瑞丽江水电站压力钢管综述

高淑颖

（北京中唐电工程咨询有限公司，北京 100040）

1 工程概述

瑞丽江一级水电站，位于缅甸北部掸邦境内紧邻中缅边界的瑞丽江干流上，为引水式开发工程项目，工程以发电为主。电站采用2管6机的布置方式，由2根主管分为3支，连接6台100 MW水轮发电机引水发电。压力钢管由主管、主岔管、主支管、次岔管和次支管组成。压力钢管道主管内径5.2 m，相应平均流速5.395皂/s，由上平段、上斜井（倾角60°）、中平段、下斜井（倾角60°）及下平段组成。主管回填悦20混凝土，厚60 cm。主管后接主岔管，由主岔管分成主支管和次支管，直径分别为4.2皂和3皂。主支管接支岔管，支岔管接2条支管，直径2.8皂，支管后接锥管分别进入主厂房。支管直径在厂房上游墙侧渐变为1.8 m后接球阀。使用钢板厚度（18～100）mm，材料品种有16MnR，WDB620，结构形式和生产组织较为复杂。2条压力钢管道，每条1200 m，2条管道钢管工程量共约7672 t。

2 钢管制作与安装

瑞丽江水电站工程根据实际情况，压力钢管及岔管的钢板下料、瓦片卷制、加劲环分块制作，在昆明进行。钢管瓦块通过汽车运输到工地，工地现场设置钢管拼装场，承担瓦片组圆、纵缝焊接、探伤、大段组对、环缝焊接、环缝探伤、内支撑和加劲环装焊、去锈防腐等，并设置成品钢管临时堆放场地。

2.1 钢管瓦块制作、运输

（1）划线及数控放样切割。淤下料排版图。每个管节按2条纵缝考虑，纵缝的设定位置在符合相关技术要求下再进行排管。钢板采用双向（宽度、长度）定尺。钢材划线切割时应进行平整、调直处理。压力钢管的下料采用数控切割机下料切割。于标记。标记按统一规则进行，每节钢管在上、下游管口分别划出统一方向轴线坐标，按面朝下游分左右（左-X，右+X），用钢印将分块编号等标识打在下游右侧或轴线附近。再用油漆写明分节编号、板厚、规格以及上下游方向、轴线位置、坡口角度检查线等。

（2）坡口制备。直管、弯管、岔管的直线形坡口下料后在刨边机上进行刨边加工，以达到焊接质量要求，在坡口50 mm范围内应清除毛刺、氧化层、油污等。异形管弧形坡口边由半自动切割机切割，并经手工砂轮打磨，去除氧化层，并打磨平整。坡口制备后，极限偏差应符合有关规定。出厂坡口应涂以适宜焊接的管口漆以防生锈。

（3）瓦块压头、卷制。对于较厚钢板，瓦块卷制前进行压头处理。卷板压延方向与钢板轧制方向一致。卷板后在自由状态下用样板检查弧度，样板与瓦片的极限间隙约2.5 mm。卷板时不许锤击，防止在钢板上出现伤痕；卷制后的瓦片，逐块按编号检测。

（4）瓦片验收。检查的项目主要有瓦片弧度、瓦片管口不平度、瓦片长度、扭曲等。

（5）加劲环、止推环的下料。加劲环、止推环全部由数控放样下料（每个圆分12块或8块）。其对接缝开X形坡口，2 mm钝边，内径与钢管外壁直径约（2～3）mm间隙。防腐（焊接部位涂可焊性涂料）后捆扎好运往工地现场钢管加工厂组装。

（6）半成品（瓦片）运输。运输瓦片时，应将瓦片堆放在与瓦片弧度相同的弧形支架上，瓦片之间用木板隔开，并进行加固，防止运输变形，并注意保护瓦片边缘和坡口免受撞击损坏。

2.2 压力钢管现场制作

（1）钢管组圆。在对圆平台上进行，现场钢管拼装厂设置6个对圆平台，按排管图中的编号配对组圆，瓦片吊装就位后，用楔子板将瓦片对准标准线，然后利用钢架、千斤顶、手拉葫芦、工卡具等工具协助调整错牙。对圆时下部吻合地样，中部及上部用弧度样板检测，样板与瓦片的间隙臆2 mm。对圆经定位焊后复查管口平面度、纵缝弧度、轴线方向和两管口周长差、纵缝错牙情况。

（2）纵缝焊接。钢管对圆后就地纵缝焊接，先纵焊内缝，外缝用电弧气刨清根，砂轮机打磨坡口直到露出金属光泽，纵缝焊接采用全位置自动焊，以保证焊接质量。

（3）纵缝矫圆。单节钢管纵缝焊后进行矫圆，并用弧度样板检查，样板与瓦片的间隙臆2.5 mm。校圆后对单节弧度、椭圆度（两端管口测量至少2对相互垂直直径D，椭圆度约0.3%D）、管口不平度、周长进行复查。

