大型岔管安裝及水壓試驗

徐 磊

（中國水利水電第八工程局有限公司，湖南 長沙 410004）

1 工程概述

緬甸道耶坎 II 級水電站基本參數如表1所示。

表1 緬甸道耶坎II級水電站基本參數表

緬甸道耶坎II級水電站壓力鋼管及岔管安裝工程，以1條主引水鋼管通過2個二岔管分供3臺機組的形式進行布置，鋼管總長約為526.5 m，總重量約為3 370 t，其中2個岔管總重約350 t。主岔管直徑為8 500/6 400/3 500 mm，重約240 t，分9節(jié)制作，次岔管直徑6 400/3 500/3 500 mm，重約110 t，分8節(jié)制作，岔管主體材質均為07MnCrMoVR，板厚為δ40 mm，布置一個月牙肋，板厚為80 mm，材質為07MnCrMoVR，肋板與岔管的連接焊縫為工地焊接，岔管均為瓦塊運至安裝現場，并在現場進行拼裝。

2 岔管掛裝

根據緬甸道耶坎II級水電站基本參數，對大型岔管安裝進行試驗研究，通過焊縫內部檢測與焊縫缺陷處理保障水電站岔管安裝的安全性。

2.1 掛裝準備

由于三分岔管重量和尺寸都非常大（瓦塊單件最大吊裝重量為7 428 kg，單件最大外形尺寸長7 900×1 650×3 900 mm），因此掛裝采取在安裝位置組裝、焊接的方式[2]。首先用經緯儀、水平儀放出各控制中心線、基準點等。布置好安裝支墩上的千斤頂，并備用多個千斤頂，做好組裝前的各項準備工作。

2.2 掛裝步驟

（1）放出岔管管節(jié)的左右腰線、頂底線以及各截面。

（2）以岔管進水口第一管節(jié)為定位節(jié)，然后依次掛裝。

（3）掛裝時，注意控制各管節(jié)斷面的垂直度，左右腰的位置以及頂底線的位置。

（4）每掛裝3節(jié)后，需要將圖樣與地樣進行比較，若偏差過大，則不能再繼續(xù)掛裝，需要進行調整處理，處理合格后再繼續(xù)掛裝。

（5）掛裝后的管節(jié)或瓦塊加固應可靠牢固，然后再進行后續(xù)工作。

2.3 岔管安裝尺寸公差控制

岔管安裝尺寸公差控制表如表2所示。

表2 岔管安裝尺寸公差控制表

3 岔管焊接

3.1 岔管焊接內容

岔管的焊接包括以下具體內容：管壁之間的對接縫（縱縫和環(huán)縫）、月牙肋之間的對接縫、管壁與月牙肋之間的組合焊縫。

3.2 岔管焊接順序

岔管整體拼裝完成后依次對單節(jié)管節(jié)的縱縫和環(huán)縫進行焊接，再焊接各管節(jié)之間的環(huán)縫，之后焊接月牙板對接縫，最后焊接月牙板與岔管管壁間的組合焊縫。

3.3 岔管焊接技術要求

（1）岔管焊接前將兩側坡口100 mm范圍內的氧化層、油污、鐵銹以及其他雜物徹底清除干凈。

（2）岔管在焊接前必須先進行充分的預熱，根據設計的板厚以及鋼板材質，將預熱溫度設為120 ℃～150 ℃,在整個焊接的過程中，質量人員應隨時監(jiān)測層間溫度，控制層間溫度不低于預熱溫度。焊接完成后需進行后熱處理，后熱處理溫度為150 ℃～200 ℃，保溫1 h。

（3）焊接時，焊工必須將保溫筒的電源插好，保溫筒蓋必須蓋好。

（4）焊接時，同時作業(yè)的焊工焊接規(guī)范及焊接速度需保持一致，控制焊接速度和能量輸入。

（5）焊接過程中，除打底層和蓋面層外，每層焊接完后需用氣鏟進行錘擊，以消除應力，并用角磨機將焊縫打磨干凈后再進行下一步焊接。

（6）為保證內部質量，焊接接頭必須錯開，縱縫焊接應設引弧和斷弧用的助焊板；嚴禁在母材上引弧和斷弧，每條焊縫應一次性焊完。

（7）焊接時，焊工必須分道進行焊接，焊接的寬度不能超過14 mm，長度不能小于60 mm（φ=3.2）；70 mm(φ=4.0)。

（8）焊接蓋面時必須從兩側向中間進行焊接，嚴禁最后一道焊縫與母材相接。

（9）壓力鋼管表面附著的吊耳、內支撐以及其他臨時構件在拆除時，嚴禁用榔頭直接錘擊，正確的方法為：用碳弧氣刨或割槍火焰在其距離管壁3 mm以上進行切除，操作時嚴禁損傷母材。

