扶奮勇

（中國(guó)水利水電第八工程局有限公司 長(zhǎng)沙市 410007）

1 概 況

沐若水電工程位于馬來(lái)西亞沙撈越州境內(nèi)拉讓?zhuān)≧ajang）河流域的上游，共安裝4 臺(tái)244 MW 機(jī)組。電站設(shè)有2 條引水系統(tǒng)壓力鋼管，由上到下分別為：上平段、調(diào)壓井段、上彎段、豎井段、下彎段、下平段、岔管段、支管段。引水壓力鋼管岔管采用內(nèi)加強(qiáng)月牙肋對(duì)稱(chēng)Y 型岔管，總重量約133.7 t，由一個(gè)主錐管和兩個(gè)支錐管組成，其公切球直徑為3.1 m，主管進(jìn)口內(nèi)徑為5.5 m，支管出口內(nèi)徑為4.2 m，月牙板厚150 mm，筒體板厚72 mm，母材材質(zhì)為07MnCrMoVR。岔管在國(guó)內(nèi)進(jìn)行分塊制作并進(jìn)行預(yù)拼，岔管制作時(shí)分成5個(gè)單元，分別編號(hào)為29-1、29-2、29-3、29-4、29-5（圖1），運(yùn)輸至工地后組拼成整體并進(jìn)行水壓試驗(yàn)。

2 岔管組拼

2.1 場(chǎng)地布置及平臺(tái)搭設(shè)

圖1 岔管分塊示意圖

由于岔管重量超出施工現(xiàn)場(chǎng)吊裝運(yùn)輸設(shè)備能力，因此岔管拼裝場(chǎng)地布置在1#主洞洞口，拼裝場(chǎng)地平面尺寸約12 m×12 m，拼裝平臺(tái)根據(jù)岔管支墩尺寸和岔管進(jìn)行拖排運(yùn)輸時(shí)的結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行制作，平臺(tái)上平面比1#主洞的地面高程高60 mm，平臺(tái)平面度控制在2 mm 以內(nèi)。為確保岔管在拖運(yùn)輸過(guò)程中順利進(jìn)行，在平臺(tái)搭建時(shí)所有尺寸根據(jù)1#主洞的軸線進(jìn)行定位，為保證平臺(tái)的穩(wěn)定性和整體強(qiáng)度，整個(gè)平臺(tái)采用I20 工字鋼搭建，鋼支墩采用Φ219 的鋼管和I20 的工字鋼。

2.2 拼裝樣點(diǎn)放置

根據(jù)拼裝平臺(tái)中心線和相關(guān)位置關(guān)系，在拼裝平臺(tái)上將岔管進(jìn)、出水管口位置及中心位置在平臺(tái)上精確劃出并用樣沖和油漆標(biāo)記。

2.3 組裝順序及方法

首先將29-1 和29-2 組裝、焊接成為一個(gè)整體，然后以29-4 為基準(zhǔn)，將該基準(zhǔn)部件調(diào)整、加固牢靠，然后依次將29-3、29-4、29-5 拼裝成整體，組拼完成后檢查出水管口的尺寸并進(jìn)行調(diào)整使其符合要求后進(jìn)行加固，將29-1 和29-2 組焊成整體的管節(jié)吊裝就位。岔管組裝時(shí)按拼裝平臺(tái)上布置的樣點(diǎn)和控制點(diǎn)線進(jìn)行測(cè)量控制，利用壓碼、千斤頂?shù)裙て骶哌M(jìn)行壓縫處理，利用水準(zhǔn)儀、鋼卷尺和掛垂線的方法來(lái)檢測(cè)外形尺寸。

2.4 主要控制尺寸檢查

岔管組裝完成后，按照標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行檢查，主要檢查項(xiàng)目包括主支管（進(jìn)口／出口）垂直度、平面度、圓度、主支管（進(jìn)口／出口）中心高差、主支管長(zhǎng)度、支管口中心距離，環(huán)縫對(duì)口錯(cuò)邊量、環(huán)縫間隙等。驗(yàn)收合格后進(jìn)行焊接，焊接完成后，再次復(fù)測(cè)，要求檢測(cè)的項(xiàng)目極限偏差在規(guī)范要求的范圍內(nèi)。

3 岔管焊接

3.1 焊接順序

岔管焊接分三部分進(jìn)行：即先焊接圖1 中①號(hào)縱縫，將29-1 焊接成整體，再焊接②號(hào)Z 形縱縫，最后焊接③號(hào)環(huán)縫，使岔管形成整體。在焊接②號(hào)Z形焊縫時(shí)，按照對(duì)稱(chēng)焊接的原則，岔管上方兩側(cè)各3名焊工、岔管下方兩側(cè)各3 名焊工，上下同時(shí)進(jìn)行焊接，順序?yàn)橄妊龊负笃胶浮?/p>

