压力钢管在大伙房水库输水(二期)工程中的应用

赵 振

(辽宁省大伙房水库输水工程建设局， 辽宁 沈阳 110166)



压力钢管在大伙房水库输水(二期)工程中的应用

赵 振

(辽宁省大伙房水库输水工程建设局， 辽宁 沈阳 110166)

辽宁省大伙房水库输水二期工程全长260.8km，其中隧洞段长29.1km、管线段长231.7km，隧洞连接段采用压力钢管外包混凝土，长3.52km。本文主要介绍压力钢管制作的工艺过程，分析介绍制作过程中需要注意的主要事项及技术要求。

输水工程； 压力钢管； 钢管制作； 焊接

1 工程概述

大伙房水库输水二期工程将浑江水通过输水隧洞引到大伙房水库调节，是向辽宁省中部城市输水的一项大型输水工程。二期工程输水隧洞为有压隧洞，总长25.5km，为直径6m断面圆形隧洞。该隧洞属浅埋隧洞，平均埋深35m，最小埋深12m，隧洞连接段共有2个，分别为东洲连接段和塔峪段连接段，总长3.44km，采用钢管外包混凝土结构。外包混凝土70cm，钢管与外包混凝土之间采用闭孔泡沫板隔离。

2 压力钢管制作

2.1 压力钢管制造工艺流程

压力钢管制造工艺流程见下页图1。

图1 压力铜管制造工艺流程

2.2 材料

2.2.1 钢材

该工程压力钢管管壁、岔管壳板、补强板、加劲环、止水环所用钢板材料为低合金容器钢，钢牌号为16MnR。岔管肋板采用日本产的HT-490MpaZC耐层状撕裂钢。非主体用钢(如：临时支撑、内支撑、安装用钢等)采用碳素钢Q235A。制作压力钢管用厚24mm的剪边热轧双定尺钢板，钢板宽2820mm、长9700mm；板材的厚度允许一定偏差，负差0.25mm，正差1.65mm。所采购的钢板必须附有产品合格证和出厂质量证明书，并对到厂的钢板进行质量检查，钢板的检查包括外观检查和随机质量抽样检查。用于制作岔管的钢板要逐张进行超声波探伤检查；用于制作加固梁的板材需要做厚度方向的伸拉试验及硫含量测量。

2.2.2 焊接材料

根据钢种类别选用合适的焊接材料，焊接材料现购置现用，严禁将存放时间过长的焊接材料用在工程上。焊接材料按要求进行烘焙和保管。

2.3 钢管制作

2.3.1 划线

a.每个钢管有2条纵向的焊缝，相邻管节的纵向焊缝应错开300mm以上布置。

b.在充分考虑卷板过程中钢板伸长、焊缝间隙焊缝收缩、加工裕度等因素的情况下计算钢板划线长度。

c.为了保证尺寸曲线部分应画有切割和检查2条线。

d.划线后的钢板，用油漆分别标出钢管的水流方向，分块、分节、分段编号并标出垂直和水平中心线、切割线以及坡口角度等符号，见图2。

图2 钢板划线

2.3.2 钢板切割、坡口加工

a.钢板切割按批准的加工工艺采用数控切割机或刨边机刨边。

b.钢板切割后难免会有一些缺陷，应用砂轮磨去。

c.钢板切割后坡口尺寸的极限偏差按GB 985—88，GB 986—88的要求执行。

d.加工完毕后的坡口应做防腐处理，防腐材料要无毒，并不能影响焊接质量要求。

e.工地焊缝全部采用刨边机加工坡口。

2.3.3 卷板

a.钢管卷板采用三轴辊卷板机冷加工成型，由龙门式起重机或厂内桥机配合，多次卷制成形钢板卷板方向应和钢板的压延方向一致。开始卷制时应确保板材干净无坚硬杂物，卷制完成后不准用外力校正。

