壓力鋼管在大伙房水庫(kù)輸水(二期)工程中的應(yīng)用

趙 振

(遼寧省大伙房水庫(kù)輸水工程建設(shè)局， 遼寧 沈陽(yáng) 110166)

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壓力鋼管在大伙房水庫(kù)輸水(二期)工程中的應(yīng)用

趙 振

(遼寧省大伙房水庫(kù)輸水工程建設(shè)局， 遼寧 沈陽(yáng) 110166)

遼寧省大伙房水庫(kù)輸水二期工程全長(zhǎng)260.8km，其中隧洞段長(zhǎng)29.1km、管線段長(zhǎng)231.7km，隧洞連接段采用壓力鋼管外包混凝土，長(zhǎng)3.52km。本文主要介紹壓力鋼管制作的工藝過(guò)程，分析介紹制作過(guò)程中需要注意的主要事項(xiàng)及技術(shù)要求。

輸水工程； 壓力鋼管； 鋼管制作； 焊接

1 工程概述

大伙房水庫(kù)輸水二期工程將渾江水通過(guò)輸水隧洞引到大伙房水庫(kù)調(diào)節(jié)，是向遼寧省中部城市輸水的一項(xiàng)大型輸水工程。二期工程輸水隧洞為有壓隧洞，總長(zhǎng)25.5km，為直徑6m斷面圓形隧洞。該隧洞屬淺埋隧洞，平均埋深35m，最小埋深12m，隧洞連接段共有2個(gè)，分別為東洲連接段和塔峪段連接段，總長(zhǎng)3.44km，采用鋼管外包混凝土結(jié)構(gòu)。外包混凝土70cm，鋼管與外包混凝土之間采用閉孔泡沫板隔離。

2 壓力鋼管制作

2.1 壓力鋼管制造工藝流程

壓力鋼管制造工藝流程見(jiàn)下頁(yè)圖1。

圖1 壓力銅管制造工藝流程

2.2 材料

2.2.1 鋼材

該工程壓力鋼管管壁、岔管殼板、補(bǔ)強(qiáng)板、加勁環(huán)、止水環(huán)所用鋼板材料為低合金容器鋼，鋼牌號(hào)為16MnR。岔管肋板采用日本產(chǎn)的HT-490MpaZC耐層狀撕裂鋼。非主體用鋼(如：臨時(shí)支撐、內(nèi)支撐、安裝用鋼等)采用碳素鋼Q235A。制作壓力鋼管用厚24mm的剪邊熱軋雙定尺鋼板，鋼板寬2820mm、長(zhǎng)9700mm；板材的厚度允許一定偏差，負(fù)差0.25mm，正差1.65mm。所采購(gòu)的鋼板必須附有產(chǎn)品合格證和出廠質(zhì)量證明書(shū)，并對(duì)到廠的鋼板進(jìn)行質(zhì)量檢查，鋼板的檢查包括外觀檢查和隨機(jī)質(zhì)量抽樣檢查。用于制作岔管的鋼板要逐張進(jìn)行超聲波探傷檢查；用于制作加固梁的板材需要做厚度方向的伸拉試驗(yàn)及硫含量測(cè)量。

2.2.2 焊接材料

根據(jù)鋼種類別選用合適的焊接材料，焊接材料現(xiàn)購(gòu)置現(xiàn)用，嚴(yán)禁將存放時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的焊接材料用在工程上。焊接材料按要求進(jìn)行烘焙和保管。

2.3 鋼管制作

2.3.1 劃線

a.每個(gè)鋼管有2條縱向的焊縫，相鄰管節(jié)的縱向焊縫應(yīng)錯(cuò)開(kāi)300mm以上布置。

b.在充分考慮卷板過(guò)程中鋼板伸長(zhǎng)、焊縫間隙焊縫收縮、加工裕度等因素的情況下計(jì)算鋼板劃線長(zhǎng)度。

c.為了保證尺寸曲線部分應(yīng)畫(huà)有切割和檢查2條線。

d.劃線后的鋼板，用油漆分別標(biāo)出鋼管的水流方向，分塊、分節(jié)、分段編號(hào)并標(biāo)出垂直和水平中心線、切割線以及坡口角度等符號(hào)，見(jiàn)圖2。

