一种波纹钢管周向连接的波纹式法兰结构及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种法兰结构及其制造方法，尤其涉及一种波纹钢管周向的波纹式法兰结构及其制造方法。

背景技术

箱型及方拱型的波纹钢通道在周向的法兰连接方式有两种，一种是平板法兰，一种是波纹式的法兰，如图1～4所示。

周向连接管道若用平板法兰连接，则箱型管道在周向要有8个平板法兰，即每个板片角部对应一个，相邻板片各设有一个。该种连接方式存在有以下缺陷：材料用量大；焊接费用高，特别是波纹钢板与平板之间的波纹焊缝的焊接工序复杂，费用高。

若采用波纹式法兰连接，则法兰的用量可以节省一半，即每个角部一个法兰即可，波纹法兰与通道顶、底板的波纹钢板可以直接利用相同的波纹相贴合并连接。但是，侧板上的波纹法兰与侧板的波纹钢板之间焊接前，要先将侧板的波纹钢板端部切割出曲线端面，在与波纹法兰“T”型垂直连接后焊接，对接的工作量大，对接的缝隙不均匀。产生上述缺陷的原因为：每块板成型有一定误差，且误差不一致，波高、波距均会存在误差；波纹钢板的端部是热切割，会使端部变形，变形量难以控制。除此之外，波纹式的法兰还存在以下缺陷：波纹法兰与波纹钢板全是焊接结构，焊缝若是在常年动载荷的情况下，容易疲劳开裂；波纹钢板切割端部会造成材料的浪费。

在波纹式的法兰连接方式中，本申请人还发明过一种将波纹钢板的端部弯折成波纹法兰的方式。但是这种方式只适用于波纹钢板波高较低的情况，且经过申请人后续的反复试验证明，波高大于50mm时，折弯处会产生不规则曲屈皱折以及开裂现象，无法作为波纹法兰继续使用。

发明内容

发明目的：本发明旨在提供一种节省资源、质量高、强度高的波纹钢管周向连接的波纹式法兰结构及其制造方法。

技术方案：本发明的波纹钢管周向连接的波纹式法兰制造方法，包括以下步骤：

(1)将波纹钢板的预留段从波峰至波腰末端斜向切割，但不切断，使得波纹钢板的波谷连续；

(2)沿波谷的连续部弯折波纹钢板的预留段，直至波纹钢板预留段的波峰、波腰与主段的波峰、波腰呈一定角度贴合，此时预留段作为周向连接法兰；

(3)焊接上述贴合的接缝。

所述步骤(1)的切缝为一字形，或者为V字形；所述V字形切缝为斜向切割两次形成的开口，开口中间部分去除。

所述预留段位于波纹钢板的端边，该端边为垂直于波纹纹路延伸方向的一边。

所述切割方向朝波纹钢板主段时，步骤(2)中弯折具体包括：弯折预留段时，将预留段朝向波纹钢板主段的波峰方向运动。

所述切割方向朝波纹钢板预留段时，步骤(2)中弯折具体包括：弯折预留段时，将预留段朝向波纹钢板主段的波峰方向运动。

所述波纹钢板的波纹为弧形或梯形。

所述切割角度为45°±2°，此时弯折后的波纹钢板预留段与主段垂直。

本发明的波纹钢管周向连接的波纹式法兰结构，包括波纹钢板的主段以及与主段连接的波纹式法兰；所述波纹式法兰由同一波纹钢板预留段的波峰、波腰斜向切割分离后，沿波谷连续部分弯折得到，所述主段的波峰与预留段的波峰焊接，主段的波腰与预留段的波腰焊接。

所述切割形成的切缝为一字形，或者为V字形；所述V字形切缝为斜向切割两次形成的开口，开口中间部分去除。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：

本发明利用波纹钢板自身制成波纹式的法兰，其形状一致，不会存在波纹钢板的制造误差导致额外的波纹法兰不适配的情况，拼接缝严密，拼接后的通道密封性能极佳；有利于提高焊接质量和焊接的效率，减少了焊接过程造成的焊接变形；本发明的波纹法兰与波纹钢板主段为同一片波纹钢板，减少了单独制作波纹法兰的工序和成本。

同时，有一部分的波纹钢板没有切断，在焊接时，也节省了该部分的焊接量，降低了制造成本。该未切断部分的波纹钢板，相比于现有分离式的波纹法兰，本发明提高了波纹钢板及连接处的耐震动载荷能力；该部分在弯折时波纹法兰与波纹钢板的空位功能，使得拼装及焊接过程更容易实施，减少了以往完全片接式波纹法兰对应的波纹钢板的切割量，减少了材料的浪费。

