趙 振

(遼寧省大伙房水庫輸水工程建設局， 遼寧 沈陽 110166)

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壓力鋼管在大伙房水庫輸水(二期)工程中的應用

趙 振

(遼寧省大伙房水庫輸水工程建設局， 遼寧 沈陽 110166)

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

輸水工程； 壓力鋼管； 鋼管制作； 焊接

1 工程概述

大伙房水庫輸水二期工程將渾江水通過輸水隧洞引到大伙房水庫調(diào)節(jié)，是向遼寧省中部城市輸水的一項大型輸水工程。二期工程輸水隧洞為有壓隧洞，總長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，分別為東洲連接段和塔峪段連接段，總長3.44km，采用鋼管外包混凝土結(jié)構。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下頁圖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、補強板、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9700mm；板材的厚度允許一定偏差，負差0.25mm，正差1.65mm。所采購的鋼板必須附有產(chǎn)品合格證和出廠質(zhì)量證明書，并對到廠的鋼板進行質(zhì)量檢查，鋼板的檢查包括外觀檢查和隨機質(zhì)量抽樣檢查。用于制作岔管的鋼板要逐張進行超聲波探傷檢查；用于制作加固梁的板材需要做厚度方向的伸拉試驗及硫含量測量。

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)購置現(xiàn)用，嚴禁將存放時間過長的焊接材料用在工程上。焊接材料按要求進行烘焙和保管。

2.3 鋼管制作

2.3.1 劃線

a.每個鋼管有2條縱向的焊縫，相鄰管節(jié)的縱向焊縫應錯開300mm以上布置。

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

c.為了保證尺寸曲線部分應畫有切割和檢查2條線。

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

圖2 鋼板劃線

2.3.2 鋼板切割、坡口加工

a.鋼板切割按批準的加工工藝采用數(shù)控切割機或刨邊機刨邊。

b.鋼板切割后難免會有一些缺陷，應用砂輪磨去。

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做防腐處理，防腐材料要無毒，并不能影響焊接質(zhì)量要求。

e.工地焊縫全部采用刨邊機加工坡口。

2.3.3 卷板

a.鋼管卷板采用三軸輥卷板機冷加工成型，由龍門式起重機或廠內(nèi)橋機配合，多次卷制成形鋼板卷板方向應和鋼板的壓延方向一致。開始卷制時應確保板材干凈無堅硬雜物，卷制完成后不準用外力校正。

b.將卷好的瓦片自由放置在平臺上，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、調(diào)圓

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

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

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

2.3.5 縱縫焊接

a.鋼管縱縫焊接采用滾焊臺車和伸縮臂式埋弧自動焊機進行焊接，見圖3。

圖3 鋼管縱縫焊接1—鋼管；2—伸縮臂式埋弧自動焊機；3—滾輪；4—縱縫

b.將組圓合格后的鋼管置放在滾焊臺車上，滾動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)整埋弧自動焊機的伸縮臂，按規(guī)定的工藝參數(shù)進行焊接。

以部分變流器退出運行為擾動,對本文所提控制策略的有效性進行驗證,仿真結(jié)果如圖8所示。初始狀態(tài)下無通信故障。

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”字活動支撐，頂絲結(jié)構；根據(jù)制造施工每節(jié)壓力鋼管的長度，每節(jié)設兩道支撐，見圖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

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

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

c.鋼管縱縫應與加勁環(huán)、阻水環(huán)的焊縫錯開一定距離，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)時為了減小變形，采用對稱分段退步焊法施焊。

2.3.9 彎管制作

彎管制作采用數(shù)控切割機按實樣下料，其制作工藝參照直管制作工藝進行，彎管制作完成后，相鄰管節(jié)在廠內(nèi)進行預組裝并仔細檢查各項尺寸，合格后，做出標記，準予出廠。

2.3.10 岔管制作

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

b.岔管管節(jié)的環(huán)縫應保持不小于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°，兩者間弧線長度不小于300mm。

d.岔管在工廠內(nèi)進行整體組裝，并根據(jù)運輸和安裝條件，盡可能在工廠內(nèi)組焊成盡可能大的部件，每個部件在工廠內(nèi)整體爐內(nèi)加熱消除應力。

e.岔管補強板的弧度除滿足相應管徑的管節(jié)卷板弧度要求外，還應綜合計算和考慮補強板與被補強管節(jié)兩者接觸面弧度極限偏差的迭合。計算迭合后的間隙最大值不應超過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，鋼管防腐質(zhì)量的好壞，直接影響到整個工程的穩(wěn)定運行，并為以后輸水管道的順利暢通打下堅實基礎。

a.表面清理。鋼管表面的除銹清理采用噴射除銹，除銹等級達到Sa2 1/2級。壓力鋼管表面應手工清除浮銹、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。每個工程防腐要求均不一樣，都有相應的標準，本文不詳細闡述。防腐施工作業(yè)時，注意施工自身防護和砂塵及防腐涂料對環(huán)境的影響。

4 焊縫檢驗

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)對接焊縫。

c.三類焊縫，包括受力很小的附屬構件的焊縫。

4.2 無損探傷

a.焊接完成后盡快進行無損檢測。

b.無損檢測人員需通過經(jīng)有關主管部門批準的無損檢測人員技術資格鑒定考試委員會考試，評定焊縫質(zhì)量由Ⅱ級或Ⅱ級以上的檢測人員擔任。

c.焊縫無損探傷遵守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)無損檢測結(jié)果，利用碳刨刨除不合格的焊縫，并進行補焊。

b.不符合標準的應補焊。

c.返修后的焊縫用UT進行復查,同一部位返修次數(shù)不超過兩次。

6 漆膜厚度的測量

a.每節(jié)鋼管都應做漆膜厚度的測量，選位要均勻布置。

b.漆膜厚度應滿足設計要求。

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無剝落。

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

[2] 毛小琳，王金偉，趙明哲.大伙房水庫輸水應急入連工程輸水管材的選定[J].水利建設與管理,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)定設計與施工[J].水利建設與管理, 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