压力钢管施工方法

王 伟

（辽宁省观音阁供水有限责任公司 本溪市 117100）

1 工程概况

某供水工程位于辽宁省境内，沿线主要为山区丘陵地带，工程主要由泵站、引水隧洞、引水管道以及配水站等组成。引水隧洞包括有压隧洞和无压隧洞，引水管道包括PCCP 管道与钢管道，PCCP 管道为DN3600 三管同槽；压力钢管为DN5800 单管，钢管单节（含加劲环）重量为9 t。

2 施工工序和方法

2.1 施工工序

测量放线→轨道安装→管道组对安装→管道焊接→管道防腐→探伤（射线）质量检测。

2.2 施工方法

2.2.1 测量放线

根据设计单位提供的测量基准点、基准线和水准点，进行钢管安装的控制测量放点，在钢管安装部位测放出钢管安装中心线和各管段测量控制基准高程点。根据设计图纸计算出每节钢管控制点位置坐标，将每节钢管的两腰点和顶（底）点作为控制点放设（视安装现场可适当弯动），控制点采用测量用的预埋钢板或水泥钢钉标记，在合适的位置放设高程控制点。控制点线精度是保证安装精度的基础，应严格控制在1 mm 以内；施工期间应注意控制点线的保护，严禁破坏。

2.2.2 轨道安装

轨道铺设时进行测量定位，确保轨道平行于管道轴线，且对称分布于轴线两侧，尽量使钢管通过轨道运输至安装位置时中心线位于轴线位置，通过千斤顶进行高程调整，轴线进行微调，减少工作量。

2.2.3 钢管安装就位

（1）钢管管节用平板拖车从堆存场运输到安装现场，采用履带吊卸车吊运到安装部位。

（2）钢管安装根据管道的伸缩节或拐点设置分布情况分段平行作业，各段管道以伸缩节或拐点上游相邻的管节作为始装节，依次分节安装；钢管的岔管、支管安装，以岔管段作为始装节，向下游依次分节进行。

（3）钢管安装方法。

①水平段安装。管线长度较长的水平段及小坡度段钢管安装，一般采用在管线一端设置简易吊装作业平台，在垫层混凝土浇筑强度上来后，沿管线铺设简易轨道，该段管道的所有钢管均由该平台吊送入管槽内，利用台车轨道经卷扬机牵引将钢管安装单元进行水平运输至安装位置、用千斤顶手拉葫芦就位拼装。管线长度较短的水平段及小坡度段钢管安装每节钢管可采用吊车直接吊装就位、拼装焊接。

②斜坡段（坡度≥7%）钢管安装方法。斜坡段钢管安装由于轴向坡度较大（本工程斜坡段钢管轴向坡自10%～36%），原来的水平段钢管安装施工方法不能完全适应现场安装需要。斜坡段钢管安装方向原则上均由低到高安装。根据以往施工经验及本工程现场实际情况，采用以下安装方法：

●管线轴向坡度7%～10%的安装方法。安装长度较长的安装段，仍旧采用原来水平段的台车及轨道的安装方法。但施工过程中略有不同：钢管台车由原来的卷扬机经钢丝绳牵引行进改为由卷扬机经钢丝绳牵引控制，沿轨道向下滑行至安装部位。

该方法首先要保证钢管及台车在向下滑行过程中受控制，随时可以停止向下滑行。根据管道的坡度及钢管台车的重量计算出卷扬机的吨位（确保足够的安全系数），向下滑行前检查卷扬机抱闸、控制开关是否灵敏、轨道接头链接是否牢固、轨道上是否有杂物等，确保施工安全。

钢管经台车运送至安装位置后，根据测量数据（标记的起始桩号、中心轴线和高程），利用台车4 角上的4 台千斤顶将钢管顶离台车进行细微调整，测量调整其管口垂直度和中心轴线及高程，直至精确就位。检查合格后用工字钢和角钢支撑连接牢固，其底部台车可以抽出以便运送下一节钢管。

