大直徑壓力鋼管安裝技術(shù)與質(zhì)量控制

李軍

摘 要：本文以大山口水電站工程為例，通過(guò)技術(shù)措施，克服了安裝現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)場(chǎng)地狹小、新型鋼材焊接工藝不成熟，給岔管吊裝、組拼、焊接帶來(lái)的困難，解決了水電站大直徑壓力鋼管安裝技術(shù)上的難題。

關(guān)鍵詞：大直徑壓力鋼管 鋼管安裝 質(zhì)量控制

1.工程概況

修建于新疆巴音郭楞蒙古自治州和靜縣境內(nèi)的大山口二級(jí)水電站，為開(kāi)都河規(guī)劃梯級(jí)開(kāi)發(fā)中的第8級(jí)為引水式電站。水電站引水發(fā)電流量170m3/s，尾水1316.5m，電站采用一洞三機(jī)供水方式，承受最大內(nèi)水壓力約14MPa，鋼管采用一支兩岔組合結(jié)構(gòu)分別與水輪發(fā)電機(jī)蝶閥相連接。本工程主管道壓力鋼管內(nèi)徑為Ф8500mm、三個(gè)岔管內(nèi)徑為Ф4600mm，每節(jié)管道長(zhǎng)2m，管道總長(zhǎng)140m。

2.水電站鋼管安裝上存在問(wèn)題及解決方法

2.1技術(shù)難題

需借助軌道運(yùn)輸來(lái)運(yùn)輸鋼管材料，實(shí)現(xiàn)扒桿吊裝法吊裝就位安裝需通過(guò)臺(tái)車將鋼管運(yùn)至安裝位置；鋼管主岔采用的高強(qiáng)鋼材容器能承受80kg級(jí)壓力，此種鋼材作為新興鋼材入市，缺乏成熟的焊接工藝措施，使岔管的吊裝、組拼、焊接都比較困難的主要原因有岔管鋼板較厚，強(qiáng)度較高。所以外形尺寸與焊接質(zhì)量是岔管安裝質(zhì)量控制的重點(diǎn)。

2.2鋼岔管預(yù)組裝

由于現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)條件較差，在制作現(xiàn)場(chǎng)對(duì)鋼岔管進(jìn)行預(yù)組裝，可一定程度上減少施工進(jìn)程中額外的工作程序，提高岔管的制作質(zhì)量及盡可能的避免管道在運(yùn)輸過(guò)程中造成損害而導(dǎo)致變形，最大程度消除岔管的安裝安全隱患。安裝單元節(jié)的形成在經(jīng)過(guò)拼接焊接后，每個(gè)鋼管由三個(gè)安裝單元節(jié)構(gòu)成。檢驗(yàn)合格岔管中心線、安裝控制點(diǎn)后，為確保產(chǎn)品質(zhì)量再具體問(wèn)題具體分析對(duì)易變形部位進(jìn)行適當(dāng)加固?，F(xiàn)場(chǎng)吊裝時(shí)不易找到重心，由于岔管管節(jié)形狀不規(guī)則，且管節(jié)外形尺寸較大、管節(jié)較重，組裝完成后可以根據(jù)之前計(jì)算的管節(jié)位置來(lái)安裝吊耳，以使吊裝就位的位置與安裝就位的位置最大限度相吻合，便于岔管的順利安裝，減少了額外的安裝進(jìn)程中就位調(diào)整的工作量。

2.3放線及其管道控制網(wǎng)的確定

管道安裝所需的基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)包括于管道安裝工程的測(cè)控網(wǎng)中，管道測(cè)控網(wǎng)圖的繪制需根據(jù)基準(zhǔn)線和水準(zhǔn)點(diǎn)，及鋼管安裝里程控制點(diǎn)、管道中心線、縱橫中心線等來(lái)完成。規(guī)定基礎(chǔ)穩(wěn)固，清晰標(biāo)記測(cè)控網(wǎng)的基準(zhǔn)點(diǎn)，基準(zhǔn)線和水準(zhǔn)點(diǎn)這樣才便于使用。

