大口徑輸水鋼管的制造工藝與質量控制

王玉河 張桂秋

【摘要】文章以大伙房二期輸水工程中采用的DN2400大口徑輸水鋼管為例，具體闡述在工廠內制作大口徑輸水鋼管的制造流程、施工方法及鋼管卷制、焊接、除銹等方面的質量控制點。

【關鍵詞】鋼管；制造工藝；質量控制

大伙房水庫輸水二期工程是由大伙房水庫向遼寧省撫順、沈陽、遼陽、鞍山、營口、盤錦等六城市輸水的一項大型輸水工程。輸水管線線路全長約230Km，其中部分管線采用直徑2400mm，壁厚為26mm的直縫焊鋼管。鋼管在工廠內加工制作 ，先制作成3m一個管節，再將二個管節組成一根6m節。

1. 鋼管制作工藝

1.1鋼管制作的下料、坡口加工。

下料前對鋼板的外觀進行檢查，對變形過大的進行校形。按施工圖紙放樣，并預留適當的切割余量和焊接收縮量。鋼板切割采用自動火焰氣割槍切割，先割直邊，再加割坡口。切割氧氣壓力O.6MPa，乙炔氣壓力O.5MPa。然后使用高速角式磨光機，清除坡口內的熔渣、毛刺、氧化鐵、磨光焊縫坡口。

1.2卷板。

首先用卷板機壓出鋼板兩端頭的弧度，再卷中間部位。一般要卷碾4～5次，不斷用樣板檢查弧度，弧度合格后，點焊縱縫接口。將點焊后的鋼管送至懸臂焊機焊接縱縫。

為了達到規范要求的圓度，當每小節（t=26mm 長度3000mm）的接口縱縫焊完之后，再次套入卷板機進行復卷，確保質量合格。

1.3管節的組裝。

考慮工地起吊和運輸能力，減少工地焊縫，將2個短節組裝成6m節。組裝是在長度7m的轉動胎上進行。控制相鄰管節縱縫錯開300mm，實測周長≤±3D‰，相鄰管節周長差≤10mm。鋼管縱縫對口錯位≤10%δ且不大于2mm，環縫對口錯位≤15%δ且不大于3mm或極限偏差為10%δ。單節組裝調整合格后，為防止在后續工序中變形，在鋼管兩側管口附近加設米字形活動內支撐。

1.4鋼管的焊接。

1.4.1焊接工藝評定。

以厚度26mm的鋼板作焊接工藝評定。鋼板材質是Q235C。采用自動埋弧焊，焊絲牌號H08A，焊絲直徑5mm，焊劑牌號HJ431，環縫和縱縫均采用對接平焊，坡口型式是對稱“X”形，一邊先開坡口角60°，坡口深度8mm，鈍邊14mm，焊機為MZ-1000A自動弧焊機，焊接電流900～950A，電弧電壓38V，焊接速度200～250mm/min。正面焊完后，背縫采用電弧氣刨清根，再行焊接。焊縫經外觀檢查和內部無損檢測，均達一類焊縫標準，機械性能試驗結果符合GB700-88要求。

1.4.2鋼管的焊接。

焊接前，清除坡口兩側的毛刺、氧化皮等雜物。對接或組合焊縫的兩端設置引、熄弧板，其材質、坡口應與焊件相同，引、熄弧板的尺寸按有關標準執行。定位焊位

置應距焊縫端部30mm以上，其長度應大于50mm，間距100～140mm。焊接主要采用自動焊和CO2氣體保護焊，采用已評定的焊接工藝給出焊接工藝參數進行焊接。

1.4.3鋼管焊縫的質量檢查。

（1）所有焊縫均進行外觀檢查，外觀質量應符合GB/T12469-90《焊接質量保證鋼熔化焊接接頭要求及質量評級》的規定。對接焊縫頂部應均勻平整，頂高不超過3mm。焊縫的外觀質量標準應符合焊縫外觀質量檢查評定標準的規定（見表1）。

（2）鋼管焊縫在焊接完成24小時后進行無損探傷檢查。對采用射線探傷檢驗的焊縫段，其外表面研磨修整。一、二類焊縫的內部質量檢查采用超聲波無損探傷和X射線探傷綜合檢查的方法。超聲波探傷檢查：一類焊縫為100%，二類焊縫為50%。同時對一類焊縫隨機抽取部位作X射線探傷復驗，復驗長度為一類焊縫全長的20%，二類焊縫在超聲波探傷有可疑波形、不能準確判斷時，進行射線探傷復驗。