（4）环缝对接、焊接。环缝对接在对接台车上进行，采用顶杆、千斤顶、手拉葫芦等工具进行组装，相邻纵缝应错开500 mm以上。环缝对接前应对单节弧度、椭圆度、管口不平度、周长进行复查，合格后再组段。管段不直度应符合设计要求。

各大组段应按安装坐标轴线组装，组装长度约6 m。检查合格进行环缝焊接。环缝焊接在电动滚焊架上采用埋弧自动焊焊接。

（5）无损检测。淤无损检测在焊接完成24 h以后进行；于X射线探伤按GB 3323—1987标准评定，一类焊缝域级合格，二类焊缝芋级合格；超声波探伤按GB 11345—89标准评定，一类焊缝B玉级合格，二类焊缝B域级合格。磁粉检查按相关规定执行；盂焊缝返修次数原则上只允许2次，第三次返修由质量经理及监理工程师签字后方可实施。

（6）加劲环、止推环的组装。淤加劲环、止推环的对接焊缝应与钢管纵缝错开，因错缝位置已排定，注意窜浆孔在管轴线+Y、-Y各有一个，加劲环、阻水环与钢管管壁间的组合焊缝为双面连续焊缝，加劲环、止推环与钢管管壁间的组合焊缝为连续焊缝，待单面焊好后，在翻身焊另一面；于加劲环、止推环的内圈弧度偏差，加劲环、止推环的内圈弧度用弦长1500 mm的样板检查时，样板与加劲环、阻水环的内圈表面间的间隙约2.5 mm。钢管调圆后，才可进行加劲环组装。

（7）工艺吊耳。为了便于组装、运输和安装，在单节钢管上的每一端距管口约400 mm处的对称轴线位置各焊2个工艺吊耳，组装工艺吊耳时还要综合考虑错开加劲环位置。加焊和拆除吊耳等附加物时，应按工艺要求采取预热等措施，对母材焊疤打磨平整，焊接部位要保证起吊时钢管不受损伤和产生过大的局部应力。若对后续工序无不良影响，附加物可不予拆除。

（8）补漆。对加工厂内的纵环缝、运输过程表面涂装损坏部位，在手动除锈后进行补漆处理。

（9）制造整体验收。由主管技术员检查钢管的制造情况，主要包括管口椭圆度、管口不平度、钢管周长及相邻管节周长差、钢管直线度、钢管长度、岔管尺寸等，合格后填写检测记录表，质量保证部根据报送的检测表进行终检，并请监理工程师进行抽检，提交应有的验收资料，验收合格后按安装顺序运往现场。

（10）岔管制造。岔管瓦片运至加工厂进行分件组装焊接，合格后总组装。总组装合格后报请监理工程师在现场进行检测验收，验收合格后再进行焊接。

组装时在钢板平台上划出主、支管肋板的中心线，先找正固定上游主管位置，再将支管段和月牙形肋板组装，经检测符合设计要求后再组装另一边支管段，依次完成整体组装。外形尺寸的检查项目为：管节长度，主、支管口周长，支管中心距，主支管中心高差，主支管管口垂直度，纵缝对口错边量，环缝对口错边量等。进行岔管水压试验前，先预制封头及过渡段，岔管制作时应考虑加长水压试验过渡段的长度。以便试验时切除热影响区段并加工成安装坡口。水压试验使用1台压力泵，组装在封头上的压力表和进出水阀及排气阀。试验压力是设计压力的1.25倍或按设计要求进行。

2.3 压力钢管安装

（1）平洞压力钢管安装。淤对平洞较长的施工段，采用钢管组装、焊接、探伤、防腐联合作业台车（简称联合作业台车）进行安装作业。应为开展平行作业的工序创造施工条件和较好的工作环境，同时缩短在钢管内部架设和拆卸施工脚手架的辅助时间，提高安装劳动生产率。于对于安装焊缝的接头形式，将采用X形不对称坡口或单面焊V形坡口进行施工，以简化在施工环境交恶劣钢管外侧施工，有利于保证施工质量和提高劳动生产率。盂钢管铁道运输台车采用带有4个千斤顶的顶起装置的台车，以节省卸车安装时间。榆在平洞中压力钢管的运输相对于斜井运输较容易。为了减少钢管安装的循环次数，将尽量采用长管段安装。因此，钢管安装管段的长度大多为6 m。

（2）斜井钢管的安装方法。本工程2条钢管道的布置形式相似，都有2个长度一样、倾角为60°的上斜井和下斜井。上斜井的钢管道长度202.198 m，下斜井长度167.173 m。由于斜井倾角较大，增加了钢管的运输和安装的难度。采取的施工措施：淤斜井的钢管安装，采用联合作业平台进行安装。于在联合作业平台上进行钢管压缝组装等。盂安装焊缝的接头形式，采用X形不对称坡口或单面焊V形坡口进行施工，减少洞外的施工量，以保证施工安全、施工质量和提高劳动生产率。