3.2 焊接工藝

（1）材料、設(shè)備、人員及環(huán)境要求。

母材材質(zhì)：07MnCrMoVR。

焊材：焊條（CHE62CFLH）Φ4.0/Φ3.2。

焊接方法：手工焊。

焊工人數(shù)：12 名。

設(shè)備：ZX7—400 直流焊機(jī)、ZX-1000 氣刨機(jī)、3 m3空壓機(jī)、保溫桶、磨光機(jī)（180 型）、YCH-200 焊條烘箱、消應(yīng)槍、紅外線測(cè)溫儀、LWK-180KW 電加熱柜、清渣器。

電力特性：電焊機(jī)、氣刨機(jī)等一律采取直流反接法。

環(huán)境要求：由于工地現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)常有大雨和強(qiáng)烈的陽(yáng)光直射，因此在岔管位置搭設(shè)防雨、防曬棚，確保焊接位置環(huán)境滿足施工要求。

（2）焊前準(zhǔn)備。

焊前清理：所有擬焊面及坡口兩側(cè)各（50～100）mm 范圍內(nèi)的氧化皮、鐵銹、油污及其它雜物應(yīng)清除干凈，每一焊道焊完后也應(yīng)及時(shí)清理。

焊材烘烤：焊條使用前，需檢查外觀質(zhì)量，必須嚴(yán)格按照使用說(shuō)明書(shū)規(guī)定進(jìn)行烘烤。焊接材料設(shè)專(zhuān)人烘烤、保管、發(fā)放，并記錄。烘干后的焊條轉(zhuǎn)至150℃的恒溫箱內(nèi)保溫，隨用隨取，焊工領(lǐng)用的電焊條必須放在保溫桶內(nèi)，工作時(shí)手握焊條不能超過(guò)5 根，避免因時(shí)間長(zhǎng)而在空氣中受潮。

（3）焊接及消應(yīng)。

焊前進(jìn)行定位焊，定位焊時(shí)先用烘槍預(yù)熱，預(yù)熱溫度比正式焊接預(yù)熱溫度（100℃）高約20℃，定位焊在小坡口一側(cè)，定位焊長(zhǎng)度80 mm 以上且最少3層，厚度15 mm 以上，間距400 mm，防止加溫焊接時(shí)焊縫開(kāi)裂。

按預(yù)熱溫度100℃對(duì)焊縫進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱采用LWD 型加熱柜、履帶式加熱片進(jìn)行加溫，預(yù)熱區(qū)域?yàn)槿兜陌搴窦春缚p中心兩側(cè)寬度216 mm。

焊接過(guò)程中為防止產(chǎn)生超標(biāo)焊接變形，對(duì)焊接變形量進(jìn)行跟蹤測(cè)量，并根據(jù)變形量調(diào)整焊接順序，當(dāng)焊接厚度達(dá)到板厚的30%時(shí)，進(jìn)行背縫清根，氣刨清根時(shí)不降溫，氣刨后的坡口需進(jìn)行打磨修復(fù)處理，用角磨機(jī)磨掉或鏟除坡口表層的滲碳層方可進(jìn)入下一道工序。

焊接過(guò)程中采用分段、分道退步跳焊，在開(kāi)始焊接第3 層后，每一層均采用風(fēng)鎬式消應(yīng)槍進(jìn)行錘擊消應(yīng)，消應(yīng)槍頭應(yīng)磨成R=5 mm 球狀圓頭、氣源壓力控制在0.65 MPa 左右，錘擊焊縫表面至密布麻坑為止，錘擊過(guò)程應(yīng)盡量避免誤擊到母材表面，對(duì)錘損的坡口和母材做打磨或修復(fù)處理，錘擊過(guò)程中如發(fā)生皺皮和裂紋要及時(shí)處理干凈。

焊接過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格控制焊接線能量，Φ3.2 焊條焊接電流控制在160 A 以下，焊道寬度≤12.8 mm，單根焊條施焊長(zhǎng)度≥60 mm，Φ4.0 焊條焊接電流控制在200 A 以下，焊道寬度≤16 mm，單根焊條施焊長(zhǎng)度≥80 mm，層間溫度不低于預(yù)熱溫度，后熱的溫度為（150～200）℃，后熱時(shí)間3 h。

（4）焊縫質(zhì)量檢測(cè)及缺陷處理。

岔管的所有縱縫和環(huán)縫均為一類(lèi)焊縫。根據(jù)技術(shù)文件要求，拼裝焊縫采用100%表面著色滲透探傷（PT）、100%超聲波衍射時(shí)差法探傷（TOFD）、100%射線探傷（RT）。

當(dāng)焊縫發(fā)現(xiàn)缺陷時(shí)，及時(shí)分析并找出原因，制訂返修工藝后方可返修。焊縫缺陷采用碳弧氣刨或砂輪進(jìn)行清理，并用砂輪修磨成便于焊接的坡口。返修前要認(rèn)真檢查，如缺陷為裂紋，采用滲透探傷法檢查打磨質(zhì)量，確認(rèn)裂紋已經(jīng)消除方可返修。焊縫同一部位的返修次數(shù)不宜超過(guò)2 次。超過(guò)2 次以上返修時(shí)應(yīng)制定可靠的返修工藝措施，并經(jīng)技術(shù)負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)后方可返修處理。