管口对接环缝采用人工斜铁、压码压缝，压缝过程要使管口错边量均布在整个圆周内，避免局部错边量超标。

第一节钢管安装完毕，压缝后检查其垂直度和管口位置，合格后用加固材料支撑牢固，在其底部外壁焊接定位块（以便第二节钢管就位）。

应特别注意的是每安装一节钢管，在加固之前一定要检查前一节的管口平面度，以防本节钢管因重力作用对前一节造成沿轴线方向的倾斜，一旦发现有倾斜现象，要及时调整。

●管线轴向坡度≥10%安装方法。由于轴向坡度较大，但一般安装长度较短的安装段，采用吊车直接吊装就位（单节）、拼装焊接的安装方法。

（4）伸缩节最后进行安装，应按照图纸设计位置，在该段钢管管节所有环缝全部焊完后开始安装。伸缩节安装时采用瓦片包络式方法，先制成3 块瓦片，在现场再按实际需要长度，割去多余部分再进行安装。

（5）钢管管节位置精细调整符合安装要求后采取临时加固措施，然后在管节内使用活动定杆、管外使用千斤顶配合进行环缝的错边量的调整，并使用手拉葫芦、千斤顶等工器具调整环缝间隙，合格后对称进行环缝装配、焊接。

（6）所有管节的加固材料焊接应在加劲环上搭接施焊，采用双面焊接，焊缝长度不小于200 mm。钢管安装定位时，不得在钢管本体上焊接脚手架、脚踏板等。

2.2.4 钢管焊接

（1）焊接方法、焊接设备。本工程钢管安装选材为Q345C，环缝焊接全部采用CO2气体保护焊和手工电弧焊。焊接设备拟采用半自动气体保护焊机，逆变手工弧焊机等通用的焊接设备。

（2）焊接及检测人员资格。工程所有焊接人员均须经SL35 考试，并取得焊工合格证书后才可上岗。从事压力钢管质量检测的无损检测人员，按GB/T9445 的要求进行培训和资格鉴定，取得1 级（初级）、2 级（中级）、3 级（高级）通用资格证书，并同时取得全国水利水电行业无损检测人员资格鉴定与认证委员会颁发的1 级、2 级和3 级水利水电行业的工业部门资格证书。

（3）焊接作业措施。

①根据焊接工艺评定合格的报告书以及招标文件技术条款的规定，在正式焊接前编制详细的焊接工艺规程，报监理人审批后方可实施。

②本工程钢管壁厚δ=20 mm，材质为传统材料Q345c，焊接工艺方面无特殊要求，所以钢管安装环缝坡口形式拟全部采用内壁坡口。焊接作业时首先在环缝内壁坡口填充50%～60%，然后反面进行碳弧气刨清根、焊接，最后将内壁环缝剩余部分焊接完毕。

③外焊缝焊接作业需搭设脚手架配合木跳板作为作业平台，内环缝焊接需制作可移动的焊接台车。

④在环缝装配点焊完成后需要清除现场环缝装配的压码时，必须采用氧割——碳弧气刨——砂轮机修磨的工艺将焊疤磨平，不允许用锤击的办法，以免损伤管壁母材。

（4）焊接工艺。

①现场环缝施焊前准备：脚手架、竹跳板符合安全规定；充足的照明，使用12 V 以下低压灯；焊接部位无论何种情况下都要有防止雨水从管口进入管内；管底部支撑加固符合安全规定；环境风速大于8 m/s 时要有挡风设施；焊接电源离焊接部位的距离不得大于50 m；钢管内要设通风设备，排出焊接时的烟尘。

②焊前必须严格按照焊条供应单位要求的烘焙制度进行烘干，并保存在（100～150）℃的恒温箱内，随用随取。现场使用的焊条应装入保温筒，焊条在保温筒内的时间不得超过4 h，超过后，应重新烘焙，重复烘焙次数不得超过2 次。

③ 清除焊接坡口及两侧＞20 mm 范围内的水份、油污、铁锈等。焊缝背面采用碳弧气刨清根后，应用砂轮清除表面氧化层。

④内壁坡口填充时采用短弧窄道焊方法进行多层多道焊，在一般情况下不需预热和后热处理。但遇雨天、相对湿度大于85%、环境温度低于0℃时，或在结构刚性特别大的部位，应考虑适当预热（＞50℃），去除钢板表面吸附的水份。