圖2 鋼板劃線

2.3.2 鋼板切割、坡口加工

a.鋼板切割按批準(zhǔn)的加工工藝采用數(shù)控切割機(jī)或刨邊機(jī)刨邊。

b.鋼板切割后難免會(huì)有一些缺陷，應(yīng)用砂輪磨去。

c.鋼板切割后坡口尺寸的極限偏差按GB 985—88，GB 986—88的要求執(zhí)行。

d.加工完畢后的坡口應(yīng)做防腐處理，防腐材料要無(wú)毒，并不能影響焊接質(zhì)量要求。

e.工地焊縫全部采用刨邊機(jī)加工坡口。

2.3.3 卷板

a.鋼管卷板采用三軸輥卷板機(jī)冷加工成型，由龍門(mén)式起重機(jī)或廠內(nèi)橋機(jī)配合，多次卷制成形鋼板卷板方向應(yīng)和鋼板的壓延方向一致。開(kāi)始卷制時(shí)應(yīng)確保板材干凈無(wú)堅(jiān)硬雜物，卷制完成后不準(zhǔn)用外力校正。

b.將卷好的瓦片自由放置在平臺(tái)上，用樣板檢查瓦片的弧度是否符合間隙偏差要求。

2.3.4 組對(duì)、調(diào)圓

a.組圓在專用平臺(tái)上進(jìn)行，在組圓平臺(tái)上劃好管節(jié)的內(nèi)外直徑，在一側(cè)焊上擋塊。

b.將檢查合格的瓦片，按編號(hào)吊至組圓平臺(tái)上進(jìn)行單節(jié)組對(duì)，下管口用地胎調(diào)整，上管口用液壓調(diào)圓裝置調(diào)整。

c.組對(duì)完成后，由焊接質(zhì)檢員和結(jié)構(gòu)質(zhì)檢員聯(lián)合檢查焊接坡口、外形尺寸等，合格后進(jìn)行定位焊。

2.3.5 縱縫焊接

a.鋼管縱縫焊接采用滾焊臺(tái)車(chē)和伸縮臂式埋弧自動(dòng)焊機(jī)進(jìn)行焊接，見(jiàn)圖3。

圖3 鋼管縱縫焊接1—鋼管；2—伸縮臂式埋弧自動(dòng)焊機(jī)；3—滾輪；4—縱縫

b.將組圓合格后的鋼管置放在滾焊臺(tái)車(chē)上，滾動(dòng)鋼管使縱向焊縫處于鉛垂位置。在鋼管焊縫底部鋪墊焊劑。在鋼管縱縫兩端焊接引弧板和收弧板。

c.調(diào)整埋弧自動(dòng)焊機(jī)的伸縮臂，按規(guī)定的工藝參數(shù)進(jìn)行焊接。

以部分變流器退出運(yùn)行為擾動(dòng),對(duì)本文所提控制策略的有效性進(jìn)行驗(yàn)證,仿真結(jié)果如圖8所示。初始狀態(tài)下無(wú)通信故障。

d.鋼管縱縫焊接后，清除引弧板和熄弧板，注意不傷及母材。用弧長(zhǎng)600mm的樣板檢查縱縫弧度，樣板與縱縫的極限間隙為4mm。

2.3.6 內(nèi)部支撐安裝

內(nèi)部支撐為“米”字活動(dòng)支撐，頂絲結(jié)構(gòu)；根據(jù)制造施工每節(jié)壓力鋼管的長(zhǎng)度，每節(jié)設(shè)兩道支撐，見(jiàn)圖4。

圖4 鋼管內(nèi)部支撐示意圖1—鋼管；2—圓鋼；3—槽鋼([16)；4—壓力鋼管內(nèi)徑6.08m

2.3.7 加勁環(huán)(阻水環(huán))下料、組對(duì)

a.加勁環(huán)采用數(shù)控切割機(jī)下料，加勁環(huán)、阻水環(huán)的內(nèi)圈弧度用樣板檢查，寬度和長(zhǎng)度允許偏差±1mm，對(duì)角線相對(duì)差±2mm。

b.加勁環(huán)、阻水環(huán)組對(duì)時(shí)，鋼管外壁與加勁環(huán)、阻水環(huán)的間隙不大于3mm。

c.鋼管縱縫應(yīng)與加勁環(huán)、阻水環(huán)的焊縫錯(cuò)開(kāi)一定距離，至少在100mm以上。

2.3.8 鋼管加勁環(huán)、止水環(huán)的焊接

加勁環(huán)與鋼管之間的焊縫為雙面連續(xù)焊縫，采用手工電弧焊法施焊，在焊接加勁環(huán)時(shí)為了減小變形，采用對(duì)稱分段退步焊法施焊。

2.3.9 彎管制作

彎管制作采用數(shù)控切割機(jī)按實(shí)樣下料，其制作工藝參照直管制作工藝進(jìn)行，彎管制作完成后，相鄰管節(jié)在廠內(nèi)進(jìn)行預(yù)組裝并仔細(xì)檢查各項(xiàng)尺寸，合格后，做出標(biāo)記，準(zhǔn)予出廠。

