專利名稱：內(nèi)坡式鍛造帶頸法蘭的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明為鋼管結(jié)構(gòu)提供簡捷、快速且結(jié)構(gòu)性能可靠的新型節(jié)點連接形式，適用于土木工程結(jié)構(gòu)，包括建筑工程、橋梁工程、塔架結(jié)構(gòu)等工程結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
鋼管結(jié)構(gòu)節(jié)點形式是鋼管結(jié)構(gòu)設計與建造的關(guān)鍵。目前，鋼管結(jié)構(gòu)主要采用加勁法蘭和無勁法蘭兩種形式。加勁法蘭具有更好的剛度、受力性能和整體性，有加勁法蘭已廣泛的實際工程應用，且在重要工程的重要受力構(gòu)件連接中應用更為普遍。但是，有加勁法蘭的加勁肋焊接較為繁瑣，且通常均為手工施焊，工作效率相對較低，不能很好滿足工程進度要求。有勁法蘭受壓、彎時，其受壓邊緣的力由管壁和法蘭板之間的內(nèi)外環(huán)連接焊縫傳遞，內(nèi)外連接環(huán)焊縫承載能力之和不應小于管壁承載能力，法蘭板受彎應由最大受拉螺栓所在區(qū)域控制。無加勁法蘭也廣泛的實際工程應用，但是，由于無加勁法蘭的連接剛度較低，變形可能會偏大， 一般用于受力較小的構(gòu)件。無勁法蘭主要通過兩條角焊縫傳力，所以角焊縫十分重要。鍛造帶頸法蘭的連接鋼管與帶頸對焊法蘭的頸口直徑、壁厚基本一致，通過對接焊縫連接，帶頸法蘭帶有一段直頸段和變坡段，使法蘭受力協(xié)調(diào)、構(gòu)造更加合理，改善無加勁法蘭的受力性能和連接剛度，若設計合理帶頸法蘭的連接剛度介于無加勁法蘭和有加勁法蘭之間。所以，鍛造帶頸法蘭是一種優(yōu)秀的鋼管結(jié)構(gòu)連接節(jié)點形式。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用于鋼管結(jié)構(gòu)的鍛造帶頸(高頸)法蘭接頭，鍛造法蘭通過一道環(huán)焊縫與鋼管連接，鋼材可以采用Q235、Q345、Q390、Q420、Q460等國內(nèi)外的現(xiàn)有鋼種；鍛造帶頸(高頸)法蘭包括法蘭板、變坡段、直頸段和環(huán)向螺栓孔。該法蘭的變坡段以內(nèi)坡為主，外坡較大甚至為直角；在變坡段可設置或不設直頸段，直頸段有利于保證焊縫質(zhì)量和焊縫質(zhì)量檢測。該鍛造帶頸法蘭帶有變截面的變坡段，相比柔性法蘭具有更好的連接剛度，變坡段內(nèi)坡段角度為Q1 = 8° 20°、外坡段角度為θ2 = 0° 10°，外坡段可以采用直壁， 盡量縮小螺栓圓直徑，保證法蘭板受力更加合理；坡面與法蘭板、直頸段與變坡段鉸接處設置1. Omm 2. Omm的倒角，降低應力集中，提高法蘭在動荷載下的疲勞強度。該鍛造法蘭在變坡段端部可以設置直頸段，也可以不設置直頸段，直頸段壁厚或變坡段坡頂壁厚一般比對接鋼管大1. Omm 3. mm，對接焊時法蘭與鋼管壁厚中心對齊。該鍛造法蘭與鋼管采用對接焊縫，當焊接母材壁厚較大時進行單面或雙面開坡口，根據(jù)結(jié)構(gòu)重要性確定對接焊縫等級。該鍛造法蘭的法蘭板厚可以根據(jù)懸臂板進行變形計算確定，法蘭板壁厚大于1. 5倍螺栓直徑時可以忽略法蘭板的變形，即接近剛性法蘭；采用螺栓連接，螺栓可以采用6. 8級、8. 8級和10. 9級，高強螺栓按一定的預緊力上緊。該鍛造法蘭為鍛造、精細化加工成型，成型后需進行熱處理降低內(nèi)部的殘余應力；溫度較低時與鋼管對接焊需進行升溫處理。該鍛造帶頸法蘭的優(yōu)點是(1)帶頸法蘭帶有一段直頸段和變坡段，使法蘭受力協(xié)調(diào)、構(gòu)造更加合理，改善無加勁法蘭的受力性能和連接剛度，若設計合理帶頸法蘭的連接剛度介于無加勁法蘭和有加勁法蘭之間，在一定程度上彌補無加勁法蘭連接剛度低的缺陷，所以，該法蘭的結(jié)構(gòu)性能很
