試論高強鋼鋼岔管的制作與安裝工藝

龔 洪 ，岳 廷 文 ，萬 天 明

(中國水利水電第七工程局有限公司 機電安裝分局，四川 彭山 620860)

1 概 述

月牙肋鋼岔管的制作質(zhì)量直接關(guān)系到水電站的建設(shè)和運行質(zhì)量，因此，需要對其制作與安裝工藝進行規(guī)范。筆者在文中探討的月牙肋鋼岔管采用的制作材質(zhì)主要為07MnMoVR高強鋼。巴基斯坦塔貝拉引水式水電站擴建工程采用的壓力鋼管的主管直徑為13 m，設(shè)計水頭136 m，擴建廠房單機容量為470 MW，裝機3臺。

2 高強鋼岔管的相關(guān)內(nèi)容

內(nèi)置式月牙肋鋼岔管是由三梁式鋼岔管發(fā)展起來的一種新型岔管形式，其主要有正Y形、斜Y形兩種結(jié)構(gòu)形式。該工程又在內(nèi)置式月牙肋鋼岔管的基礎(chǔ)上發(fā)展為加強梁和月牙肋相組合的混合結(jié)構(gòu)形式，即為肋梁式鋼岔管。與其他岔管結(jié)構(gòu)型式相比，其主要具有設(shè)計簡便、受力明確、水流流態(tài)好、水頭損失小、制作安裝容易以及結(jié)構(gòu)可靠、安全性能好等一系列更加突出的優(yōu)勢，使其在國內(nèi)很多大中型水電站中獲得較多的推廣應(yīng)用。其結(jié)構(gòu)特點主要為：使用了兩塊加強梁和一塊月牙肋，從而將其布置在鋼岔管三個基本錐相互間的相貫線位置、使其管壁得以加強并承受由內(nèi)水壓力作用產(chǎn)生的基本錐相互間的相貫線處的不平衡力。對于主管基本錐與2個支管基本錐相貫線處的管壁，由于2塊加強梁沒有伸入管內(nèi)，管內(nèi)壁能夠平滑過渡，對水頭損失的影響很小。

3 岔管的平面布置

該項目岔管群分別由2個“卜”形貼邊結(jié)構(gòu)和2個“斜Y”形加強梁+月牙肋結(jié)構(gòu)的岔管組成，其上游管口直徑為13 m，下游管口直徑分別為8 m和7.5 m(圖1)。

4 高強鋼肋梁式鋼岔管的制作與安裝工藝要點

4.1 制作工藝流程

高強鋼肋梁式鋼岔管制作的工藝流程主要為準備工作、月牙肋和加強梁排板下料、岔管管節(jié)瓦片排板下料、瓦片制弧、岔管預(yù)組裝和拆分、岔管組裝平臺的搭設(shè)、岔管拼裝、焊接、岔管水壓試驗以及防腐與運輸?shù)葞讉€環(huán)節(jié)。只有做好了各個環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制工作，才能有效保證高強鋼岔管的制作質(zhì)量。

4.2 鋼岔管的放樣與下料

設(shè)計圖紙是鋼岔管制作的重要依據(jù)。因此，首先通過CAD軟件進行制作圖的設(shè)計，同時，在數(shù)控切割時，岔管的主管與支管之間、支管與梁或肋板之間的相貫線采用斷續(xù)切割法。排板下料時注意預(yù)留尺寸，與打壓悶頭的連接段應(yīng)在設(shè)計長度基礎(chǔ)上加長300 mm及以上且考慮在其延長段預(yù)留水壓試驗用的管子、閥門等開孔位置及其焊接熱影響區(qū)的間距，待試驗完畢切除。岔管瓦片的下料一般有展開圖法和展開計算法兩種，根據(jù)工地鋼管廠的實際情況 ，鋼板下料采用數(shù)控切割機和(或)半自動切割機進行下料切割 ，因此而選擇采用計算機展開作圖和瓦片平面坐標計算相結(jié)合的下料方法。

4.3 鋼岔管瓦片的制作

一般情況下，對鋼岔管瓦片采用卷板機卷制或液壓機模壓壓制。主要采用的是素線法，素線法主要是指根據(jù)瓦片劃線時畫出的等分素線作為卷制或壓制的參照線，卷制或壓制時通過控制行程來控制瓦片的變形量，上輥對素線在小范圍內(nèi)來回滾壓或液壓機進行素線模壓成形，并隨時用樣板檢查瓦片的弧度，直至其達到要求的弧度為止。同時，為了達到節(jié)約鋼板的目的，到貨鋼板全部均為雙定尺鋼板，即根據(jù)排板下料圖確定鋼板尺寸，只留有少量的切割余量，從而給瓦片邊緣的成形帶來了一定的難度。因此，可專門設(shè)計制造專用的模具或胎模以保證岔管對接縱縫平滑過渡。實踐證明該方法能夠取得良好的加工精度，瓦片質(zhì)量優(yōu)良。

圖1 岔管平面布置圖

4.4 鋼岔管的拼裝

鋼岔管在車間內(nèi)進行預(yù)組裝并根據(jù)運輸?shù)缆非闆r和起重設(shè)備的吊裝能力焊接成運輸單元體，然后在車間外的平臺上或安裝管床上進行岔管的整體組裝。通常情況下，立式組裝與臥式組裝是兩種主要的岔管組裝方式。以筆者所參與的塔貝拉水電站鋼岔管運輸?shù)缆翻h(huán)境和起重設(shè)備資源看，由于該鋼岔管體積大、重量大，需要很大的焊接工作量等，經(jīng)過深思熟慮，最終決定采用在安裝管床上進行臥式組裝的方式。

組裝前，首先需要用經(jīng)緯儀在制作平臺上測量出主、支管的軸線，可以將其作為岔管組裝與調(diào)整的基準線。將各管節(jié)依次吊裝到托架上，利用工具調(diào)整相鄰管節(jié)的間隙和錯邊，測量里程、管口中心及高程偏差，當確認其在相應(yīng)的規(guī)范和要求之下再進行定位焊接的操作。

4.5 鋼岔管的焊接

鋼岔管的焊接是其制作流程中非常關(guān)鍵的一環(huán)，焊接時，首先要確定焊接順序，一般情況下先焊各基本錐內(nèi)瓦片間的縱縫、再環(huán)縫→支管基本錐與月牙肋的組合焊縫→再對主管基本錐大端與支管基本錐大端間的對接環(huán)縫或其與加強梁組合的環(huán)縫進行焊接；其次，采用的焊接方式為對稱同步焊接，多層多道、分段倒退焊和分段跳躍焊，分段長度為300～400 mm，在焊接過程中不應(yīng)中斷且需要進行連續(xù)焊接。焊接時進行預(yù)熱，焊接中道間恒溫，焊后立即后熱；最后，當完成焊接48 h后方可進行無損檢測，以確保其合格率。

5 結(jié) 語

總之，通過高強鋼岔管制訂的工藝技術(shù)及其應(yīng)用，能夠有效保證水電站鋼管制作安裝的質(zhì)量，使其在運行過程中能夠經(jīng)受住多種運行工況的考驗，進而保證水電站正常、安全、穩(wěn)定及可靠地運行，為經(jīng)濟建設(shè)作出新的貢獻。