壓力鋼管施工方法

王 偉

（遼寧省觀音閣供水有限責任公司 本溪市 117100）

1 工程概況

某供水工程位于遼寧省境內(nèi)，沿線主要為山區(qū)丘陵地帶，工程主要由泵站、引水隧洞、引水管道以及配水站等組成。引水隧洞包括有壓隧洞和無壓隧洞，引水管道包括PCCP 管道與鋼管道，PCCP 管道為DN3600 三管同槽；壓力鋼管為DN5800 單管，鋼管單節(jié)（含加勁環(huán)）重量為9 t。

2 施工工序和方法

2.1 施工工序

測量放線→軌道安裝→管道組對安裝→管道焊接→管道防腐→探傷（射線）質量檢測。

2.2 施工方法

2.2.1 測量放線

根據(jù)設計單位提供的測量基準點、基準線和水準點，進行鋼管安裝的控制測量放點，在鋼管安裝部位測放出鋼管安裝中心線和各管段測量控制基準高程點。根據(jù)設計圖紙計算出每節(jié)鋼管控制點位置坐標，將每節(jié)鋼管的兩腰點和頂（底）點作為控制點放設（視安裝現(xiàn)場可適當彎動），控制點采用測量用的預埋鋼板或水泥鋼釘標記，在合適的位置放設高程控制點?？刂泣c線精度是保證安裝精度的基礎，應嚴格控制在1 mm 以內(nèi)；施工期間應注意控制點線的保護，嚴禁破壞。

2.2.2 軌道安裝

軌道鋪設時進行測量定位，確保軌道平行于管道軸線，且對稱分布于軸線兩側，盡量使鋼管通過軌道運輸至安裝位置時中心線位于軸線位置，通過千斤頂進行高程調整，軸線進行微調，減少工作量。

2.2.3 鋼管安裝就位

（1）鋼管管節(jié)用平板拖車從堆存場運輸?shù)桨惭b現(xiàn)場，采用履帶吊卸車吊運到安裝部位。

（2）鋼管安裝根據(jù)管道的伸縮節(jié)或拐點設置分布情況分段平行作業(yè)，各段管道以伸縮節(jié)或拐點上游相鄰的管節(jié)作為始裝節(jié)，依次分節(jié)安裝；鋼管的岔管、支管安裝，以岔管段作為始裝節(jié)，向下游依次分節(jié)進行。

（3）鋼管安裝方法。

①水平段安裝。管線長度較長的水平段及小坡度段鋼管安裝，一般采用在管線一端設置簡易吊裝作業(yè)平臺，在墊層混凝土澆筑強度上來后，沿管線鋪設簡易軌道，該段管道的所有鋼管均由該平臺吊送入管槽內(nèi)，利用臺車軌道經(jīng)卷揚機牽引將鋼管安裝單元進行水平運輸至安裝位置、用千斤頂手拉葫蘆就位拼裝。管線長度較短的水平段及小坡度段鋼管安裝每節(jié)鋼管可采用吊車直接吊裝就位、拼裝焊接。

②斜坡段（坡度≥7%）鋼管安裝方法。斜坡段鋼管安裝由于軸向坡度較大（本工程斜坡段鋼管軸向坡自10%～36%），原來的水平段鋼管安裝施工方法不能完全適應現(xiàn)場安裝需要。斜坡段鋼管安裝方向原則上均由低到高安裝。根據(jù)以往施工經(jīng)驗及本工程現(xiàn)場實際情況，采用以下安裝方法：

●管線軸向坡度7%～10%的安裝方法。安裝長度較長的安裝段，仍舊采用原來水平段的臺車及軌道的安裝方法。但施工過程中略有不同：鋼管臺車由原來的卷揚機經(jīng)鋼絲繩牽引行進改為由卷揚機經(jīng)鋼絲繩牽引控制，沿軌道向下滑行至安裝部位。

該方法首先要保證鋼管及臺車在向下滑行過程中受控制，隨時可以停止向下滑行。根據(jù)管道的坡度及鋼管臺車的重量計算出卷揚機的噸位（確保足夠的安全系數(shù)），向下滑行前檢查卷揚機抱閘、控制開關是否靈敏、軌道接頭鏈接是否牢固、軌道上是否有雜物等，確保施工安全。

鋼管經(jīng)臺車運送至安裝位置后，根據(jù)測量數(shù)據(jù)（標記的起始樁號、中心軸線和高程），利用臺車4 角上的4 臺千斤頂將鋼管頂離臺車進行細微調整，測量調整其管口垂直度和中心軸線及高程，直至精確就位。檢查合格后用工字鋼和角鋼支撐連接牢固，其底部臺車可以抽出以便運送下一節(jié)鋼管。