b.将卷好的瓦片自由放置在平台上，用样板检查瓦片的弧度是否符合间隙偏差要求。

2.3.4 组对、调圆

a.组圆在专用平台上进行，在组圆平台上划好管节的内外直径，在一侧焊上挡块。

b.将检查合格的瓦片，按编号吊至组圆平台上进行单节组对，下管口用地胎调整，上管口用液压调圆装置调整。

c.组对完成后，由焊接质检员和结构质检员联合检查焊接坡口、外形尺寸等，合格后进行定位焊。

2.3.5 纵缝焊接

a.钢管纵缝焊接采用滚焊台车和伸缩臂式埋弧自动焊机进行焊接，见图3。

图3 钢管纵缝焊接1—钢管；2—伸缩臂式埋弧自动焊机；3—滚轮；4—纵缝

b.将组圆合格后的钢管置放在滚焊台车上，滚动钢管使纵向焊缝处于铅垂位置。在钢管焊缝底部铺垫焊剂。在钢管纵缝两端焊接引弧板和收弧板。

c.调整埋弧自动焊机的伸缩臂，按规定的工艺参数进行焊接。

以部分变流器退出运行为扰动,对本文所提控制策略的有效性进行验证,仿真结果如图8所示。初始状态下无通信故障。

d.钢管纵缝焊接后，清除引弧板和熄弧板，注意不伤及母材。用弧长600mm的样板检查纵缝弧度，样板与纵缝的极限间隙为4mm。

2.3.6 内部支撑安装

内部支撑为“米”字活动支撑，顶丝结构；根据制造施工每节压力钢管的长度，每节设两道支撑，见图4。

图4 钢管内部支撑示意图1—钢管；2—圆钢；3—槽钢([16)；4—压力钢管内径6.08m

2.3.7 加劲环(阻水环)下料、组对

a.加劲环采用数控切割机下料，加劲环、阻水环的内圈弧度用样板检查，宽度和长度允许偏差±1mm，对角线相对差±2mm。

b.加劲环、阻水环组对时，钢管外壁与加劲环、阻水环的间隙不大于3mm。

c.钢管纵缝应与加劲环、阻水环的焊缝错开一定距离，至少在100mm以上。

2.3.8 钢管加劲环、止水环的焊接

加劲环与钢管之间的焊缝为双面连续焊缝，采用手工电弧焊法施焊，在焊接加劲环时为了减小变形，采用对称分段退步焊法施焊。

2.3.9 弯管制作

弯管制作采用数控切割机按实样下料，其制作工艺参照直管制作工艺进行，弯管制作完成后，相邻管节在厂内进行预组装并仔细检查各项尺寸，合格后，做出标记，准予出厂。

2.3.10 岔管制作

a.岔管分瓦片制作，采用数控切割按实样下料，岔管基本锥采用800t压力机压制成型。

b.岔管管节的环缝应保持不小于1000mm的间距。

c.岔管管节的顶底母线、纵缝与腰线所夹的中心角不小于15°，两者间弧线长度不小于300mm。

d.岔管在工厂内进行整体组装，并根据运输和安装条件，尽可能在工厂内组焊成尽可能大的部件，每个部件在工厂内整体炉内加热消除应力。

e.岔管补强板的弧度除满足相应管径的管节卷板弧度要求外，还应综合计算和考虑补强板与被补强管节两者接触面弧度极限偏差的迭合。计算迭合后的间隙最大值不应超过3mm。

f.岔管分岔角度极限偏差为30′。

3 防 腐

压力管道的防腐是压力管道制作与安装工程的重点，钢管防腐质量的好坏，直接影响到整个工程的稳定运行，并为以后输水管道的顺利畅通打下坚实基础。

a.表面清理。钢管表面的除锈清理采用喷射除锈，除锈等级达到Sa2 1/2级。压力钢管表面应手工清除浮锈、焊疤、焊瘤、毛刺、氧化皮、油污和其他不利于金属与油漆形成紧密连接的各种物质。

b.防腐漆喷涂。每个工程防腐要求均不一样，都有相应的标准，本文不详细阐述。防腐施工作业时，注意施工自身防护和砂尘及防腐涂料对环境的影响。

4 焊缝检验

4.1 焊缝分类

钢管制造的焊缝按其重要性可分为三类：

a.一类焊缝,包括所有主要受力焊缝。例如：管壁纵缝、凑合节合拢环缝。

b.二类焊缝，包括较次要的受力焊缝。例如：管壁环缝、加劲环对接焊缝。

c.三类焊缝，包括受力很小的附属构件的焊缝。

4.2 无损探伤

a.焊接完成后尽快进行无损检测。

b.无损检测人员需通过经有关主管部门批准的无损检测人员技术资格鉴定考试委员会考试，评定焊缝质量由Ⅱ级或Ⅱ级以上的检测人员担任。

c.焊缝无损探伤遵守DL 5017—93规定选用射线探伤或超声波探伤，探伤比例按施工图纸或《焊缝无损探伤抽查率》规定执行。

5 焊缝缺陷处理

a.裂缝,根据无损检测结果，利用碳刨刨除不合格的焊缝，并进行补焊。

b.不符合标准的应补焊。

c.返修后的焊缝用UT进行复查,同一部位返修次数不超过两次。

6 漆膜厚度的测量

a.每节钢管都应做漆膜厚度的测量，选位要均匀布置。

b.漆膜厚度应满足设计要求。

c.漆膜附着力检查,使用刀具在涂层上划一尖角为60°切口(划透涂层直到管壁表面),用胶带压紧粘贴切口处，然后揭去胶带涂层应无剥落。

[1] DL 5017—1993压力钢管制造安装及验收规范[S].北京：中国电力出版社，1996.

[2] 毛小琳，王金伟，赵明哲.大伙房水库输水应急入连工程输水管材的选定[J].水利建设与管理,2012(S1):3-5.

[3] 谢新伟.高水头小流量引水式水电站压力钢管稳定设计与施工[J].水利建设与管理, 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