4 岔管水壓試驗(yàn)

根據(jù)設(shè)計(jì)技術(shù)文件，岔管設(shè)計(jì)壓力為4.29 MPa，水壓試驗(yàn)壓力為5.36±0.2 MPa。

4.1 水壓試驗(yàn)布置

岔管水壓試驗(yàn)設(shè)有3個(gè)橢圓型封頭，進(jìn)口及出口橢圓型封頭內(nèi)徑和岔管管口內(nèi)徑相同，封頭板厚和技術(shù)要求按照ASME 推薦壓力容器計(jì)算公式進(jìn)行設(shè)計(jì)，在進(jìn)口封頭上布置進(jìn)水管、排氣孔、加壓管。水壓試驗(yàn)采用10 MPa 的電動(dòng)加壓泵，逐步升壓。水壓試驗(yàn)完成后，首先卸壓，然后將岔管內(nèi)的水排空，進(jìn)行封頭切割，并切割掉焊接熱影響區(qū)余量，岔管水壓試驗(yàn)布置原理見(jiàn)圖2。

圖2 岔管水壓試驗(yàn)布置原理圖

4.2 水壓試驗(yàn)前的檢查

岔管水壓試驗(yàn)前，應(yīng)確保岔管及封頭的幾何尺寸正確，焊縫外觀和內(nèi)部質(zhì)量合格。檢查岔管支撐的加固情況，由于水壓試驗(yàn)時(shí)荷載比較大，必須保證支撐的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，同時(shí)檢查岔管瓦片的內(nèi)支撐，須將所有支撐與瓦片連接處切割開(kāi)，防止水壓試驗(yàn)時(shí)瓦片的內(nèi)支撐局部點(diǎn)受力拉裂情況。

按岔管水壓試驗(yàn)原理圖，準(zhǔn)備好水壓試驗(yàn)所需的試驗(yàn)設(shè)備、管路及專(zhuān)用工器具，將充水閥、排氣閥、泄壓閥、各壓力表組裝就位，檢查打壓設(shè)備、檢測(cè)儀表和管路連接情況。

為便于水壓試驗(yàn)時(shí)對(duì)試驗(yàn)情況進(jìn)行觀測(cè)和檢查，在岔管所有焊縫側(cè)需要搭設(shè)專(zhuān)用爬梯，爬梯采用型鋼焊接而成或用活動(dòng)木樓梯。

4.3 水壓試驗(yàn)

利用軟管通過(guò)旁通閥對(duì)岔管進(jìn)行注水，注水的同時(shí)開(kāi)啟悶頭上部的排氣閥進(jìn)行排氣。當(dāng)排氣管上部出水并不再有氣泡時(shí)關(guān)閉排氣閥與旁通閥，注水結(jié)束。

啟動(dòng)電動(dòng)試壓泵逐步向岔管加壓，加壓過(guò)程中隨時(shí)目測(cè)岔管及悶頭的焊縫有無(wú)異常情況，各閥門(mén)及其與岔管連接處是否漏水，若有異常及時(shí)進(jìn)行處理。

水壓試驗(yàn)壓力上升速度不超過(guò)0.05 MPa/min，緩慢升至設(shè)計(jì)壓力，保持10 min；對(duì)岔管進(jìn)行檢查，若情況正常，繼續(xù)升至試驗(yàn)壓力值，保持5 min；再次檢查有無(wú)滲水和其他異常情況，若無(wú)異常，經(jīng)確認(rèn)后利用打壓設(shè)備上的泄壓閥將壓力降至設(shè)計(jì)壓力，保持30 min，整個(gè)水壓試驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)無(wú)滲水和其他異常情況。岔管水壓試驗(yàn)壓力與時(shí)間關(guān)系見(jiàn)圖3。

圖3 岔管水壓試驗(yàn)壓力與時(shí)間關(guān)系圖

試驗(yàn)過(guò)程中如出現(xiàn)泄漏和其它異常現(xiàn)象應(yīng)立即停止加壓，需要處理時(shí)必須在卸壓后進(jìn)行。水壓試驗(yàn)在升、降壓順利且試驗(yàn)過(guò)程無(wú)異?，F(xiàn)象后水壓試驗(yàn)結(jié)束。

5 結(jié)語(yǔ)

沐若水電站引水壓力管岔管組裝、焊接及壓力試驗(yàn)從開(kāi)工至試驗(yàn)完成歷時(shí)3個(gè)多月，經(jīng)對(duì)焊縫進(jìn)行100%超聲波衍射時(shí)差法（TOFD）和100%射線探傷（RT）探傷，焊縫一次合格率達(dá)到了99.15%，在試驗(yàn)壓力為5.36 MPa 保壓時(shí)未出現(xiàn)異常，升、降壓順利。沐若水電站引水壓力管岔管施工實(shí)踐表明，該岔管所采取的施工技術(shù)取得了良好的施工效果，可為同類(lèi)工程提供借鑒。