大型钢岔管非常规安装技术探讨

代贵友

摘要：随着社会经济快速发展，用电负荷日益增长，受资源的限制导致国内水力发电建设不平衡，电网调峰矛盾日益突出。作为电力调峰作用的抽水蓄能电站，在水力资源少的地区大力开发，高水头、“一管多机”的抽蓄电站不断面世，高强钢、大型钢岔管安装逐渐增多，一种采取非常规方法安装大型钢岔管的技术，具有一定的代表性，对其安装技术进行总结和探讨，可供类似工程施工作为参考。

关键词：大型；钢岔管；非常规；安装技术

1 概述

敦化抽水蓄能电站位于吉林省敦化市北部，距长春市直线距离约220km。电站安装四台单机容量为350MW的抽水蓄能机组，总装机容量为1400MW，设计年平均发电量23.42亿KWh，年平均抽水电量31.23亿KWh，综合效率75%。引水道采用“一管两机”布置方式，1#、2#高压管道长度分别为2080.3m、2076.6m，采用钢衬；高压岔管，采用对称Y型内加强肋钢岔管；1#、3#高压支管长度均为61.66m，2#、4#高压支管长度均为57.49m；钢岔管和支管均采用800MPa级钢。钢岔管以瓦片形式供货，在现场拼装厂内组装、焊接、打压，再运输到安装现场整体安装。

2 钢岔管及支管布置形式

引水高压支管由水平弯管、直管、锥管及凑合节4部分组成，直径2.1～2.7m，板厚36～66mm，出口段中心距23.636m。高压钢岔管支管中心夹角70°，中心距4110.4mm，对称Y型内加强肋形式布置，主管内径3.8m板厚66mm，支管内径2.7m板厚66mm，单套岔管重约50t。为保证球阀与支管间延伸段施工质量，延伸段钢管由厂家制造、打压后整体运至现场安装。为此，支管段凑合节设置在支管出口与延伸段连接管节。

3 钢岔管运输

钢岔管选用60t拖车运输，厂内50t门机装车，经封车检查后，“卧式”（钢管轴线平行于地面）通过公路、各施工支洞运输至施工支洞与主洞交叉位置，天锚卸车，然后利用主洞卷扬机系统、运输轨道及运输台车将钢岔管牵引至安装位置。

4 钢岔管安装方法

钢岔管安装质量直接影响后续压力钢管安装和后期发电水流量分配大小，对其安装里程、高程及中心控制要求较高。

4.1 钢岔管常规安装方法

钢岔管整体现场安装，一般是先将支管段压力钢管运输到洞内存放，再根据设计安装里程、中心等将岔管安装坐标控制点放样到底部或岩壁上，按放样点进行调整、安装岔管，经验收合格后浇筑回填混凝土，最后将支管段压力钢管倒拉至安装位置进行对装、焊接。

4.2钢岔管非常规安装方法

敦化抽蓄电站支管段具备压力钢管安装条件比钢岔管供货时间早一年多，为了降低后期压力钢管安装强度和保证安装节点工期目标，需提前进行支管段压力钢管安装，即支管段压力钢管以凑合节前的锥管做定位节，依次安装上游侧支管钢管及回填混凝土，最后才安装岔管的顺序进行安装。

由于钢岔管和锥管之间没有设置凑合节，且钢管采取“双定尺”钢板，并已按照设计图纸制作完成。提前将两条支管安装完成后，再将岔管与支管对装，难度非常大，对支管段钢管安装里程、高程及中心要求较高。若支管段压力钢管安装尺寸出现较大的偏差，都有可能导致岔管与支管无法对装或错牙过大，安装质量达不到规范及设计要求。

敦化电站引水钢岔管及支管安装，经研究决定，还是采取先安装支管后安装岔管方式进行。支管段每节压力钢管安装过程中，严格按照设计图纸控制其高程、里程及中心，安裝里程要求比设计里程长2～3mm，以便补偿焊接收缩量；中心、高程控制在规范及设计要求之内。支管钢管安装、回填至支管段第4节压力钢管。每条支管的第1～3节钢管在钢岔管安装前，焊缝不留间隙对装，不焊接，待钢岔管安装完成后再焊接。钢岔管安装前，先进行钢岔管安装控制点放样，再将钢岔管运输到位，调整安装尺寸，保证与支管对装质量和主管安装尺寸，若出现钢岔管与支管对装错牙、焊缝间隙过大等现象时，将对装好的支管钢管打开，重新调整、对装。

5 钢岔管焊接方法

敦化抽蓄电站钢岔管采取上述方法安装完成后，岔管及支管预留了4条焊缝未焊接，为保证焊接质量、减少焊接应力和变形，制定科学合理的焊接方法至关重要。

5.1焊接工艺参数

钢岔管及支管现场安装焊缝采用手工电弧焊焊接，焊接前，先进行焊接工艺评定，确定焊接参数，选择焊接性能良好的焊条型号，焊条选用XY-J80SD。

5.2焊接顺序及控制

根据现场预留焊缝分布形式，制定合理焊接顺序（见图2）。焊接时，岔管两侧支管的相同部位焊缝同时对称焊接，焊接人数相同，焊接顺序及速度控制一致，焊接过程中，严格控制焊接电流、电压及焊接速度，多层多道焊接。

5.3 预热及后热

钢岔管及支管母材为800MPa级高强钢，焊接性能较差，焊接过程中容易产生冷裂纹。焊缝焊接前，采用温控仪及加热片对焊缝进行预热，预热温度100～120℃。焊后及时进行消氢处理，防止焊后出现冷裂纹，后热温度160～200℃。焊接中途停止焊接时，对焊缝进行保温，保温温度30～50℃。

5.4 焊缝检测

钢岔管及支管钢管为高强钢，按照规范要求，焊接完成48小时后才能进行探伤，安装现场焊缝采取100%UT和50%TOFD无损检测。

6 结束语

敦化抽水蓄能电站采取先安装支管、后岔管安装方式，提前完成了支管段压力钢管安装任务，有效消除了后期压力钢管安装峰值，降低施工成本，有利后期节点目标工期的实现。为大型钢岔管整体安装施工技术积累了经验，可供今后类似工程施工作借鉴。

参考文献：

[1]王文忠. 葫芦坝水电站大型钢岔管制造与安装. 技术与市场. 2015.5 P127-129.

[2]冯茂振. 新疆某水电站钢岔管安装技术及质量控制.新疆水利.2013第2期.P39.

（作者单位：中国水利水电第七工程有限公司）