1.5鋼管防腐。

1.5.1表面預處理。

采用噴砂除銹工藝，噴射前清除焊渣、飛濺等附著物，并清洗基體金屬表面可見的油污。磨料選用金剛砂，粒度在0.5～1.5mm之間。噴射所用的壓縮空氣經過冷卻裝置和油水分離器處理，保證壓縮空氣的干燥、無油，空氣壓力在0.4～0.6MPa之間。噴射等級Sa2.5級。噴射或拋射除銹后的鋼管表面粗糙度應達到Ra40～70μm，鋼管除銹后，用干燥的壓縮空氣吹凈，或用吸塵器清除灰塵。除銹完畢后應在4小時內噴涂底漆，以防止金屬表面重新生銹和受到二次污染。

1.5.2涂裝工藝。

（1）鋼管表面除銹檢查合格后，外壁涂刷無溶劑重防腐涂料，內壁涂刷無毒環氧涂料，管口涂硅酸鋅底漆。

（2）涂層應均勻無雜物、起泡、鼓泡、孔洞、凹凸不平、粗顆粒、掉塊及裂紋等缺陷。檢測涂層厚度、結合力達到要求后涂封閉漆。

1.5.3防腐層最終質量檢驗。

防腐層最終質量檢查包括：外觀、厚度、漏點和粘結力檢驗。

（1）外觀檢查。

防腐層外觀檢查應逐根檢查。涂層表面應平整、光滑、無氣泡、無漏涂、無流掛等缺陷。

（2）厚度檢查。

進行厚度檢查時采用超聲波測厚儀檢測。在單節鋼管的兩端和中間的圓周上每隔1.5m測一點，漆膜厚度應滿足兩個85%，即85%的測點厚度應達到設計要求；凡達不到厚度的測點，其最小厚度值應不低于設計厚度的85%。

對厚度檢查不合格的防腐管，應在涂層未固化前修補至合格。

（3）漏點檢查。

漏點檢查采用電火花檢漏儀檢測。按《管道防腐層檢漏試驗方法》（SY/T0063-1999）執行。檢漏電壓為2KV，無針孔為合格。每10根抽檢1根。檢查如有不合格時，再抽檢2根，其中一根仍不合格時，視為全部為不合格。

（4）粘結力檢查。

防腐層固化后，用鋒利小刀垂直劃透防腐層，形成夾角為60°的切口。用膠帶壓緊粘貼切口處，然后揭去膠帶涂層應無剝落，則為合格。

2. 質量控制要點

2.1材料準備。

主要控制點：材料檢驗、平板。

控制內容：檢證鋼材的材質證明、對材料進行化學成分及機械性能復驗、平板后鋼板的局部不平度等。

2.2下料。

主要控制點：劃線、下料

控制內容：檢查鋼管瓦片的坡口線、方位線、檢查線、水流方向線等，并作標記。下料后檢查瓦片的長、寬、對角線等。

2.3卷板。

主要控制點：壓頭、卷板

控制內容：根據DL5017—1993《壓力鋼管制造安裝及驗收規范》的要求采用一定長度的樣板檢查瓦片弧度并檢查扭曲度等。

2.4組焊。

主要控制點：組圓及焊接、單元對接、檢驗。

控制內容：檢驗實際周長與設計周長差、相鄰管節周長差、鋼管管口平面度、支承環及加勁環與管壁的垂直度等。所有焊縫的外觀及一、二類焊縫的內部質量檢驗等。

2.5防腐。

主要控制點：除銹、涂裝。

控制內容： 檢查除銹的粗糙度及清潔度，并檢查涂裝后的干膜厚度、附著力等。

3. 結語

在輸水工程中，輸水管線常選用鋼管。通過對現場大口徑輸水鋼管焊接及制作工藝等各環節質量控制，保證了大口徑壓力鋼管制作焊接質量達到了優良水平，并積累經驗，為今后類似工程提供參考。

[作者簡介] 王玉河（1969.1-），男，籍貫：遼寧撫順人，職稱：高級工程師，從事水利工程建設管理工作。