浅谈压力钢管制作施工技术的特点

王寿庆

（中国水利水电第十工程局有限公司，四川 成都 611700）

1 制作施工总体方案

四川华能阴坪电站引水隧洞布置在火溪河右岸，采用高压引水形式，全长约8953.520m，隧洞底坡i=0.025893607。压力管道为埋藏式，主管长285.133m，为圆型断面，开挖直径4.7m，回填混凝土厚度60cm，分一岔管两条支管供水。

2 制作施工布置及主要施工设备

2.1 压力钢管制作施工场地，应根据业主、监理指定位置的具体情况、项目生产制造规模、施工工期等，统筹综合考虑场地内的布置，使其电站水工金属结构产品生产的施工设备位置和各工序施工操作方便，材料、半成品、成品堆放有序；库房、生活住房及办公区一般要求靠近施工生产区；除锈车间离开其它车间或生活区至少100米以上，且夜间防腐除锈（如场地不允许应考虑封闭式除锈房）；生产车间根据生产规模、工期要求，可采用露天式或敞篷式等厂房。

2.2 造施工设备配置

压力钢管制造根据工程规模，需配置施工门机、数控切割机、半自动切割机、卷板机、埋弧自动焊机、滚焊台车、多头焊机、逆变焊机320吨压力机、630吨压力机、水准仪、经纬仪、变压机、卷扬机、工具车通勤车或小吨位的载重车，以及办公用的电脑、打字复印机等。

3 制作施工设施

3.1 施工门机轨道敷设

施工门机轨道长度的敷设，应根据施工场地总体布置考虑，其每个支承点的距离应小于1米，且每个支承点基础开挖尺寸为0.5×0.6×0.6（宽×长×深）米，插入 4根?20长 1米的钢筋并浇筑砼（钢筋露出砼面0.1米），每个支点轨道底面支垫-12×200×400的钢板（与钢筋焊牢）并限制轨道横向移动。轨道两支承点之间用碎石垫实。为确保施工期间的吊装安全和防止强暴风的袭击，轨道两端的坡度应小于2/1000，且轨道两端需设置可靠地限位块或装置。在施工门机使用周期较长的施工项目，也可考虑整个门机轨道用浇筑砼墩作为基础。

3.2 控切割机轨道敷设

数控切割机轨道由设备厂家提供，工地项目根据生产用的钢板的长度，以及数控切割机的宽度和2米的富裕行程，考虑数控切割机轨道敷设长度，基础采用开挖插入基础钢筋及整条砼支墩浇筑，砼面预埋整条工字钢或槽钢，要求型钢面不平度小于2毫米，以便设备厂家配备的压紧螺栓和顶紧螺栓的有利调整，使轨道工作面和接头错位小于0.2毫米，并确保数控切割机运行一段时间后可再次进行轨道面的有效调整。

3.3 切割平台敷设

切割平台的宽度，工地项目按生产所用钢板宽度减0.4～0.6米考虑，确保钢板吊至或吊离平台时，挂板钩吊具安全可靠及准确无误，平台基础采用型钢作为框架，顶面横向和纵向敷设适当的扁钢或角钢等。

3.4 板机基础敷设

卷板机厂家一般要求施工单位基础经开挖浇筑一期时，预留二期地脚螺栓孔位置。由于工地项目对卷板机安装及撤卸施工操作不方便，通常采用在一期砼浇筑过程中用型钢预埋框架式座板基础，卷板机安装时，用压码楔子的方式固定卷板机。

3.5 板压头胎膜工装敷设

压力钢管的钢板在卷制前，为节省材料和满足纵缝圆弧要求需压头。钢板压头胎膜工装通常在自制的630吨压力机上进行：上膜为箱型梁圆弧接触式或直接采用圆钢结构，压力机头与上模具采用铰式连接；下膜为凹形钢结构。所压头的钢板厚度在14毫米以下时，直接用2倍厚度的钢板卷制作为下胎膜，其弧度的弓高应小于所压头圆弧弓高1～2毫米。一般要求钢板压头的宽度200毫米以上。