本发明在制成箱型通道时，四个单元板片形成的四个角部可以只设置四个波纹法兰，更近一步节省了材料。

本发明不仅适用于波高比较低的波纹钢板或小型波纹钢板，还适用于波高较高(波高大于50mm)或大型波纹钢板的波纹法兰的制作，使得其波高较高或大型波纹钢板采用波纹式法兰连接得以实现。

本发明的制作过程可实现无人工参与，各个工序都适用于使用自动化设备，更加利于自动化的、连续的生产，提高产品的质量。

附图说明

图1为现有技术的通道结构图；

图2为现有平板法兰的波纹钢板结构图；

图3为现有波纹法兰的波纹钢板结构图；

图4为图3中波纹法兰的连接示意图；

图5为波纹钢板截面示意图；

图6为本发明的一字形切缝示意图；

图7为本发明的V字形切缝示意图

图8为本发明波纹钢板的一字形切割立体示意图；

图9为本发明波纹钢板的V字形切缝立体示意图；

图10为本发明梯形波纹钢板的一字形切割立体示意图；

图11为本发明梯形波纹钢板的V字形切缝立体示意图；

图12～14为本发明弯折连接后的波纹钢板结构图，其中，图12为弯折后垂直的情形，图13为弯折后形成钝角的情形，图14为弯折后形成锐角的情形；

图15为图11的A方向视图；

图16为图11的B方向视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

在本实施例中，波纹钢管周向连接法兰的制造方法，包括以下步骤：

(1)将波纹钢板1的预留段14从波峰11至波腰12末端斜向切割，波纹钢板1的波谷13连续。

弧形波纹钢板可以为正旋曲线样式的弧形波纹，包括类似半圆形的波峰11、类似直线的波腰12以及与波峰形状相同朝向相反的波谷13。在波纹钢板波纹端边(该端边为垂直于波纹钢板的波纹方向的一边)预留出一段长度，作为制成的波纹式法兰的高度，以距离端面这一长度的所有波纹的波峰11的顶点作为起始点，斜向切割波峰11及波腰12。切割的深度直到波纹的波腰12，即波纹八字形斜边的底部为止，使波纹钢板的波谷或波底仍然相连。所有波峰11、波腰12的切割线在同一平面内。

如图8～11所示，波纹钢板的波纹为弧形、梯形或直角形。上述的梯形或直角形为包括平直的波峰、波腰、波谷的波纹钢板，当波形为梯形时，侧边呈倾斜状。当为梯形或直角形时，波纹钢板在步骤(1)的切割过程具体为：波纹钢板的平直波峰沿水平方向切割，波腰斜向切割，波谷保持连续。

如图7、图9、图11所示，步骤(1)的切缝还可以为V字形，即V字形切缝20为斜向切割两次形成的开口，并将开口中间部分去除，垂直截面形成V字形口。此时也仅从波峰切割至波腰，而不切断波谷。相比于不去除中间部分的一字形切缝，波纹钢板沿V字形切缝20弯折后，不会在波纹钢板的背面形成多余的角部，使后续多个板片的拼装更加方便。

经过多次实验及计算机模拟结果证明，无论是正旋曲线波纹，还是梯形波纹，同形状的波纹钢板成角度相交时，因为波纹钢板有上下两个面，两板相交使形成两条线，这里说的相交时，波纹纹路与两板相交线垂直。在波纹上的交接曲线，几乎在同一个平面。本发明的方法也适用于拱形波纹钢板。

(2)沿切缝2弯折波纹钢板1的预留段14，即沿波谷的连续部弯折，直至波纹钢板预留段14的波峰、波腰与主段15的波峰、波腰呈一定角度贴合，此时预留段14作为周向连接的波纹式法兰，弯折后的波纹钢板如图12～14所示，随切割的角度不同，弯折后的波纹式法兰角度也不同，其中垂直状态的A、B方向的视图如图15、16所示。

在本实施例中，如图5所示的切缝2进行切割，即切割方向朝波纹钢板主段15时，步骤(2)中弯折具体包括：弯折预留段14时，将预留段14切割后的角部3朝向波纹钢板主段15的下方运动。预留段14在切缝2形成的角部3为锐角。

在另一实施例中，切割方向朝波纹钢板预留段时，步骤(2)中弯折具体包括：弯折预留段时，将预留段切割后的角部朝向波纹钢板主段的上方运动。此时，预留段14在切缝2形成的角部3为钝角。为了保证连接管廊时波纹板主段的端部不妨碍拼接，可将该端部进行裁切。

具体的，当切割角度为45°±2°时，此时弯折后的波纹钢板预留段与主段垂直。

(3)焊接上述贴合的接缝，可单侧焊接，也可以双侧焊接。