（10）岔管過流面的縱縫、環(huán)縫表面要求打磨平整、光滑，焊縫余高為0～3 mm（不得低于母材）。

（11）避免集中焊接和加熱，岔管整體應均勻受熱。

3.4 焊縫檢查

3.4.1 焊縫外觀檢查

岔管所有焊縫均為一類焊縫，焊縫按照DL5017規(guī)定進行外觀檢查。具體要求見表3焊縫外觀檢查表。

3.4.2 焊縫內部檢測

在焊縫表面探傷前應對其進行適當處理，以其不平整度不影響探傷評定為宜。焊縫的無損探傷應遵守DL5017-2007第6.4.2～6.4.7條相關規(guī)定，岔管拼裝所涉及的所有焊縫均為一類焊縫，應進行100 %焊縫無損探傷檢查。

3.5 焊縫缺陷處理

發(fā)現焊縫缺陷時，應對不同的焊縫進行分析，確定焊縫的缺陷類型，標記出缺陷返修的部位，并制定返修的具體措施，根據具體措施進行返修，返修操作應符合DL5017-2007第6.5節(jié)的規(guī)定。返修后的焊縫，應進行復檢，同時做好記錄，同一部位返修次數不應超過一次。

表3 焊縫外觀檢查表

4 岔管水壓試驗

4.1 悶頭制作與安裝

岔管的設計壓力為1.3 MPa，最高打壓壓力取其設計壓力的1.25倍，即1.63 MPa。φ8.5 m悶頭尺寸偏大，在國內分5瓣運至安裝現場并組裝成整體，φ3.5 m悶頭整體制作運輸至現場。

4.2 打壓準備

（1）岔管組裝和焊接完成后，檢查岔管的相關幾何尺寸，對焊縫進行無損探傷檢查，檢查結果應合格，并由現場監(jiān)理工程師的簽字認可。

（2）檢查岔管支撐加固情況，由于充水后的岔管重量比較重（估算1 900余t），因此必須保證支撐的強度和穩(wěn)定性。將原有的獨立支墩，用φ30圓鋼連接成整體，并根據現場實際情況分段用混凝土筑成環(huán)狀支墩。支墩應避開焊縫位置，并預留檢查通道。

（3）在岔管周圍布置兩臺排水泵，做好排水應急措施，排水管路直接敷設到道耶坎河下游。

（4）水壓試驗所需的相關試驗設備及專用工器具準備好，將電動加壓泵、排氣閥、進水閥、泄壓閥、壓力表計組裝就位，檢查打壓設備工作應正常、管路連接應正確、檢測儀表顯示正常。

（5）檢驗進水口和排氣口的安裝情況，檢查焊縫的質量情況。

（6）在岔管周圍需要對稱搭設腳手架和爬梯，作為在水壓試驗時對試驗情況進行觀測和檢查的安全通道。

（7）選用量程0～4.0 MP壓力表分別裝在悶頭頂部與底部。在充水過程及建壓開始階段，水壓變化較小，可加裝量程0～1.0 MP壓力表，以檢測初期壓力變化過程。

（8）在岔管頂部、底部、兩側腰部分別布置百分表，用來監(jiān)測充水和壓力試驗過程中岔管的變形情況，以及泄壓排水后，岔管變形恢復情況。在現場條件允許的情況下，根據數據需要，其他部位可以加裝百分表，同時增加數據記錄人員的投入。這樣可以更加真實地了解岔管在充水及壓力試驗過程中的變形或位移情況。

4.3 打壓試驗程序

（1）將充水用的軟管牽引至岔管附近，通過旁通閥對岔管進行注水，需要注意的是，，在注水時應開啟悶頭上部的排氣閥，進行充分排氣，避免岔管內部形成空腔。觀察排氣管，當上部出水且不再有氣泡時關閉旁通閥與排氣閥，岔管注水結束。

（2）開啟電動試壓泵，開始對岔管進行逐步加壓。檢查所有閥門及其與岔管連接處有無漏水情況，如果發(fā)現異常情況，暫停加壓并進行處理。由于主岔管與次岔管連成整體打壓，體積較龐大，壓力上升較慢，需要兩臺電動試壓泵同時向岔管內加壓，待壓力接近試驗壓力時，關閉一臺電動試壓泵。

