t的1. 3倍。
4.如權(quán)利要求3所述的用于交流特高壓鋼管塔的法蘭，其特征在于，所述法蘭的高度H 為H = Ep X C，C為所述法蘭盤的高度，Ep為法蘭高度系數(shù)，當(dāng)C彡40mm時，Ep取值1. 85 ； 當(dāng) 40mm < C 彡 50mm 時，Ep 取值 1. 7 ；當(dāng) C > 50mm 時，Ep 取值 1. 6。
5.如權(quán)利要求4所述的用于交流特高壓鋼管塔的法蘭，其特征在于，所述頸部的下部在法蘭盤上的跟部的直徑N為N =〔 (H-C) XTAN(15X3. 14/180)+S) X2+B。
6.如上述權(quán)利要求中的任何一項所述的用于交流特高壓鋼管塔的法蘭，其特征在于， 所述頸部的下部的厚度從法蘭盤到圓筒狀上部線性減小。
7.一種用于交流特高壓鋼管塔的法蘭組件，包括如上述權(quán)利要求中的任何一個所述的法蘭和與所述法蘭焊接在一起的鋼管，所述鋼管插入所述圓柱形孔內(nèi)并與所述法蘭的頸部的圓筒狀上部的頂端以及所述法蘭盤的底端焊接在一起，從而形成兩條對接的環(huán)形焊縫。
專利摘要公開了一種用于交流特高壓鋼管塔的法蘭和法蘭組件，屬于電力設(shè)備領(lǐng)域。法蘭包括具有多個螺栓孔的圓環(huán)狀法蘭盤和從圓環(huán)狀法蘭盤的中心處向上突起的空心頸部，頸部與法蘭盤為一體的結(jié)構(gòu)，頸部具有圓筒狀上部和厚度從法蘭盤到圓筒狀上部逐漸減小的下部，圓柱形孔的孔徑B＝φ+2×f，φ為鋼管外徑，f為圓柱形孔與鋼管外壁之間的間隙。法蘭組件包括上述法蘭和與法蘭焊接在一起的鋼管，鋼管插入圓柱形孔內(nèi)并與法蘭的頸部的圓筒狀上部的頂端以及法蘭盤的底端焊接在一起，從而形成兩條對接的環(huán)形焊縫。該法蘭和法蘭組件不僅焊縫質(zhì)量容易保證、受力后撬力作用很小，容易安裝，而且承載能力很高，安全儲備較大。主要用于特高壓交流輸電線路中的鋼管塔。
文檔編號E04H12/08GK202090659SQ20102069037
公開日2011年12月28日 申請日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者劉翔云, 包永忠, 呂寶華, 呂鐸, 張健, 張永飛, 張紅志, 施菁華, 李耀林, 段松濤, 王學(xué)明, 王虎長, 管順清, 肖立群, 胡建民, 舒愛強(qiáng), 董建堯, 辜良宇, 鐘晶, 陳治, 馬海云, 高培國, 高汝濤, 魏鵬 申請人:中國電力工程顧問集團(tuán)東北電力設(shè)計院, 中國電力工程顧問集團(tuán)中南電力設(shè)計院, 中國電力工程顧問集團(tuán)公司, 中國電力工程顧問集團(tuán)華東電力設(shè)計院, 中國電力工程顧問集團(tuán)華北電力設(shè)計院工程有限公司, 中國電力工程顧問集團(tuán)西北電力設(shè)計院, 中國電力工程顧問集團(tuán)西南電力設(shè)計院, 國家電網(wǎng)公司