水电站压力钢管工程若干问题研究

王飞

摘要：在水利水电工程中，水电站压力钢管为输水建筑物的重要组成部分，压力钢管一旦出现任何施工及质量问题，便会影响到水利工程正常的输送水功能，造成经济损失，严重情况下还会导致人员伤亡事故的发生，因此，做好水电站压力钢管工程，保证其施工质量尤为关键。

关键词：水电站；压力钢管工程；问题与解决

随着社会经济的不断发展，我国不断增加大型水电站的开发项目，作为水电系统工程中重要的组成部分，压力钢管工程的规模也在逐步扩大。在压力钢管工程中，钢管的设计、制造以及安装过程决定着压力钢管的实际使用寿命及其效能。为使水利水电工程可靠、安全运行，保障其经济效益，就要确保水电站压力钢管工程高质开展。

1压力钢管的材质

我国近几年采用日本的610F钢材作为水电站压力钢管的原材料。610F钢材是一种通过TMCP工艺生产的非调质高强度钢种。TMCP工艺指的是通过控制钢坯的轧制工艺、加热温度及钢板的冷却速度，从而使的钢管的性能和组织达到期望值。610F钢材含碳量低，且具有非常低的焊接裂纹敏感系数和良好的低温冲击韧性。我国龙滩水电站在进行引水压力钢管工程中，就大量使用了610F钢板。在将瓦片坡口热切割成型的钢管经打磨出现金属光泽便可进行正常焊接操作。在龙滩水电站的实际施工过程中，我们发现610F钢板具有良好的加工及焊接性能。

在水电站压力钢管工程中，施工人员应严格按照国家有关焊接工艺评定标准和规范来进行钢管的编制施工，从而确保工程可靠、稳定进行。

2压力钢管的加劲环

由于加劲环在我国不同的水电站压力钢管设计规范中的定义存在着差异性，这就使得水电站压力钢管工程的施工人员不够重视加劲环的使用。然而考虑到压力钢管的刚度需满足安装锚固工艺的要求，加劲环应安置在钢管中除已经设置弹性垫层的其他部位。仅仅考虑安装工艺，忽视加劲环保证钢管稳定和刚度的作用，加劲环的高度应不少于100毫米。

在压力钢管的实际设计和安装过程中，对加劲环的质量要求要高于我国现行的安装及验收规范，除此之外，加劲环还应满足无损探伤的要求。在加劲环的焊接过程中，需要设计出专门的焊接接头，在保证高质量的焊接技术基础上，还应实行三类焊接法。

在设计压力钢管的加劲环时，如果未对处于最小壁厚钢管段的加劲环进行明确的焊接技术强度要求，我们均可按照非等强度的要求进行设计操作。此外，为避免由于加劲环的设置而造成此处钢管的直径发生变化，影响压力钢管的质量和输水建筑物的正常工作，可以尽量缩小加劲环与钢管之间的焊缝。

3压力钢管的最小壁厚

在我国的压力钢管设计规范中，就明确规定了钢管管壁最小厚度的计算公式。压力钢管的最小壁厚不可小于6毫米，在计算过程中，还应充分考虑到钢管的磨损和腐蚀因素。

根据钢管的设计要求，除了考虑管内水压外，管壁的抗外压稳定性也为钢管最小壁厚的影响因素。根据我国有关压力钢管设计的规范规定中可以得知，当钢管的直径为10米时，其最小壁厚为18毫米，钢管的厚度与半径比为1：278。由于钢管设计的接触灌浆压力达到0.2MPa时，就可能存在灌浆失稳的可能。此外，倘若施工人员未控制灌浆的施工质量，或压力钢管的制造和安装过程存在质量问题，就会导致压力钢管发生变形，从而就会严重破坏压力钢管运行的稳定性和可靠性。

当压力钢管半径和厚度的比值超过200时，压力钢管的刚度将变小，卷板制作的难度将会增大。由于还要满足钢管运输及安装过程中的刚度要求，因此钢管的支点密度和内支撑刚度需要得到大幅度的加强。此外，在管节运输及洞内埋管等过程中，需要进行强度更大的翻转操作，这对其刚度提出了更高的要求。由此可知，用于水电站工程的压力钢管的管壁厚度不但需满足承载力的要求，还应充分考虑到钢管制造、运输、安装过程中出现的问题。

4钢板材料工地复验

目前，在对钢材的质量检验和质量要求中，国内外都提出了详细且明确的规定。我国的一系列标准中就层明确指出供方技术监督部门必须严格检查、验收钢材，签署质量证明，钢材需求方有权利按规定对供方提供的钢材进行复查。然而对于钢板材料工地复验，我国的相关标准并未给出明确的规定。

目前，我国一些水电站工程对钢板材料工地复验提出了一些规定，然而这些规定还存在着一些影响和问题：制定的规定缺乏合理的依据，在实际钢材复验中无法实施；工地复验耗费大量的材料和费用，造成人力和财力极大程度的浪费；一些钢材的供应方为了增加工程承包方以及钢材采购方的额外质量责任，故意将产品质量的法律责任进行模糊处理。

对于此类问题，我们可以从小浪底水利枢纽和二滩水电站这两个水电站科学合理的压力钢管材料质量复检体系中得出相关的解决方案：（1）对压力钢管材料的牌号、供货规范要求等其他补充内容进行明确规定；（2）对压力钢管的材料试验操作及其质量证明书进行明确规定，并逐项列出需要进行检验项目及其质量合格指标；（3）在压力钢管材料做完规定的试验后，水电站要求压力钢管工程的承包商在使用材料钱，向工程师提供材料经过审核后的试验报告和质量证明；（4）压力钢管工程中的授权代表及工程师有权见证机械性能试验、非破坏性检测、化学成本检测等多项试验操作。

5结语

在水电站的建设中，虽然压力钢管工程所占总投资比例较小，但其稳定、安全点的运行在水利水电工程中，起着举足轻重点的作用。从化设计角度分析，加劲环的使用，压力钢管最小壁厚计算值的合理提高以及压力钢管刚度的提高能很好的实现压力钢管总体使用质量的提高。保证压力钢管的高质制造及安装，能有效确保水利工程高效、稳定运行，并发挥出水电站最大的发电效益。

参考文献

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