壓力鋼管安裝須注意的技術(shù)問(wèn)題

李?yuàn)^強(qiáng)

摘要：壓力鋼管的焊接采用墊板可減少焊接工作量，但彎管段不宜設(shè)墊板。使用履式卡具可使裝配速度快、質(zhì)量好、裝配應(yīng)力均勻、便于反復(fù)調(diào)整，是值得推薦的方法。鋼管內(nèi)壁涂漆由于面漆容易在安裝過(guò)程中被損壞，尤其是鋼管底部，所以在制作場(chǎng)可將底部區(qū)域只涂底漆保護(hù)，面漆留在安裝后期涂裝。

關(guān)鍵詞：壓力鋼管焊接預(yù)熱；裝配；防腐涂裝；

1、壓力鋼管安裝的關(guān)鍵工序：焊接

（1）焊接預(yù)熱

壓力鋼管的安裝焊縫的焊接往往需要預(yù)熱進(jìn)行焊接。焊接是否需要進(jìn)行預(yù)熱，應(yīng)根據(jù)鋼材的材質(zhì)、板厚、結(jié)構(gòu)剛度、裝配應(yīng)力、接頭類型、焊接方法、焊接材料種類、施工環(huán)境條件及施工管理水平等作綜合考慮，這是一個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題，絕非翻閱一、兩個(gè)規(guī)范就能確定的。預(yù)熱與否及預(yù)熱溫度的確定，應(yīng)按現(xiàn)場(chǎng)所做的焊接工藝評(píng)定來(lái)確定。如果合同文件其規(guī)定得無(wú)回旋余地，那么一旦出現(xiàn)了問(wèn)題，則必然引起爭(zhēng)端。國(guó)內(nèi)曾有過(guò)A537C1.1（HT50級(jí)）鋼、厚度22～24mm的壓力鋼管因未預(yù)熱而出現(xiàn)冷裂紋的實(shí)例。經(jīng)試驗(yàn)、分析斷定，主要是因?yàn)樗矶磧?nèi)濕度大（最高RH為100%）而引起的。后來(lái)雖經(jīng)火焰去濕，但當(dāng)裝配應(yīng)力較大及濕度過(guò)高時(shí)，仍有裂紋產(chǎn)生，直至設(shè)置固定式加熱器才杜絕了裂紋的產(chǎn)生。實(shí)際上，諸多的預(yù)熱規(guī)范各有不同。例如（1）美國(guó)焊接研究學(xué)會(huì)推薦，氣溫>10℃時(shí)，厚度≤25.4mm的鋼不預(yù)熱。（2）日本壓力鋼管規(guī)范：厚度<25mm時(shí)，預(yù)熱到去濕程度。（3）ASMEⅧ附錄D：推薦最低溫度為10℃（對(duì)于所有厚度）。（4）DL5017—93：厚度≤30mm不預(yù)熱（尚有例外的環(huán)境條件，但未提及濕度）。

預(yù)熱溫度的選擇也是要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況而定。不同的部位不同的環(huán)境預(yù)熱的溫度也不同。例如鋼的供貨廠商日本NKK公司推薦其隧洞內(nèi)安裝的預(yù)熱溫度為100℃以上，但其也不能明確預(yù)熱的溫度。主要是是考慮到濕度、裝配應(yīng)力及管理水平等不確定的狀況所作出的選擇。其中管理水平對(duì)預(yù)熱選擇有較大的影響，譬如移動(dòng)式火焰預(yù)熱法，如果管理者及操作者技術(shù)水平不高，責(zé)任心又不強(qiáng)，則很難實(shí)現(xiàn)均勻預(yù)熱；另一方面，應(yīng)保證幾名焊工同步焊一條縫，這樣，除能防止不均勻收縮變形引起的鋼管偏移外，尚利于保證層間溫度。

（2）焊接墊板

墊板的優(yōu)點(diǎn)

1.減少隧洞與鋼管外壁的焊接工作量。例如融水縣榮地電站壓力鋼管外壁距隧洞壁的設(shè)計(jì)尺寸僅為600 mm，最小處只有約200mm。只在鋼管內(nèi)作業(yè)，才能確保施工。

2.鋼管內(nèi)通風(fēng)條件好，便于設(shè)備、材料的搬運(yùn)、確保安全施工。

3.省去氣刨及刨槽打磨工序。

應(yīng)用墊板的注意事項(xiàng)

（a）墊板應(yīng)沿焊縫全長(zhǎng)連續(xù)設(shè)置，墊板間的接頭應(yīng)為全焊透接頭。分成兩個(gè)半圓的墊板不能滿足這個(gè)條件，這是因?yàn)槌鲇谘b配的需要，每塊墊板須小于180°，這樣，裝配后的兩墊板間隙一般20mm左右，這種幾何不連續(xù)性可能誘發(fā)橫向裂紋。

（b）不適合于TH80級(jí)以上的高強(qiáng)鋼。某工程曾做過(guò)A517GrF（HT80級(jí)）和A537C1.1鋼相焊的工藝評(píng)定，其冷彎試驗(yàn)在40°時(shí)即開(kāi)裂。其次，強(qiáng)度高的鋼對(duì)缺口敏感，而墊板接頭則形成“變截面”和構(gòu)成缺口。

（c）不適合于厚板。因V型坡口焊接填充量比X型坡口大，且收縮應(yīng)力較大；另一方面，一旦根部產(chǎn)生缺陷，則返修量大。

（d）墊板與管殼外壁間隙應(yīng)盡量小。當(dāng)其大于3mm時(shí)，容易產(chǎn)生缺陷，在裝配與焊接時(shí)務(wù)必注意。

（e）管外設(shè)計(jì)空間大小應(yīng)與x射線探傷統(tǒng)一考慮。日本是采用自動(dòng)裝x膠片的小車，或以自動(dòng)記錄式超聲波探傷取代x射線。