可靠；(2)鍛造帶頸法蘭連接無需焊接加勁肋，對接焊縫可采用機械焊，這樣既可以解決有加勁法蘭加勁肋手工施焊的繁重工作，提高制作效率和機械化效率。同時，應該說帶頸對焊法蘭是一種較好的法蘭-鋼管連接形式。(3)與剛性法蘭相比，高頸對焊法蘭的焊縫長度僅為剛性法蘭的20%，且隨著鋼管管徑的增大而明顯降低，加勁肋的焊縫長度約為兩道環(huán)向焊縫長度的4倍，且加勁肋焊縫均采用手工焊，勞動強度較高。


附圖1是內(nèi)坡外小坡帶直頸段鍛造帶頸法蘭的示意圖。圖2是內(nèi)坡外小坡鍛造帶頸法蘭。圖3是內(nèi)坡外直壁帶直頸段鍛造帶頸法蘭。圖4是內(nèi)坡外直壁鍛造帶頸法蘭。
具體實施例方式該鍛造帶頸法蘭直接由鋼坯鍛造成法蘭粗樣，然后經(jīng)機加工而成，并進行熱處理消除殘余應力，鋼材可以采用Q235、Q345、Q390、Q420、Q460等國內(nèi)外的現(xiàn)有鋼種；與等管徑鋼管采用對接焊縫連接，當鋼管壁厚、法蘭焊接處壁厚較大時應根據(jù)焊接工藝要求開設坡口 ；鋼管的法蘭對接采用螺栓連接，螺栓可以采用6. 8級、8. 8級和10. 9級，高強螺栓按一定的預緊力上緊。
權(quán)利要求
1.一種用于鋼管結(jié)構(gòu)的鍛造帶頸(高頸)法蘭接頭，鍛造法蘭通過一道環(huán)焊縫與鋼管連接；鍛造帶頸(高頸)法蘭包括法蘭板、變坡段、直頸段和環(huán)向螺栓孔。該法蘭的變坡段以內(nèi)坡為主，外坡較大甚至為直角；在變坡段可設置或不設直頸段，直頸段有利于保證焊縫質(zhì)量和焊縫質(zhì)量檢測。
2.如權(quán)利要求書1所述該鍛造帶頸法蘭帶有變截面的變坡段，相比柔性法蘭具有更好的連接剛度，變坡段內(nèi)坡段角度為8° 20°、外坡段角度為0° 10°，外坡段可以采用直壁，盡量縮小螺栓圓直徑，保證法蘭板受力更加合理；坡面與法蘭板、直頸段與變坡段鉸接處設置1. Omm 2. Omm的倒角，降低應力集中，提高法蘭在動荷載下的疲勞強度。
3.如權(quán)利要求書1所述該鍛造法蘭在變坡段端部可以設置直頸段，也可以不設置直頸段，直頸段壁厚或變坡段坡頂壁厚一般比對接鋼管大1. Omm 3. mm,對接焊時法蘭與鋼管壁厚中心對齊。
4.如權(quán)利要求書1所述該鍛造法蘭與鋼管采用對接焊縫，當焊接母材壁厚較大時進行單面或雙面開坡口，根據(jù)結(jié)構(gòu)重要性確定對接焊縫等級。
5.如權(quán)利要求書1所述該鍛造法蘭的法蘭板厚可以根據(jù)懸臂板進行變形計算確定，法蘭板壁厚大于1. 5倍螺栓直徑時可以忽略法蘭板的變形，即接近剛性法蘭；采用螺栓連接， 螺栓可以采用6. 8級、8. 8級和10. 9級，高強螺栓按一定的預緊力上緊。
6.如權(quán)利要求書1所述該鍛造法蘭為鍛造、精細化加工成型，成型后需進行熱處理降低內(nèi)部的殘余應力；溫度較低時與鋼管對接焊需進行升溫處理。
全文摘要
一種用于鋼管結(jié)構(gòu)的鍛造帶頸(高頸)法蘭接頭，鍛造法蘭通過一道環(huán)焊縫與鋼管連接；鍛造帶頸(高頸)法蘭包括法蘭板、變坡段、直頸段和環(huán)向螺栓孔。該法蘭的變坡段以內(nèi)坡為主，外坡較大甚至為直角；在變坡段可設置或不設直頸段，直頸段有利于保證焊縫質(zhì)量和焊縫質(zhì)量檢測。本發(fā)明使法蘭與鋼管連接的焊縫長度將為剛性法蘭的20～30％，并實現(xiàn)自動焊接，是一種減輕勞動強度、提高加工制作效率的連接法蘭。
文檔編號F16D1/033GK102213270SQ20101014373
公開日2011年10月12日 申請日期2010年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月12日
發(fā)明者張大長 申請人:張大長