管口對接環(huán)縫采用人工斜鐵、壓碼壓縫，壓縫過程要使管口錯邊量均布在整個圓周內(nèi)，避免局部錯邊量超標。

第一節(jié)鋼管安裝完畢，壓縫后檢查其垂直度和管口位置，合格后用加固材料支撐牢固，在其底部外壁焊接定位塊（以便第二節(jié)鋼管就位）。

應特別注意的是每安裝一節(jié)鋼管，在加固之前一定要檢查前一節(jié)的管口平面度，以防本節(jié)鋼管因重力作用對前一節(jié)造成沿軸線方向的傾斜，一旦發(fā)現(xiàn)有傾斜現(xiàn)象，要及時調整。

●管線軸向坡度≥10%安裝方法。由于軸向坡度較大，但一般安裝長度較短的安裝段，采用吊車直接吊裝就位（單節(jié)）、拼裝焊接的安裝方法。

（4）伸縮節(jié)最后進行安裝，應按照圖紙設計位置，在該段鋼管管節(jié)所有環(huán)縫全部焊完后開始安裝。伸縮節(jié)安裝時采用瓦片包絡式方法，先制成3 塊瓦片，在現(xiàn)場再按實際需要長度，割去多余部分再進行安裝。

（5）鋼管管節(jié)位置精細調整符合安裝要求后采取臨時加固措施，然后在管節(jié)內(nèi)使用活動定桿、管外使用千斤頂配合進行環(huán)縫的錯邊量的調整，并使用手拉葫蘆、千斤頂?shù)裙て骶哒{整環(huán)縫間隙，合格后對稱進行環(huán)縫裝配、焊接。

（6）所有管節(jié)的加固材料焊接應在加勁環(huán)上搭接施焊，采用雙面焊接，焊縫長度不小于200 mm。鋼管安裝定位時，不得在鋼管本體上焊接腳手架、腳踏板等。

2.2.4 鋼管焊接

（1）焊接方法、焊接設備。本工程鋼管安裝選材為Q345C，環(huán)縫焊接全部采用CO2氣體保護焊和手工電弧焊。焊接設備擬采用半自動氣體保護焊機，逆變手工弧焊機等通用的焊接設備。

（2）焊接及檢測人員資格。工程所有焊接人員均須經(jīng)SL35 考試，并取得焊工合格證書后才可上崗。從事壓力鋼管質量檢測的無損檢測人員，按GB/T9445 的要求進行培訓和資格鑒定，取得1 級（初級）、2 級（中級）、3 級（高級）通用資格證書，并同時取得全國水利水電行業(yè)無損檢測人員資格鑒定與認證委員會頒發(fā)的1 級、2 級和3 級水利水電行業(yè)的工業(yè)部門資格證書。

（3）焊接作業(yè)措施。

①根據(jù)焊接工藝評定合格的報告書以及招標文件技術條款的規(guī)定，在正式焊接前編制詳細的焊接工藝規(guī)程，報監(jiān)理人審批后方可實施。

②本工程鋼管壁厚δ=20 mm，材質為傳統(tǒng)材料Q345c，焊接工藝方面無特殊要求，所以鋼管安裝環(huán)縫坡口形式擬全部采用內(nèi)壁坡口。焊接作業(yè)時首先在環(huán)縫內(nèi)壁坡口填充50%～60%，然后反面進行碳弧氣刨清根、焊接，最后將內(nèi)壁環(huán)縫剩余部分焊接完畢。

③外焊縫焊接作業(yè)需搭設腳手架配合木跳板作為作業(yè)平臺，內(nèi)環(huán)縫焊接需制作可移動的焊接臺車。

④在環(huán)縫裝配點焊完成后需要清除現(xiàn)場環(huán)縫裝配的壓碼時，必須采用氧割——碳弧氣刨——砂輪機修磨的工藝將焊疤磨平，不允許用錘擊的辦法，以免損傷管壁母材。

（4）焊接工藝。

①現(xiàn)場環(huán)縫施焊前準備：腳手架、竹跳板符合安全規(guī)定；充足的照明，使用12 V 以下低壓燈；焊接部位無論何種情況下都要有防止雨水從管口進入管內(nèi)；管底部支撐加固符合安全規(guī)定；環(huán)境風速大于8 m/s 時要有擋風設施；焊接電源離焊接部位的距離不得大于50 m；鋼管內(nèi)要設通風設備，排出焊接時的煙塵。

②焊前必須嚴格按照焊條供應單位要求的烘焙制度進行烘干，并保存在（100～150）℃的恒溫箱內(nèi)，隨用隨取?，F(xiàn)場使用的焊條應裝入保溫筒，焊條在保溫筒內(nèi)的時間不得超過4 h，超過后，應重新烘焙，重復烘焙次數(shù)不得超過2 次。

③ 清除焊接坡口及兩側＞20 mm 范圍內(nèi)的水份、油污、鐵銹等。焊縫背面采用碳弧氣刨清根后，應用砂輪清除表面氧化層。

④內(nèi)壁坡口填充時采用短弧窄道焊方法進行多層多道焊，在一般情況下不需預熱和后熱處理。但遇雨天、相對濕度大于85%、環(huán)境溫度低于0℃時，或在結構剛性特別大的部位，應考慮適當預熱（＞50℃），去除鋼板表面吸附的水份。