（f）異形管坡口

對(duì)于彎管、錐管及岔管等異形管的坡口設(shè)計(jì)與加工，應(yīng)注意“坡口角度與坡口面角度的區(qū)別。譬如彎管，兩坡口面角度之和大于或小于其所形成的坡口角度。

2、裝配

壓力鋼管安裝裝配大致有以下方法。

（1）傳統(tǒng)的裝配方法。系借助于拉板、Г型板調(diào)整對(duì)口（見(jiàn)圖1）。這種方法較簡(jiǎn)便，又能預(yù)防變形，但焊接、拆除這些附件較麻煩。

圖1 傳統(tǒng)的裝配方法

（2）履式卡具。這是日本應(yīng)用于壓力鋼管及其他焊接結(jié)構(gòu)（例球罐）的通用卡具。使用方法是預(yù)先將鍵在車間焊好，裝配時(shí)，將履套在鍵上，插上銷，再用楔調(diào)整間隙和錯(cuò)邊。調(diào)整合格后，可將銷、楔點(diǎn)焊，以防滑落。然后進(jìn)行定位焊。待正式焊接至兩層之后，再拆除卡具。該方法的優(yōu)點(diǎn)是裝配速度快，質(zhì)量好，裝配應(yīng)力均勻，可反復(fù)調(diào)整，直至合格。缺點(diǎn)是需預(yù)先制作卡具。總的來(lái)講，值得推薦。

（3）千斤頂調(diào)整桿。該方法的特點(diǎn)是不需焊接任何附件，用千斤頂調(diào)整桿和手拉葫蘆進(jìn)行裝配（見(jiàn)圖2）缺點(diǎn)是最終調(diào)整部位往往應(yīng)力較大，調(diào)整難度也大，效率低，有時(shí)需將定位焊縫割除重新調(diào)整。此法適于直徑較小、壁薄的管。

對(duì)于HT80級(jí)之類的高強(qiáng)鋼，雖應(yīng)盡量避免在其上面焊接臨時(shí)附件，但并非禁止。日本在HT80級(jí)鋼上焊接卡具是很普遍的做法，但應(yīng)對(duì)其焊接與拆除工藝作詳細(xì)規(guī)定和控制。

3、涂 裝

（1）鋼管內(nèi)壁涂裝

如果鋼管在制作階段完成最終涂漆并達(dá)到設(shè)計(jì)膜厚，則在其后的安裝中涂膜難免被損壞，施以修補(bǔ)不僅費(fèi)時(shí)，且不易保證質(zhì)量。因此，可采用以下方法。

（a）面漆移至安裝后涂裝。鋼管內(nèi)壁防腐涂料較廣泛地采用環(huán)氧瀝青漆，其設(shè)計(jì)厚度一般為400～500μm，大致涂2～3道。其最大允許重涂時(shí)間，以海鷗牌P514/C514型涂料為例，一般為48h，也因作業(yè)環(huán)境條件而異。這樣，若將最終涂層延至安裝后進(jìn)行，則時(shí)間間隔有時(shí)會(huì)是幾個(gè)月。為防止層間剝離，在安裝涂漆前須對(duì)前涂層表面進(jìn)行粗化處理。某工程采用的是效率高的噴砂處理，壓力為0.4MPa、噴射角60°～70°、噴射距離100～200mm，經(jīng)附著性試驗(yàn)合格。此方法的缺點(diǎn)是惡化洞內(nèi)作業(yè)條件，成本也較高，一般不采用。

（b）在制作工場(chǎng)只涂車間底漆。有的工程是在制作工場(chǎng)噴砂后只涂車間底漆，在安裝涂漆前再作“凈化噴砂”，除去鋅、鹽和污物。在生銹區(qū)域和焊接接頭區(qū)噴砂到清潔度符合ISO21/2級(jí)，然后統(tǒng)一涂中間漆和面漆。此種方法的優(yōu)點(diǎn)是質(zhì)量好，缺點(diǎn)是需噴砂兩次。

（2）外壁防腐

隧洞內(nèi)鋼管外壁防腐一般是涂水泥砂漿。外壁防腐不是必需的，只有當(dāng)從制作結(jié)束到安裝回填混凝土的時(shí)間間隔長(zhǎng)時(shí)才需要。例如，地處氣候干燥地區(qū)的二灘水電站，鋼管外壁就未作防腐處理。在安裝澆筑混凝土之前對(duì)焊接接頭區(qū)補(bǔ)涂水泥漿的做法是多余的。

4、結(jié) 論

（1）合同規(guī)范宜對(duì)預(yù)熱只作原則性規(guī)定，給予承包商選擇的余地。

（2）確定預(yù)熱規(guī)范應(yīng)充分估計(jì)到環(huán)境濕度的影響。

（3）移動(dòng)式火焰預(yù)熱法難以管理，不能有效地防止裂紋。

（4）采用墊板有諸多的注意事項(xiàng)，在設(shè)計(jì)與施工方面應(yīng)予以綜合考慮。

（5）坡口設(shè)計(jì)應(yīng)考慮鋼管安裝接頭的特點(diǎn)。對(duì)于異形管接頭，應(yīng)注意坡口角度和坡口面角度的關(guān)系。

（6）鋼管裝配推薦采用履式卡具。

（7）應(yīng)恰當(dāng)?shù)剡x擇制作涂漆和安裝涂漆的時(shí)機(jī)，注意最大允許重涂時(shí)間間隔。

（8）隧洞內(nèi)鋼管外壁防腐不是必需的。

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