⑤所有安装环缝拟采用内壁坡口，定位焊引弧、收弧均在坡口内完成，每条焊缝应尽量一次连续焊接完毕，焊接时应注意保证多层多道焊，正式施焊时首先焊接坡口侧约50%，然后将反面用炭弧气刨清根打磨后全部焊接完毕，再转到坡口侧将剩余部分焊完。采用分区对称焊接以减少残余应力，各分区用模板分隔互不影响，对称的分区采用同一型号的逆变焊机，选用相近的焊接参数，同时电焊工应尽量保持一致的焊接速度，施焊时要注意焊接电流的调整。

⑥DN5800 钢管每条环缝展开长度约18 m，焊接作业时拟定6 名电焊工对称同步焊接。焊工1～6的分区及每名焊工的焊接顺序（用数字1、2 表示），具体见附图。

附图 钢管环缝焊接作业人员布置及焊接顺序

⑦通常情况下，环缝应在自由收缩（无约束）状态下施焊。为此，管段的安装与管段环缝的焊接应连续紧接进行。当施焊凑合节（有约束条件下）环缝时，应先焊凑合节的第一条环缝。焊第二条环缝时因拘束度较大，需要采取窄焊道、并多层多道分段退焊的焊接方法，尽量减低焊接应力，防止焊接裂缝的产生，保证焊缝质量。

2.2.5 防 腐

（1）表面处理。除锈处理前清除焊渣、飞溅附着物，磨平焊疤、毛刺等，并清洗基体金属表面可见的油脂及其它污物。除锈工作采用抛丸除锈，应彻底清除铁锈、焊疤、焊瘤、毛刺、氧化皮、油污和其它尘垢，直至露出金属光泽。除锈等级应符合GB8923-88 标准中规定的Sa21/2 级别，应用照片目视比较评定，描纹深度应达到（60～100）μm。

（2）内壁防腐采用高压无气喷涂无溶剂无毒环氧树脂涂料，涂层干膜厚度不小于500 μm。

（3）外壁防腐采用加强级环氧煤沥青防腐，底漆1 道面漆4 道，涂层间缠绕一层玻璃布，总厚度不小于400 μm。涂装顺序：底漆-面漆-面漆，玻璃布，面漆-面漆。

2.2.6 无损检测

焊后经过24 h 方可进行无损检测。无损检测方法、检验比例应符合JB 4730-2005 的规定。发现缺陷要查明原因，提出返修工艺文件报监理工程师审批后才能实行返修。

（1）焊缝内部质量检测采用超声波或射线检测，一、二类焊缝进行100%超声波检测；并作5%超声波探伤复验。钢管丁字口焊缝进行100%超声波复验。一、二类焊缝还要进行5%磁粉或渗透检测。

（2）当对焊缝用一种无损检测方法检测，在对所发现的缺陷进行评定没有把握时，应采用其他无损检测方法进行复查。缺陷修复后，用两种无损检测方法进行检测，并用各自的标准进行评定，两种均合格后才能判为合格。

（3）对于一、二类焊缝的内部质量采用无损检测，若发现存在裂纹、未融合或未焊透等缺陷，应对整条进行检测； 若发现存在其他不符合质量要求的缺陷，在缺陷延伸方向或可疑部位作补充检测，补充检测长度应不小于200 mm，若补充检测仍发现存在不符合质量要求的缺陷，对整条焊缝进行检测。

（4）焊缝返修。返修前必须找到焊接缺陷发生的原因，并制定详细的返修工艺，报监理批准后实施。同一部位返修次数不得超过2 次。

（5）将焊缝无损检测记录及相关资料报送监造人审查，并将记录作为最终验收资料提供给业主。

[1] 孙艳秋．水电站厚钢板压力钢管埋弧焊工艺浅析[J]．水利技术监督，2015，（02）：82-84．

[2] 张瑞杰，李东明．水电站压力钢管摄影测量及逆向建模分析[J]．水利技术监督，2013，（02）：36-39．