大直徑壓力鋼管安裝技術與質量控制

李軍

摘 要：本文以大山口水電站工程為例，通過技術措施，克服了安裝現(xiàn)場作業(yè)場地狹小、新型鋼材焊接工藝不成熟，給岔管吊裝、組拼、焊接帶來的困難，解決了水電站大直徑壓力鋼管安裝技術上的難題。

關鍵詞：大直徑壓力鋼管 鋼管安裝 質量控制

1.工程概況

修建于新疆巴音郭楞蒙古自治州和靜縣境內的大山口二級水電站，為開都河規(guī)劃梯級開發(fā)中的第8級為引水式電站。水電站引水發(fā)電流量170m3/s，尾水1316.5m，電站采用一洞三機供水方式，承受最大內水壓力約14MPa，鋼管采用一支兩岔組合結構分別與水輪發(fā)電機蝶閥相連接。本工程主管道壓力鋼管內徑為Ф8500mm、三個岔管內徑為Ф4600mm，每節(jié)管道長2m，管道總長140m。

2.水電站鋼管安裝上存在問題及解決方法

2.1技術難題

需借助軌道運輸來運輸鋼管材料，實現(xiàn)扒桿吊裝法吊裝就位安裝需通過臺車將鋼管運至安裝位置；鋼管主岔采用的高強鋼材容器能承受80kg級壓力，此種鋼材作為新興鋼材入市，缺乏成熟的焊接工藝措施，使岔管的吊裝、組拼、焊接都比較困難的主要原因有岔管鋼板較厚，強度較高。所以外形尺寸與焊接質量是岔管安裝質量控制的重點。

2.2鋼岔管預組裝

由于現(xiàn)場作業(yè)條件較差，在制作現(xiàn)場對鋼岔管進行預組裝，可一定程度上減少施工進程中額外的工作程序，提高岔管的制作質量及盡可能的避免管道在運輸過程中造成損害而導致變形，最大程度消除岔管的安裝安全隱患。安裝單元節(jié)的形成在經過拼接焊接后，每個鋼管由三個安裝單元節(jié)構成。檢驗合格岔管中心線、安裝控制點后，為確保產品質量再具體問題具體分析對易變形部位進行適當加固。現(xiàn)場吊裝時不易找到重心，由于岔管管節(jié)形狀不規(guī)則，且管節(jié)外形尺寸較大、管節(jié)較重，組裝完成后可以根據(jù)之前計算的管節(jié)位置來安裝吊耳，以使吊裝就位的位置與安裝就位的位置最大限度相吻合，便于岔管的順利安裝，減少了額外的安裝進程中就位調整的工作量。

2.3放線及其管道控制網的確定

管道安裝所需的基準點應包括于管道安裝工程的測控網中，管道測控網圖的繪制需根據(jù)基準線和水準點，及鋼管安裝里程控制點、管道中心線、縱橫中心線等來完成。規(guī)定基礎穩(wěn)固，清晰標記測控網的基準點，基準線和水準點這樣才便于使用。

2.4鋼管的拼裝完成

主要采用汽車吊或龍門吊在施工現(xiàn)場及安裝現(xiàn)場吊裝，拉運就為通過將鋼管吊裝至板車上或采用軌道運輸就位通過吊裝至臺車上，采用自制龍門架吊將鋼管調離臺車，吊裝至安裝位置，完成鋼管的卸車、運輸、吊裝就位。首先按測控網測定的里程點位置將始裝節(jié)的管口初步調整好，用千斤頂調整其高程和縱向中心依據(jù)上、下、左、右中心線。經初步調整后，再進行綜合細調對里程、高程、縱向中心線，安裝節(jié)中心的偏差、里程及管口垂直度的偏差、管口平面度應在規(guī)范表的規(guī)定范圍內，再進行加固經過調整合格后。安裝單元節(jié)吊裝就位后，首先將安裝單元節(jié)下游端口與始裝節(jié)的上游端口合攏，然后依據(jù)上、下、左、右中心線用千斤頂在上游端口調整其高程、里程和縱向中心線。經過安裝節(jié)的高程、縱向中心線、傾斜度等調整后，對管節(jié)進行初步固定，然后完成安裝節(jié)環(huán)縫的對口調整。以在管外壁進行安裝環(huán)縫的對口調整為宜，進行調整通過用專用安裝縫組裝胎。若存在周長差在兩管口間，應均勻分布于全周長，同時環(huán)縫對口錯邊應在規(guī)范規(guī)定范圍。在鋼管外壁點焊加固經調整好后。鋼岔管安裝：將鋼管制作為4個安裝單元據(jù)工藝及設計要求，分別為主岔、左岔、右岔及肋板。通過采用L100角鋼支撐來完成鋼管外支撐，支撐在鋼管下半圓處，并與支墩基礎連接牢固。安裝節(jié)安裝調整、組對完畢并自檢合格后。在制造彎管的起點、變徑管、伸縮節(jié)下游相接鋼管及末節(jié)小直管時長度加長100㎜，相當于湊合節(jié)的作用效果。