3.6 组装平台敷设

对于露天厂房组装平台的基础，采取先15kg/m或24kg/m的轨道按纵向间距0.6米～0.8米布置，并用20的钢筋适当连接贯通以便电焊地线连通，再敷设碎石使轨道面露出20～30毫米（条件许可的情况下考虑适当浇筑砼）。

3.7 钢管纵缝埋弧自动焊工装敷设

根据工地项目所生产的钢管直径大小，用角钢敷设门架式钢构操，其上部作为钢管外侧焊接平台；其下部敷设能沿管轴线水平移动的支撑架（设滚轮），并可在支撑架上放置10#槽钢（槽钢内装满焊剂），且装满焊剂的槽钢可通过千斤顶升降等，以实现内侧施焊外侧焊剂封底保护。

3.8 钢管（安装加劲环时）调圆架工装敷设

工地项目根据所生产的钢管直径大小，敷设吊圆架工装。在直径为500毫米的厚度适当的钢板材料，四周用150×5～10毫米适当长的钢管和适当的千斤顶按度均匀分布（钢管一端开槽长150～200毫米，另一端用钢板和小角钢等做成使千斤顶底座三个方向限位），相邻千斤顶的相距弧长控制在0.6～1米以内，并对应钢管加劲环位置敷设调圆架，且加劲环完全安装就位后方能撤除调圆架。

3.9 钢管连段组合工装敷设

用20#～25#工字钢敷设框形平面钢构件，其横向间距为工地项目所制造压力钢管直径的2/3；其上对应单节钢管管节长度位置敷设4个支架滚轮，使压力钢管在连段过程中比较方便的错缝组合。

3.10 钢管连段调圆及压缝工装

钢管（安装加劲环时）调圆架工装，是在水平状态下进行钢管圆度调整，而钢管连段调圆及压缝工装，是在铅垂状态下进行钢管圆度调整及压缝，因此在钢管（安装加劲环时）调圆架工装的基础上，用∠75×75×8或∠100×100×10 的角钢及 150×5～10-1500 毫米的钢管，制作能支撑的宽1米、长1.5米、高与工地项目所生产的压力钢管半径相对应的钢构架，并且设置相匹配的四个橡胶或塑料的钢滚轮，使其能够沿着管轴线移动。钢管连段调圆及压缝工装，在吊圆压缝使用过程中应避免四个滚轮受力，影响滚轮的使用寿命。

3.11 钢管环缝埋弧自动焊工装敷设

露天制造钢管环缝自动焊工装分为三部分：

第一部分：敷设轨道及可移动的台车（台车可与钢管一起沿管轴线移动），抬车上敷设滚焊台车（滚韩台车上放置连段钢管）,并设主动滚焊台车及从动滚焊台车（主动滚焊台车和从动滚焊台车下部的移动台车分开敷设）；在两移动台车之间的连段钢管环缝处，敷设可以向钢管直径方向移开的支架，其支架上敷设可调节皮带输送松紧的铰式钢构架，并能在滚焊台车运行过程中，通过施工人员不断地补充在皮带上的焊剂，使皮带上的焊剂紧贴钢管底部，且能随之转动。

第二部分：敷设宽度为单节管长1.5倍、长度为管直径再增加2米、高度为移动台车高度+滚焊台车高度+钢管直径再增加3米的四根立柱（立柱用150×5或10～?325×5或10的钢管）；每个立柱的基础按 0.6×0.6×0.6（长×宽×深）开挖，插入 2 根∠75×75×8-1000，埋入地深0.4米；立柱顶部纵向和横向用∠75×75×8角钢可靠连接固定；立柱顶部敷设吊点，并敷设用手拉葫芦可调节高度的移动式平台，以便钢管环缝外侧自动焊施工。