2.4鋼管的拼裝完成

主要采用汽車吊或龍門吊在施工現(xiàn)場(chǎng)及安裝現(xiàn)場(chǎng)吊裝，拉運(yùn)就為通過(guò)將鋼管吊裝至板車上或采用軌道運(yùn)輸就位通過(guò)吊裝至臺(tái)車上，采用自制龍門架吊將鋼管調(diào)離臺(tái)車，吊裝至安裝位置，完成鋼管的卸車、運(yùn)輸、吊裝就位。首先按測(cè)控網(wǎng)測(cè)定的里程點(diǎn)位置將始裝節(jié)的管口初步調(diào)整好，用千斤頂調(diào)整其高程和縱向中心依據(jù)上、下、左、右中心線。經(jīng)初步調(diào)整后，再進(jìn)行綜合細(xì)調(diào)對(duì)里程、高程、縱向中心線，安裝節(jié)中心的偏差、里程及管口垂直度的偏差、管口平面度應(yīng)在規(guī)范表的規(guī)定范圍內(nèi)，再進(jìn)行加固經(jīng)過(guò)調(diào)整合格后。安裝單元節(jié)吊裝就位后，首先將安裝單元節(jié)下游端口與始裝節(jié)的上游端口合攏，然后依據(jù)上、下、左、右中心線用千斤頂在上游端口調(diào)整其高程、里程和縱向中心線。經(jīng)過(guò)安裝節(jié)的高程、縱向中心線、傾斜度等調(diào)整后，對(duì)管節(jié)進(jìn)行初步固定，然后完成安裝節(jié)環(huán)縫的對(duì)口調(diào)整。以在管外壁進(jìn)行安裝環(huán)縫的對(duì)口調(diào)整為宜，進(jìn)行調(diào)整通過(guò)用專用安裝縫組裝胎。若存在周長(zhǎng)差在兩管口間，應(yīng)均勻分布于全周長(zhǎng)，同時(shí)環(huán)縫對(duì)口錯(cuò)邊應(yīng)在規(guī)范規(guī)定范圍。在鋼管外壁點(diǎn)焊加固經(jīng)調(diào)整好后。鋼岔管安裝：將鋼管制作為4個(gè)安裝單元據(jù)工藝及設(shè)計(jì)要求，分別為主岔、左岔、右岔及肋板。通過(guò)采用L100角鋼支撐來(lái)完成鋼管外支撐，支撐在鋼管下半圓處，并與支墩基礎(chǔ)連接牢固。安裝節(jié)安裝調(diào)整、組對(duì)完畢并自檢合格后。在制造彎管的起點(diǎn)、變徑管、伸縮節(jié)下游相接鋼管及末節(jié)小直管時(shí)長(zhǎng)度加長(zhǎng)100㎜，相當(dāng)于湊合節(jié)的作用效果。

3.鋼管安裝管理的流程

3.1壓力鋼管的取材、下料及焊縫坡口加工

根據(jù)編制的不同規(guī)格型號(hào)的鋼管，采用不同設(shè)計(jì)圖紙單，排料時(shí)注意鋼管分片位置應(yīng)符合同一管節(jié)及相鄰管節(jié)焊縫間距在一定限度范圍內(nèi)。

3.2壓力鋼管的安裝

充分考慮水電站大壩的構(gòu)成形態(tài)和混凝土澆筑的方式這兩點(diǎn)，是在壓力鋼管安裝進(jìn)程中的重要關(guān)鍵。接著需制定具體的安裝方案，通常情況下，由于工程中的埋管安裝施工會(huì)在預(yù)留管槽提供的工作面上進(jìn)行，所以需對(duì)管道各部位和中心位置進(jìn)行檢測(cè)，來(lái)確保安裝單元符合工藝要求。然后安裝外支撐，在正式焊接前并再進(jìn)行一次檢測(cè)，確保壓力鋼管安裝的整體質(zhì)量。在下斜或彎段管節(jié)安裝進(jìn)程中，需要在下平斷布置2臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)，保證能對(duì)壓力管施加反向牽引力。為實(shí)現(xiàn)就為精準(zhǔn)，在下彎段和溜放初始位置，以應(yīng)對(duì)下彎段坡度變緩、摩擦角大的影響，。在進(jìn)行下平段壓力鋼管始裝節(jié)安裝時(shí)，確保鋼管吊裝定位的穩(wěn)定性是安全施工的前提，所以應(yīng)在地面把2節(jié)壓力鋼管焊接成一體在準(zhǔn)備吊裝時(shí)。必須在規(guī)定的場(chǎng)地上進(jìn)行始裝節(jié)的拼裝，確保焊接符合工藝要求，經(jīng)一系列工序完成焊接管節(jié)后，還要檢查調(diào)整吊裝角度和吊具，確保能安全平穩(wěn)地就位。

