水電站壓力鋼管工程若干問題研究

王飛

摘要：在水利水電工程中，水電站壓力鋼管為輸水建筑物的重要組成部分，壓力鋼管一旦出現任何施工及質量問題，便會影響到水利工程正常的輸送水功能，造成經濟損失，嚴重情況下還會導致人員傷亡事故的發生，因此，做好水電站壓力鋼管工程，保證其施工質量尤為關鍵。

關鍵詞：水電站；壓力鋼管工程；問題與解決

隨著社會經濟的不斷發展，我國不斷增加大型水電站的開發項目，作為水電系統工程中重要的組成部分，壓力鋼管工程的規模也在逐步擴大。在壓力鋼管工程中，鋼管的設計、制造以及安裝過程決定著壓力鋼管的實際使用壽命及其效能。為使水利水電工程可靠、安全運行，保障其經濟效益，就要確保水電站壓力鋼管工程高質開展。

1壓力鋼管的材質

我國近幾年采用日本的610F鋼材作為水電站壓力鋼管的原材料。610F鋼材是一種通過TMCP工藝生產的非調質高強度鋼種。TMCP工藝指的是通過控制鋼坯的軋制工藝、加熱溫度及鋼板的冷卻速度，從而使的鋼管的性能和組織達到期望值。610F鋼材含碳量低，且具有非常低的焊接裂紋敏感系數和良好的低溫沖擊韌性。我國龍灘水電站在進行引水壓力鋼管工程中，就大量使用了610F鋼板。在將瓦片坡口熱切割成型的鋼管經打磨出現金屬光澤便可進行正常焊接操作。在龍灘水電站的實際施工過程中，我們發現610F鋼板具有良好的加工及焊接性能。

在水電站壓力鋼管工程中，施工人員應嚴格按照國家有關焊接工藝評定標準和規范來進行鋼管的編制施工，從而確保工程可靠、穩定進行。

2壓力鋼管的加勁環

由于加勁環在我國不同的水電站壓力鋼管設計規范中的定義存在著差異性，這就使得水電站壓力鋼管工程的施工人員不夠重視加勁環的使用。然而考慮到壓力鋼管的剛度需滿足安裝錨固工藝的要求，加勁環應安置在鋼管中除已經設置彈性墊層的其他部位。僅僅考慮安裝工藝，忽視加勁環保證鋼管穩定和剛度的作用，加勁環的高度應不少于100毫米。

在壓力鋼管的實際設計和安裝過程中，對加勁環的質量要求要高于我國現行的安裝及驗收規范，除此之外，加勁環還應滿足無損探傷的要求。在加勁環的焊接過程中，需要設計出專門的焊接接頭，在保證高質量的焊接技術基礎上，還應實行三類焊接法。

在設計壓力鋼管的加勁環時，如果未對處于最小壁厚鋼管段的加勁環進行明確的焊接技術強度要求，我們均可按照非等強度的要求進行設計操作。此外，為避免由于加勁環的設置而造成此處鋼管的直徑發生變化，影響壓力鋼管的質量和輸水建筑物的正常工作，可以盡量縮小加勁環與鋼管之間的焊縫。

3壓力鋼管的最小壁厚

在我國的壓力鋼管設計規范中，就明確規定了鋼管管壁最小厚度的計算公式。壓力鋼管的最小壁厚不可小于6毫米，在計算過程中，還應充分考慮到鋼管的磨損和腐蝕因素。

根據鋼管的設計要求，除了考慮管內水壓外，管壁的抗外壓穩定性也為鋼管最小壁厚的影響因素。根據我國有關壓力鋼管設計的規范規定中可以得知，當鋼管的直徑為10米時，其最小壁厚為18毫米，鋼管的厚度與半徑比為1：278。由于鋼管設計的接觸灌漿壓力達到0.2MPa時，就可能存在灌漿失穩的可能。此外，倘若施工人員未控制灌漿的施工質量，或壓力鋼管的制造和安裝過程存在質量問題，就會導致壓力鋼管發生變形，從而就會嚴重破壞壓力鋼管運行的穩定性和可靠性。

當壓力鋼管半徑和厚度的比值超過200時，壓力鋼管的剛度將變小，卷板制作的難度將會增大。由于還要滿足鋼管運輸及安裝過程中的剛度要求，因此鋼管的支點密度和內支撐剛度需要得到大幅度的加強。此外，在管節運輸及洞內埋管等過程中，需要進行強度更大的翻轉操作，這對其剛度提出了更高的要求。由此可知，用于水電站工程的壓力鋼管的管壁厚度不但需滿足承載力的要求，還應充分考慮到鋼管制造、運輸、安裝過程中出現的問題。

4鋼板材料工地復驗

目前，在對鋼材的質量檢驗和質量要求中，國內外都提出了詳細且明確的規定。我國的一系列標準中就層明確指出供方技術監督部門必須嚴格檢查、驗收鋼材，簽署質量證明，鋼材需求方有權利按規定對供方提供的鋼材進行復查。然而對于鋼板材料工地復驗，我國的相關標準并未給出明確的規定。

目前，我國一些水電站工程對鋼板材料工地復驗提出了一些規定，然而這些規定還存在著一些影響和問題：制定的規定缺乏合理的依據，在實際鋼材復驗中無法實施；工地復驗耗費大量的材料和費用，造成人力和財力極大程度的浪費；一些鋼材的供應方為了增加工程承包方以及鋼材采購方的額外質量責任，故意將產品質量的法律責任進行模糊處理。

對于此類問題，我們可以從小浪底水利樞紐和二灘水電站這兩個水電站科學合理的壓力鋼管材料質量復檢體系中得出相關的解決方案：（1）對壓力鋼管材料的牌號、供貨規范要求等其他補充內容進行明確規定；（2）對壓力鋼管的材料試驗操作及其質量證明書進行明確規定，并逐項列出需要進行檢驗項目及其質量合格指標；（3）在壓力鋼管材料做完規定的試驗后，水電站要求壓力鋼管工程的承包商在使用材料錢，向工程師提供材料經過審核后的試驗報告和質量證明；（4）壓力鋼管工程中的授權代表及工程師有權見證機械性能試驗、非破壞性檢測、化學成本檢測等多項試驗操作。

5結語

在水電站的建設中，雖然壓力鋼管工程所占總投資比例較小，但其穩定、安全點的運行在水利水電工程中，起著舉足輕重點的作用。從化設計角度分析，加勁環的使用，壓力鋼管最小壁厚計算值的合理提高以及壓力鋼管剛度的提高能很好的實現壓力鋼管總體使用質量的提高。保證壓力鋼管的高質制造及安裝，能有效確保水利工程高效、穩定運行，并發揮出水電站最大的發電效益。

參考文獻

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