第三部分：在对应滚焊台车管中心的外侧边处，敷设低于对应的管顶面高度的立柱（立柱用325×5的钢管），立柱的基础按0.6×0.6×0.6（长×宽×深）开挖，插入 2根∠75×75×8-1000，埋入地深0.4米；立柱顶部与其它立柱用∠75×75×8角钢可靠连接固定，并在立柱上敷设用手拉葫芦可调节悬臂钢构梁，且在悬臂梁上置放埋弧自动焊机，以便钢管内侧环缝埋弧自动焊顺畅施工。

封闭式或敞篷式厂房的钢管环缝埋弧自动焊工装，在厂房基础开挖及地面砼浇筑施工过程中统筹考虑。

4 岔管水压试验

岔管水压试验主要是检验岔管在水电站正常高水位状态下的安全运行，需要考虑岔管的闷头的方式，并在闷头上设置阀门、压力表、排气管使其岔管在无空气的状态下和设计要求的水压试验值进行，且检查焊缝有无渗漏现象等。对于大型分瓣岔管洞内组装，以及特定条件无法作水压试验，那么根据规程规范对岔管的焊缝，在100%超声波探伤的基础上，再增加一定比例的X射线拍片检查。岔管水压试验，需本着安全、经济、操作方便的原则进行具体分析如下。

4.1 岔管水压试验总体方案

①、根据电站设计图纸，岔管设计水压力值为6.5MPa，要求进行水压试验，设计出具体书面通知，其岔管水压试验值为7.8 MPa。

②、根据岔管的特征，结合该电站工地交通公路实际情况和工地施工现场条件，确定将岔管的 A1、B1、C1 主锥，A11、B11、C11 过渡锥，以及部分直管B12进行制作焊后整体水压试验。

③、岔管制作焊后整体运输高度4.3米，岔管运输长度6.1米，岔管运输宽度4.1米。根据岔管的材质、板厚和水压试验值，以及岔管三个管口的直径分别为Φ2400mm、Φ1400mm、Φ1200mm，确定采用三个半球形闷头进行封堵，并采用16Mn材料依据其封堵直径板厚分别为36mm、36mm、34mm 。

④、岔管三个管口预留50mm以上热影响区，待水压试验结束后连同半球形闷头一起切割掉。

4.2 岔管水压试验主要措施

①、岔管三个管口，其中两管口与半球形闷头采用双面"x"型焊接坡口连接，另一岔管管口与半球形闷头采用单面"V"型焊接坡口。

②、岔管与闷头的组合焊缝，以及闷头的拼接焊缝，均采用焊后超声波探伤检查，发现缺馅超标的焊缝应及时进行处理，方可进行水压试验。

③、在闷头上设一Φ50mm的进水管、一Φ50mm排水管、一Φ22mm的打压管接头、一Φ22mm的压力表管接头。进水管及排水管采用法兰盘连接。

④、进水管设于Φ2400mm半球形闷头距与岔管组合焊缝50～80mm位置最高处，由于进水管又是岔管注水过程中的排气管，因此进水管与闷头连接时，其进水管管口不得高于闷头内壁表面。

⑤、打压管接头、压力表管接头、排水管设于Φ1200mm闷头与岔管组合焊缝相距50～80mm位置处，并错开且打压管接头与地面相距约1000mm。压力表管接头采用压力表阀过渡连接，不仅可以达到监视岔管实际压力值，还可以起到岔管逐步降压的作用。

⑥、进水管法兰盘、排水管法兰盘，均采用4mm石棉垫及螺栓连接密封。岔管水压试验打压泵采用机电安装配水环管水压试验打压泵，采用潜水泵抽水方式向岔管內供水。

⑦、岔管水压试验提前通知业主、监理和设计代表，检查岔管水压试验各项准备工作落实情况，并见证、监督和验收岔管水压试验。

[1]《电气装置安装工程起重机电气装置施工及验收规范》GB50256-96；

[2]《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分析》GB11345-89；

[3]《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》GB8923-88；

[4]《钢熔化焊接接头射线照相和质量分级》GB3323-87；

[5]《水工金属结构防腐蚀规范》SL105-2007；

[6]《水利水电工程压力钢管制造、安装及验收规范》DL/T5018-94。