2.3.10 岔管制作

a.岔管分瓦片制作，采用數(shù)控切割按實(shí)樣下料，岔管基本錐采用800t壓力機(jī)壓制成型。

b.岔管管節(jié)的環(huán)縫應(yīng)保持不小于1000mm的間距。

c.岔管管節(jié)的頂?shù)啄妇€、縱縫與腰線所夾的中心角不小于15°，兩者間弧線長(zhǎng)度不小于300mm。

d.岔管在工廠內(nèi)進(jìn)行整體組裝，并根據(jù)運(yùn)輸和安裝條件，盡可能在工廠內(nèi)組焊成盡可能大的部件，每個(gè)部件在工廠內(nèi)整體爐內(nèi)加熱消除應(yīng)力。

e.岔管補(bǔ)強(qiáng)板的弧度除滿足相應(yīng)管徑的管節(jié)卷板弧度要求外，還應(yīng)綜合計(jì)算和考慮補(bǔ)強(qiáng)板與被補(bǔ)強(qiáng)管節(jié)兩者接觸面弧度極限偏差的迭合。計(jì)算迭合后的間隙最大值不應(yīng)超過(guò)3mm。

f.岔管分岔角度極限偏差為30′。

3 防 腐

壓力管道的防腐是壓力管道制作與安裝工程的重點(diǎn)，鋼管防腐質(zhì)量的好壞，直接影響到整個(gè)工程的穩(wěn)定運(yùn)行，并為以后輸水管道的順利暢通打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

a.表面清理。鋼管表面的除銹清理采用噴射除銹，除銹等級(jí)達(dá)到Sa2 1/2級(jí)。壓力鋼管表面應(yīng)手工清除浮銹、焊疤、焊瘤、毛刺、氧化皮、油污和其他不利于金屬與油漆形成緊密連接的各種物質(zhì)。

b.防腐漆噴涂。每個(gè)工程防腐要求均不一樣，都有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，本文不詳細(xì)闡述。防腐施工作業(yè)時(shí)，注意施工自身防護(hù)和砂塵及防腐涂料對(duì)環(huán)境的影響。

4 焊縫檢驗(yàn)

4.1 焊縫分類

鋼管制造的焊縫按其重要性可分為三類：

a.一類焊縫,包括所有主要受力焊縫。例如：管壁縱縫、湊合節(jié)合攏環(huán)縫。

b.二類焊縫，包括較次要的受力焊縫。例如：管壁環(huán)縫、加勁環(huán)對(duì)接焊縫。

c.三類焊縫，包括受力很小的附屬構(gòu)件的焊縫。

4.2 無(wú)損探傷

a.焊接完成后盡快進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。

b.無(wú)損檢測(cè)人員需通過(guò)經(jīng)有關(guān)主管部門(mén)批準(zhǔn)的無(wú)損檢測(cè)人員技術(shù)資格鑒定考試委員會(huì)考試，評(píng)定焊縫質(zhì)量由Ⅱ級(jí)或Ⅱ級(jí)以上的檢測(cè)人員擔(dān)任。

c.焊縫無(wú)損探傷遵守DL 5017—93規(guī)定選用射線探傷或超聲波探傷，探傷比例按施工圖紙或《焊縫無(wú)損探傷抽查率》規(guī)定執(zhí)行。

5 焊縫缺陷處理

a.裂縫,根據(jù)無(wú)損檢測(cè)結(jié)果，利用碳刨刨除不合格的焊縫，并進(jìn)行補(bǔ)焊。

b.不符合標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)補(bǔ)焊。

c.返修后的焊縫用UT進(jìn)行復(fù)查,同一部位返修次數(shù)不超過(guò)兩次。

6 漆膜厚度的測(cè)量

a.每節(jié)鋼管都應(yīng)做漆膜厚度的測(cè)量，選位要均勻布置。

b.漆膜厚度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。

c.漆膜附著力檢查,使用刀具在涂層上劃一尖角為60°切口(劃透涂層直到管壁表面),用膠帶壓緊粘貼切口處，然后揭去膠帶涂層應(yīng)無(wú)剝落。

[1] DL 5017—1993壓力鋼管制造安裝及驗(yàn)收規(guī)范[S].北京：中國(guó)電力出版社，1996.

[2] 毛小琳，王金偉，趙明哲.大伙房水庫(kù)輸水應(yīng)急入連工程輸水管材的選定[J].水利建設(shè)與管理,2012(S1):3-5.

[3] 謝新偉.高水頭小流量引水式水電站壓力鋼管穩(wěn)定設(shè)計(jì)與施工[J].水利建設(shè)與管理, 2009, 29(10):51-52.

Application of pressure steel pipe in Dahuofang Reservoir Water Conveyance Phase II Project

ZHAO Zhen

(LiaoningDahuofangReservoirWaterConveyanceEngineeringConstructionBureau,Shenyang110166,China)

Liaoning Dahuofang Reservoir Water Conveyance Phase II Project has total length of 260.8km, including tunnel segment length of 29.1km and pipeline segment length of 231.7km. Concrete wrapped by pressure steel pipe is adopted for tunnel connection segment with the length of 3.52km. In the paper, technology process of pressure steel pipe manufacturing is mainly introduced. Main items and technical requirements noted in the manufacturing process are analyzed and introduced.

water conveyance project; pressure steel pipe; steel pipe production; welding

10.16616/j.cnki.11- 4446/TV.2016.11.005

TV732.4+1

B

1005-4774(2016)11- 0022- 04