⑤所有安裝環(huán)縫擬采用內(nèi)壁坡口，定位焊引弧、收弧均在坡口內(nèi)完成，每條焊縫應盡量一次連續(xù)焊接完畢，焊接時應注意保證多層多道焊，正式施焊時首先焊接坡口側約50%，然后將反面用炭弧氣刨清根打磨后全部焊接完畢，再轉到坡口側將剩余部分焊完。采用分區(qū)對稱焊接以減少殘余應力，各分區(qū)用模板分隔互不影響，對稱的分區(qū)采用同一型號的逆變焊機，選用相近的焊接參數(shù)，同時電焊工應盡量保持一致的焊接速度，施焊時要注意焊接電流的調整。

⑥DN5800 鋼管每條環(huán)縫展開長度約18 m，焊接作業(yè)時擬定6 名電焊工對稱同步焊接。焊工1～6的分區(qū)及每名焊工的焊接順序（用數(shù)字1、2 表示），具體見附圖。

附圖 鋼管環(huán)縫焊接作業(yè)人員布置及焊接順序

⑦通常情況下，環(huán)縫應在自由收縮（無約束）狀態(tài)下施焊。為此，管段的安裝與管段環(huán)縫的焊接應連續(xù)緊接進行。當施焊湊合節(jié)（有約束條件下）環(huán)縫時，應先焊湊合節(jié)的第一條環(huán)縫。焊第二條環(huán)縫時因拘束度較大，需要采取窄焊道、并多層多道分段退焊的焊接方法，盡量減低焊接應力，防止焊接裂縫的產(chǎn)生，保證焊縫質量。

2.2.5 防 腐

（1）表面處理。除銹處理前清除焊渣、飛濺附著物，磨平焊疤、毛刺等，并清洗基體金屬表面可見的油脂及其它污物。除銹工作采用拋丸除銹，應徹底清除鐵銹、焊疤、焊瘤、毛刺、氧化皮、油污和其它塵垢，直至露出金屬光澤。除銹等級應符合GB8923-88 標準中規(guī)定的Sa21/2 級別，應用照片目視比較評定，描紋深度應達到（60～100）μm。

（2）內(nèi)壁防腐采用高壓無氣噴涂無溶劑無毒環(huán)氧樹脂涂料，涂層干膜厚度不小于500 μm。

（3）外壁防腐采用加強級環(huán)氧煤瀝青防腐，底漆1 道面漆4 道，涂層間纏繞一層玻璃布，總厚度不小于400 μm。涂裝順序：底漆-面漆-面漆，玻璃布，面漆-面漆。

2.2.6 無損檢測

焊后經(jīng)過24 h 方可進行無損檢測。無損檢測方法、檢驗比例應符合JB 4730-2005 的規(guī)定。發(fā)現(xiàn)缺陷要查明原因，提出返修工藝文件報監(jiān)理工程師審批后才能實行返修。

（1）焊縫內(nèi)部質量檢測采用超聲波或射線檢測，一、二類焊縫進行100%超聲波檢測；并作5%超聲波探傷復驗。鋼管丁字口焊縫進行100%超聲波復驗。一、二類焊縫還要進行5%磁粉或滲透檢測。

（2）當對焊縫用一種無損檢測方法檢測，在對所發(fā)現(xiàn)的缺陷進行評定沒有把握時，應采用其他無損檢測方法進行復查。缺陷修復后，用兩種無損檢測方法進行檢測，并用各自的標準進行評定，兩種均合格后才能判為合格。

（3）對于一、二類焊縫的內(nèi)部質量采用無損檢測，若發(fā)現(xiàn)存在裂紋、未融合或未焊透等缺陷，應對整條進行檢測； 若發(fā)現(xiàn)存在其他不符合質量要求的缺陷，在缺陷延伸方向或可疑部位作補充檢測，補充檢測長度應不小于200 mm，若補充檢測仍發(fā)現(xiàn)存在不符合質量要求的缺陷，對整條焊縫進行檢測。

（4）焊縫返修。返修前必須找到焊接缺陷發(fā)生的原因，并制定詳細的返修工藝，報監(jiān)理批準后實施。同一部位返修次數(shù)不得超過2 次。

（5）將焊縫無損檢測記錄及相關資料報送監(jiān)造人審查，并將記錄作為最終驗收資料提供給業(yè)主。

[1] 孫艷秋．水電站厚鋼板壓力鋼管埋弧焊工藝淺析[J]．水利技術監(jiān)督，2015，（02）：82-84．

[2] 張瑞杰，李東明．水電站壓力鋼管攝影測量及逆向建模分析[J]．水利技術監(jiān)督，2013，（02）：36-39．