（3）岔管及支管的安装方法。本工程共有2个大岔管和2个小岔管，6条支管，2条总支管。支管工程量约为1095.064 t，岔管工程量约为253.96 t，总计工程量约为1349.024 t，且大部分是WDB620钢材制造。其中2个总岔管由于体积庞大、重量重，需要在昆明厂内总装后，再分成数块运到工地现场设计安装位置进行组装焊接。岔管安装包括施工准备工作寅岔管瓦块现场运输寅瓦块吊装就位寅岔管总组装寅焊缝预热寅焊缝焊接寅焊缝后热寅焊缝探伤寅岔管消除焊接应力处理寅岔管整体水压试验寅岔管焊缝区防腐施工寅岔管外围回填混凝土。岔管下游的支管运输，是从5裕施工支洞进入，因此在总岔管安装前这些支管都需运到安装位置。

（4）定位节和凑合节的安装方法。淤定位节安装，通过全站仪监测钢管的安装中心、里程及高程，利用千斤顶及手拉葫芦调整钢管安装位置，安装偏差需符合设计图纸和规范要求。为确保钢管在混凝土浇灌时不产生变形和位移，钢管加固应牢靠，在洞壁和管壁之间用14#槽钢分（8～16）定位节来支撑，并且每支撑点打锚杆均需固定。于凑合节安装，根据电站总体施工方案的施工布置，每条钢管道需要设置10个凑合节，凑合节在制造厂制成瓦块出厂，根据现场情况确定安装方法。

（5）拆除临时工卡具、管壁缺陷修补。严禁使用锤击法，应用碳弧气刨或手割炬在离管壁约3 mm处切除，不得伤及母材，切除后对残留痕迹再用砂轮磨平，并认真检查有无微裂纹。钢管安装完毕，将钢管内壁的焊疤清除干净，局部凹坑深度不超过板厚的10%，且在约2 mm时用砂轮打磨至平滑过渡。作好各项记录，报监理人审批并对钢管安装质量进行检查和验收。

3 压力钢管焊缝的无损检测

管节焊接完成后对一、二类焊缝均进行100%超声波探伤，必要时以RT复检。对组装成大节的管节，还应增加对4个丁字接头各做300 mm的X射线探伤拍片检查。对于超标缺陷应按DL 5017—1993规定返修。对岔管部分，所有焊缝按一类缝施焊，并按 100%UT（Ultrasonic Test，超声波探伤）、100%RT（Ra-diographic Test，射线检测）、100%MT（Magnetic Test，磁粉探伤）要求探伤检验；明管部分的所有焊缝按一类缝施焊，并按100%UT要求探伤检验，必要时以RT复检。

4 压力钢管排水和灌浆

（1）压力钢管排水系统。为降低外水压力，减少钢板厚度，工程采用钢衬外侧设置排水盲沟和纵向排水沟与排水洞相结合的排水系统。在钢管上斜井段外侧，分别布置了一条排水斜洞，排水斜洞上部与3#-1施工支洞相连；在钢管中平段中间，布置了1#排水洞，并与4#施工支洞相连；在钢管下斜井段，分别布置1条排水斜洞；在钢管下平段中间，布置了5#排水洞。通过排水系统的设置，有效降低钢管道的外水压力。

（2）压力钢管灌浆。按照隧洞衬砌结构设计原则，考虑衬砌与围岩联合承载，为了充填混凝土衬砌与围岩间的空隙，保证顶拱衬砌与围岩的紧密结合，在上平段、中平段和下平段顶拱部位进行回填灌浆，范围为洞顶120°。采用水平布置灌浆管的方式，灌浆压力0.3 MPa。考虑到钢管上开孔的不利影响，在压力管道沿线未进行固结灌浆。由于钢管与混凝土衬砌间的脱空缝隙较大，采取在钢管底部预埋水平灌浆管，在回填灌浆完成后进行钢管底部接触灌浆，灌浆压力为0.1 MPa。

5 总结

（1）岔管整体水压试验。为减少封头数量，考虑1#钢管道和2#钢管道主、支岔管之间的管段是一起做水压试验的，为保证打压安全，打压前主、支岔管之间的管段360°浇筑混凝土。下部各有8组鞍形托架，与下部的钢筋焊接，打压前鞍形托架浇筑混凝土高为400 mm，以保证打压时结构稳定。通过严格控制焊接质量，岔管整体水压试验既节约了工期，也验证了钢岔管焊接接头性能的可靠性，并消除了岔管焊接应力。

（2）自密实砼施工。针对平洞压力钢管底部与混凝土衬砌之间的脱空缝隙较大，采用压力钢管底部1.5 m范围内采用同标号的自密实砼进行，以上部位为常态砼，通过灌浆施工检验，底部回填耗浆量明显减少，起到了一定的效果。

（3）钢管安装进度。通过设置合理的压力钢管转弯空间及吊点，除下平洞管节单重较大及部分弯段钢管采用单节（3 m）安装外，其余均采用双节（6 m）安装，钢管的安装进度有大幅提高，斜井压力钢管安装平均为每月56 m，高峰施时每月89 m，平洞段单工作面最高时每月109 m。达到了预期效果。