3.3實(shí)施焊接

（1）進(jìn)行焊前準(zhǔn)備：進(jìn)行焊根清理前除去滲碳層，對(duì)坡口準(zhǔn)備和焊接區(qū)進(jìn)行清理。 施焊前對(duì)坡口型式和尺寸做到認(rèn)真檢查使其滿足工藝要求，焊接接頭應(yīng)符合工藝規(guī)定的裝配間隙。坡口表面及每側(cè)應(yīng)將水銹、灰塵等臟亂物清理干凈。應(yīng)將焊接材料應(yīng)放置于通風(fēng)、干燥且相對(duì)濕度在一定標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)的專用場(chǎng)所，并由相關(guān)工作人員保管、烘焙、發(fā)放。使用前進(jìn)行外觀檢查，并嚴(yán)格按使用說(shuō)明書(shū)規(guī)定烘干，確保工作的安全性。

（2）焊件組裝：要使焊件平齊對(duì)接，最大限度使角焊縫連接的焊件貼緊，保證焊接對(duì)接的精準(zhǔn)縮小焊接誤差。通常情況一般要求不留間隙。且要求焊件組裝局部間隙和累計(jì)長(zhǎng)度都應(yīng)在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)范圍。

（3）操作技術(shù)：工序復(fù)雜的焊接適宜連續(xù)施焊確保工作的連續(xù)性，應(yīng)均勻搭接各焊接小件，焊接工作中應(yīng)盡量避免對(duì)焊件交接處造成凹槽或凸鼓等缺陷，此外層間接頭應(yīng)錯(cuò)開(kāi)規(guī)定尺寸，盡量使焊接工作做到高效、精準(zhǔn)、完美。

3.4鋼管焊接質(zhì)量檢驗(yàn)

現(xiàn)場(chǎng)焊接檢查員必須嚴(yán)格監(jiān)測(cè)和控制并對(duì)每條焊縫進(jìn)行施焊記錄，嚴(yán)禁在非焊接部位的母材上引弧，調(diào)試焊接電流及焊接臨時(shí)支架。由內(nèi)側(cè)開(kāi)始施焊，采用多層多道焊接。焊接時(shí)應(yīng)仔細(xì)清除每道的熔渣、飛濺物，自檢合格后方可進(jìn)行下層（道）焊接。完成內(nèi)側(cè)焊接后，使用碳弧氣刨進(jìn)行外側(cè)清根，清根時(shí)將根部的缺陷清除干凈，然后清除干凈刨槽的滲碳層、氧化物通過(guò)使用磨光機(jī)并修整刨槽的形狀，同時(shí)檢查根部有無(wú)缺陷，采用表面探傷方法進(jìn)行檢查必要時(shí)。開(kāi)始內(nèi)外壁防腐工作前要安裝節(jié)焊接及檢驗(yàn)完畢合格，重點(diǎn)是焊縫兩側(cè)及鋼管內(nèi)外壁由于安裝損傷的部位。防腐前將焊縫兩側(cè)的焊疤、工卡具等按規(guī)范的規(guī)定清除。

4.結(jié)束語(yǔ)

實(shí)踐證明，采用新工藝大直徑新建的新疆大山口二級(jí)水電站，與當(dāng)?shù)啬酥疗渌胤皆俳⊥愃姽こ淘趬毫︿摴艹叽绾鸵?guī)模方面有相對(duì)優(yōu)勢(shì)且位列前列，其制作和安裝方案具有一定先進(jìn)性和特色，在施工中，在制作、本著結(jié)合實(shí)際，簡(jiǎn)單實(shí)用的施工工藝，提高了工作效率，簡(jiǎn)化了施工程序，加快了工程進(jìn)度?？梢?jiàn)新型的鋼管有很好的市場(chǎng)前景。

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