3.鋼管安裝管理的流程

3.1壓力鋼管的取材、下料及焊縫坡口加工

根據(jù)編制的不同規(guī)格型號的鋼管，采用不同設計圖紙單，排料時注意鋼管分片位置應符合同一管節(jié)及相鄰管節(jié)焊縫間距在一定限度范圍內。

3.2壓力鋼管的安裝

充分考慮水電站大壩的構成形態(tài)和混凝土澆筑的方式這兩點，是在壓力鋼管安裝進程中的重要關鍵。接著需制定具體的安裝方案，通常情況下，由于工程中的埋管安裝施工會在預留管槽提供的工作面上進行，所以需對管道各部位和中心位置進行檢測，來確保安裝單元符合工藝要求。然后安裝外支撐，在正式焊接前并再進行一次檢測，確保壓力鋼管安裝的整體質量。在下斜或彎段管節(jié)安裝進程中，需要在下平斷布置2臺卷揚機，保證能對壓力管施加反向牽引力。為實現(xiàn)就為精準，在下彎段和溜放初始位置，以應對下彎段坡度變緩、摩擦角大的影響，。在進行下平段壓力鋼管始裝節(jié)安裝時，確保鋼管吊裝定位的穩(wěn)定性是安全施工的前提，所以應在地面把2節(jié)壓力鋼管焊接成一體在準備吊裝時。必須在規(guī)定的場地上進行始裝節(jié)的拼裝，確保焊接符合工藝要求，經一系列工序完成焊接管節(jié)后，還要檢查調整吊裝角度和吊具，確保能安全平穩(wěn)地就位。

3.3實施焊接

（1）進行焊前準備：進行焊根清理前除去滲碳層，對坡口準備和焊接區(qū)進行清理。 施焊前對坡口型式和尺寸做到認真檢查使其滿足工藝要求，焊接接頭應符合工藝規(guī)定的裝配間隙。坡口表面及每側應將水銹、灰塵等臟亂物清理干凈。應將焊接材料應放置于通風、干燥且相對濕度在一定標準范圍內的專用場所，并由相關工作人員保管、烘焙、發(fā)放。使用前進行外觀檢查，并嚴格按使用說明書規(guī)定烘干，確保工作的安全性。

（2）焊件組裝：要使焊件平齊對接，最大限度使角焊縫連接的焊件貼緊，保證焊接對接的精準縮小焊接誤差。通常情況一般要求不留間隙。且要求焊件組裝局部間隙和累計長度都應在規(guī)定的標準范圍。

（3）操作技術：工序復雜的焊接適宜連續(xù)施焊確保工作的連續(xù)性，應均勻搭接各焊接小件，焊接工作中應盡量避免對焊件交接處造成凹槽或凸鼓等缺陷，此外層間接頭應錯開規(guī)定尺寸，盡量使焊接工作做到高效、精準、完美。

3.4鋼管焊接質量檢驗

現(xiàn)場焊接檢查員必須嚴格監(jiān)測和控制并對每條焊縫進行施焊記錄，嚴禁在非焊接部位的母材上引弧，調試焊接電流及焊接臨時支架。由內側開始施焊，采用多層多道焊接。焊接時應仔細清除每道的熔渣、飛濺物，自檢合格后方可進行下層（道）焊接。完成內側焊接后，使用碳弧氣刨進行外側清根，清根時將根部的缺陷清除干凈，然后清除干凈刨槽的滲碳層、氧化物通過使用磨光機并修整刨槽的形狀，同時檢查根部有無缺陷，采用表面探傷方法進行檢查必要時。開始內外壁防腐工作前要安裝節(jié)焊接及檢驗完畢合格，重點是焊縫兩側及鋼管內外壁由于安裝損傷的部位。防腐前將焊縫兩側的焊疤、工卡具等按規(guī)范的規(guī)定清除。

4.結束語

實踐證明，采用新工藝大直徑新建的新疆大山口二級水電站，與當?shù)啬酥疗渌胤皆俳⊥愃姽こ淘趬毫︿摴艹叽绾鸵?guī)模方面有相對優(yōu)勢且位列前列，其制作和安裝方案具有一定先進性和特色，在施工中，在制作、本著結合實際，簡單實用的施工工藝，提高了工作效率，簡化了施工程序，加快了工程進度。可見新型的鋼管有很好的市場前景。

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