試論高強(qiáng)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(jī)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(yùn)行質(zhì)量，因此，需要對其制作與安裝工藝進(jìn)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(qiáng)鋼。巴基斯坦塔貝拉引水式水電站擴(kuò)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(kuò)建廠房單機(jī)容量為470 MW，裝機(jī)3臺。

2 高強(qiáng)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(qiáng)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(diǎn)主要為：使用了兩塊加強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)鋼肋梁式鋼岔管的制作與安裝工藝要點(diǎn)

4.1 制作工藝流程

高強(qiáng)鋼肋梁式鋼岔管制作的工藝流程主要為準(zhǔn)備工作、月牙肋和加強(qiáng)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(yùn)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(qiáng)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(jìn)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(shí)際情況 ，鋼板下料采用數(shù)控切割機(jī)和(或)半自動切割機(jī)進(jìn)行下料切割 ，因此而選擇采用計算機(jī)展開作圖和瓦片平面坐標(biāo)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(jī)卷制或液壓機(jī)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(jī)進(jìn)行素線模壓成形，并隨時用樣板檢查瓦片的弧度，直至其達(dá)到要求的弧度為止。同時，為了達(dá)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(shí)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(jìn)行預(yù)組裝并根據(jù)運(yùn)輸?shù)缆非闆r和起重設(shè)備的吊裝能力焊接成運(yùn)輸單元體，然后在車間外的平臺上或安裝管床上進(jìn)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(yùn)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(jìn)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(zhǔn)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(dāng)確認(rèn)其在相應(yīng)的規(guī)范和要求之下再進(jìn)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(qiáng)梁組合的環(huán)縫進(jìn)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(jìn)行連續(xù)焊接。焊接時進(jìn)行預(yù)熱，焊接中道間恒溫，焊后立即后熱；最后，當(dāng)完成焊接48 h后方可進(jìn)行無損檢測，以確保其合格率。

5 結(jié) 語

總之，通過高強(qiáng)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(yùn)行過程中能夠經(jīng)受住多種運(yùn)行工況的考驗，進(jìn)而保證水電站正常、安全、穩(wěn)定及可靠地運(yùn)行，為經(jīng)濟(jì)建設(shè)作出新的貢獻(xiàn)。