PCCP钢配件承插口与过渡环组焊质量控制简述

席志斌

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西 太原 030024）

1 预应力钢筒混凝土管简介

预应力钢筒混凝土管（PCCP）是由钢承、插口、钢筒、混凝土预应力钢丝和保护层砂浆构成的复合管材。主要用于长距离输水工程、管业输水管线、农田灌溉、工厂管网、电厂补给水管及冷却水循环系统、倒虹吸管、压力隧洞管线及深覆土涵管。PCCP管材是在带有钢筒的混凝土管芯外侧（或在钢筒外侧）缠绕环预应力钢丝，并制作水泥砂浆保护层而制成的。管材采用承插口型式的柔性接头，承口外端呈喇叭形，在安装过程中具有导向作用，插口是带凹槽的特殊型钢，橡胶圈安装在凹槽内，安装好的橡胶圈受双向挤压，形成体积填充，具有很好的密封力。

PCCP钢配件主要应用在中管线中的弯头、三通、Y型管及合拢管，接头型式与PCCP相同，主要由钢承插口、厚钢板、衬砌砂浆组成。

2 PCCP钢配件质量控制

2.1 PCCP钢配件承插口

PCCP钢配件承口钢板的厚度需根据管道直径、工作压力进行设计，插口选用《预应力钢筒混凝土管接头用型钢》中单胶圈插口钢环用型钢或双胶圈插口钢环用型钢。

目前国内工程普遍使用双胶圈插口钢环用型钢，型钢宽度205 mm，插口经卷圆、焊接、打磨、涨圈，检验合格后切割成宽160 mm的PCCP钢配件插口。

承口根据设计厚度，是否采用扳边或刨削制造加工，经卷圆、焊接、打磨、扳边（刨削制造加工不需要）涨圈，PCCP钢配件承口宽度一般为160 mm。

2.2 PCCP钢配件钢环

PCCP钢配件钢环的厚度、宽度需根据PCCP管道的自重、荷载进行计算，保证PCCP钢配件承插口及砂浆衬砌的弹性变形在标准范围内。

2.3 组焊质量控制

《预应力钢筒混凝土管》规定，承插口环的直径公差应控制在0.4~2.0 mm之间，使橡胶圈在安装后能达到插口槽内体积填充，起到密封作用。

承插口环尺寸是安装用的配合尺寸，不允许产生较大变形。承插口环对口焊接及过渡环的组焊质量直接影响管道安装和密封效果，必须按要求严格控制。

承插口环与过渡环组焊形成角接头，焊后的焊缝为角焊缝。承插口环与过渡环组焊时，受焊接方法、焊接设备、焊接热的影响，使承插口直径在冷却后产生较大的收缩，因此在涨圈时应有放大量，以使承插口的直径在与过渡环焊后达到标准的规定。根据无坡口单面角焊缝横向收缩近似值及公式和双面间断焊缝及横向收缩近似值及公式，按规定要求承口板厚6~10 mm，承口工作面径向收缩0.6~0.8 mm之间。

插口工作面距离焊接点113 mm，焊接热的影响较小，与钢环焊接的部位会产生径向收缩，从而导致插口工作面尺寸增大，一般增大0.2~0.3 mm。

南水北调中线工程（北京段）管径为4000 mm，承口板厚12 mm，工作面直径设计为4183 mm（0.7～0.8），涨圈直径为4185 mm（0~0.2）。引黄工程北干线PCCP配件管径为2200 mm，承口环工作面积直径设计为 2313 mm（0.2～1.0），涨圈直径为 2314（0.4～0.6），涨圈结束，承插口环从涨圈机胎模上卸下静停24 h后测量涨圈后直径，其实际尺寸在涨圈直径要求范围内，则涨圈尺寸合格。由上述可见，涨圈时的放大量即为补偿组焊后的收缩。工艺上，通常采用二保平角焊，严格控制焊接电流，内外侧要同时焊接，并严格控制圆度和工作面弧度与样板间隙。如南水北调中线工程（北京段）业主要求圆度和工作面弧度与弦长2000 mm的样板间隙控制在8 mm以内，为确保质量，便于安装，制管承包商内控标准为5 mm，并建立了质量控制点。安装单位反映，大约省力15%~20%，并且一次打压成功。通水运行一年多来，运行稳定。山西引黄工程工程北干线直径2200 mm的圆度制管承包商内控标准为5 mm，比规定小1.94 mm，工作面弧度与弦长1000 mm的样板间隙内控标准为1.5 mm，比规定小0.5 mm，并建立了质量控制点。承包商按工序检验，并实行“三检制”，监理实行旁监理，使工艺过程始终处于受控状态，保证质量，安装顺利且一次打压成功。

钢管制作完成后，应对承插口环的变形进行矫正，矫正应由专人负责，严格控制配合公差、圆度及工作面样板间隙。调圆符合设计要求后，打“米”字支撑定位，并防止吊运过程变形。焊后应对焊缝进行外观检验和磁粉探伤，通过焊缝检验，确保焊接质量。

3 结论

通过对承插口环与过渡环组焊严格的质量控制，南水北调中线工程（北京段）直径4000 mm及山西引黄工程北干线直径2200 mm的PCCP钢配件承插口质量达到或超过设计文件和相关规范要求，保证了配件的顺利安装和输水工程的良好运行。