（3）水壓試驗壓力應緩慢上升，上升速度控制在0.05 MPa/min以內。當水壓緩慢升至設計壓力時，關閉電動試壓泵，停止加壓，保持當前壓力10 min。

（4）岔管水壓試驗過程中，如發(fā)現泄漏或其他異常現象時，應立即關閉電動試壓泵，停止加壓，如需要處理焊縫或法蘭把合面時，必須在岔管泄壓后進行。

（5）岔管水壓試驗升壓、降壓過程均順利完成，試驗過程未發(fā)現異?，F象，經現場監(jiān)理、設計人員、業(yè)主會簽后水壓試驗結束。

（6）水壓試驗驗收全部合格，則將岔管整體移交給土建單位，并進行回填混凝土，混凝土回填過程中，應派專人在現場進行監(jiān)測，避免岔管發(fā)生位移的情況。

5 質量控制措施

（1）施工前，相關的施工人員、質檢人員、技術人員應充分熟悉圖紙。對施工過程中發(fā)現的問題，及時向項目部的技術部門反映，未查明原因前，不得進行后續(xù)工作。

（2）安裝前認真復查岔管周長、高度以及相鄰管節(jié)幾何尺寸差等參數。相關的施工人員必須參加技術交底。嚴格按照下發(fā)的圖紙、工藝等文件進行施工，未經技術部門批準不能隨意更改工藝。

（3）材料到貨后按要求對材料進行驗收，材料均具有材質證明書和出廠合格證，到貨焊材與材質證明相符，驗收合格后編號登記，并妥善保管。存放焊條的焊材庫需保持干燥通風。

（4）安裝時實行“內部三檢，驗收一次通過”。即每一節(jié)、每一段岔管安裝完成后安裝人員先自檢，然后現場技術人員復檢，合格后通知項目部質檢人員，當內部終檢也合格后，最后通知監(jiān)理人員到現場進行驗收簽證。

（5）現場涉及控制點線的工作，應由專業(yè)測量人員完成，并通過測量監(jiān)理復核。

（6）定期對全部焊接設備進行檢修，防止設備“帶病”運行。

（7）焊接嚴格按焊接工藝指導書執(zhí)行，控制焊接熱能量的輸入，尤其高強鋼的焊接要盡量避免電弧擦傷，加強工藝紀律的執(zhí)行。

6 安全措施

（1）安裝，工作環(huán)境較差，且為高空作業(yè)，因此，所有工作人員必須提高安全意識，認真學習并嚴格遵守有關安全制度。

（2）各作業(yè)班組在施工前必須進行安全技術交底。堅持每天“班前五分鐘”講話，將當天的工作內容與安全注意事項告知每一位施工人員。

（3）所有工作人員必須戴好安全帽，不要因為天氣炎熱或施工不方便而麻痹大意。

（4）施工平臺的腳手架應搭接牢固，踏板進行可靠牢固，設置安全防護欄，高度不低于1.4 m，護欄空擋間距不大于400mm。

（5）高空作業(yè)必須正確佩戴安全帶，并將安全帶一頭拴在可靠的固定部位。

（6）岔管瓦塊掛裝前，準備掛裝的岔管上必須焊接有足夠的、合適位置的吊耳(吊耳必須開坡口焊接)，正式吊裝前必須進行試吊。

（7）按照場地對岔管設置安全通道。安全通道以及岔管內應設置充足的照明，岔管內應設置進風機與排風機，增強內部空間的空氣流動。

（8）施工人員離開工作現場前應關閉焊機、電源、鋼瓶，并檢查周圍是否有火災隱患點。

（9）現場設有值班救護車，一旦有人受傷，可以及時送往醫(yī)院救治。

7 經驗數據

從岔管拼裝到最終水壓試驗結束總工期用140天，安裝工10人，電焊工20名，氣刨工2名，起重工4名。水壓試驗從建壓開始到試驗壓力共用時20 h。時間與壓力關系見圖1壓力時間曲線圖。

圖1 壓力時間曲線圖

8 結語

水壓試驗僅是作為一種質量檢測手段，根本的質量保證還是需要在各施工環(huán)節(jié)嚴格按標準執(zhí)行，層層把關，杜絕將缺陷留到下一道工序進行處理。只有合格的質量作為基礎，才是設備安全運行最可靠的保證。