引漢濟(jì)渭水利樞紐供水工程貼邊斜岔管制作工藝淺析

劉銳 鄒振忠 劉乾坤

摘 要：引漢濟(jì)渭工程三河口水利樞紐供水系統(tǒng)鋼岔管采用貼邊斜岔管。本文對貼邊斜岔管的制作工藝，從岔管下料、卷板、組拼各工序工藝質(zhì)量控制，在實(shí)際制作過程中出現(xiàn)的工藝和質(zhì)量問題進(jìn)行了分析和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，類似工程可以借鑒。

關(guān)鍵詞：引漢濟(jì)渭；貼邊斜岔管；制作工藝；經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

中圖分類號：TV732+.43 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）19-0120-02

1 工程概況

陜西省引漢濟(jì)渭工程為Ⅰ等大（一）型工程，三河口水利樞紐為引漢濟(jì)渭工程的兩個(gè)水源工程之一，樞紐水庫總庫容為7.1億m3，調(diào)節(jié)庫容6.5億m3，主要由大壩、壩身泄洪放空系統(tǒng)、壩后引水系統(tǒng)壓力鋼管制造包括壩內(nèi)鋼管、“S”彎管、壩后鋼管，末端岔支管等組成。

地面廠房臨河側(cè)設(shè)有6個(gè)貼邊斜岔管，岔管共分3種規(guī)格，主管接可逆機(jī)組支管的2個(gè)岔管（主管內(nèi)徑φ4500mm/支管內(nèi)徑φ1600mm）、主管接常規(guī)機(jī)組支管的2個(gè)岔管（主管內(nèi)徑φ3800mm/支管內(nèi)徑φ2600mm）、主管接供水閥支管的2個(gè)岔管（主管內(nèi)徑φ3000mm/支管內(nèi)徑φ2000mm）；6個(gè)岔管均采用內(nèi)外貼邊。鋼岔管承受內(nèi)水頭（含水擊壓力）160m（1.6MPa），最大岔管的HD值為720m·m。

本文以可逆機(jī)組岔管為例。主管內(nèi)徑φ4500mm，支管內(nèi)徑1600mm，主、支管均采用內(nèi)外貼邊板加強(qiáng)，主、支管板厚均為Q345C、δ32mm，貼邊加強(qiáng)板板厚均為Q345C、δ28mm，分岔角60°。從瓦片下料、卷圓、組拼、焊接各工序工藝質(zhì)量控制，在實(shí)際制作過程中出現(xiàn)的工藝和質(zhì)量問題進(jìn)行了分析和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。其岔管體型結(jié)構(gòu)布置及參數(shù)見圖1。

2 關(guān)鍵工藝難點(diǎn)

（1）根據(jù)圖1示意，岔管相貫線處焊縫過于集中，最大寬度達(dá)104mm，焊接應(yīng)力大，其焊縫內(nèi)部質(zhì)量和焊接變形控制，直接影響岔管制作的整體質(zhì)量。（2）根據(jù)圖2示意，岔管主、支管的縱縫、環(huán)縫，以及相貫處的內(nèi)、外貼邊板的縱縫、對接縫、塞焊，其焊縫都集中在主、支管的相貫線周圍，其相鄰焊縫必須錯(cuò)位（以下簡稱“錯(cuò)縫”）布置，滿足規(guī)范要求。

3 關(guān)鍵技術(shù)解決方案

（1）由于岔管外形尺寸超過了公路運(yùn)輸限制，主、支管及其貼邊加固板在制造廠須采取滿足公路運(yùn)輸?shù)姆止?jié)、錯(cuò)縫工藝設(shè)計(jì)，因此分節(jié)、錯(cuò)縫工藝設(shè)計(jì)必須相互兼顧，若工藝設(shè)計(jì)不當(dāng)，將出現(xiàn)違反規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的要求，導(dǎo)致材料報(bào)廢。優(yōu)化設(shè)計(jì)后的錯(cuò)縫見圖2，其相貫線處的縱縫呈放射型布置，各構(gòu)件錯(cuò)縫間距均在規(guī)范要求之內(nèi)。（2）岔管相貫線處焊縫過于集中，焊縫最大寬度達(dá)104mm。為減少焊接應(yīng)力，按照焊接工藝評定和焊接規(guī)程執(zhí)行，嚴(yán)格控制焊接線能量。在主、支管及其相貫線處的焊縫焊接完成后，進(jìn)行高頻振動(dòng)消除應(yīng)力后進(jìn)行無損檢測，合格后方可組拼貼邊加固板和焊接。

4 鋼岔管制作工藝

4.1 放樣

岔管采用Auto CAD與Auto POL for Windows相結(jié)合的方式對岔管進(jìn)行展開放樣。首先用Auto CAD軟件根據(jù)圖紙按1：1比例做出岔管及其內(nèi)、外貼邊的三維圖形，檢查無誤后，按需將構(gòu)件以鋼板中性層的三維圖導(dǎo)入Auto POL for Windows放樣軟件中，輸入相關(guān)參數(shù)后進(jìn)行平面展開，并通過此種方法完成對展開放樣的校核，同時(shí)也可在Auto CAD三維圖中進(jìn)行岔管的模擬組拼，根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)，此方法展開放樣誤差極小，且能在Auto CAD軟件模擬組拼中發(fā)現(xiàn)缺陷并及時(shí)糾正消除。

4.2 切割下料

為提高岔管組拼尺寸精度以滿足焊接質(zhì)量，所有單元節(jié)鋼板均采用數(shù)控切割機(jī)下料。在工藝編制階段就事前對主、支管與水壓試驗(yàn)用悶頭焊接處預(yù)留150mm修割余量。

由于支管、貼邊加固板展開放樣后均為異形，為便于卷板時(shí)操作便利和卷板受力均勻，在下料時(shí)有意先用數(shù)控切割機(jī)進(jìn)行曲線劃線而不切割，等待卷板后再進(jìn)行切割。

為避免轉(zhuǎn)入卷板工序時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤，在下料后一定要根據(jù)工藝圖紙劃出瓦片的軸線，并標(biāo)記內(nèi)、外弧面及水流方向，避免卷制方向錯(cuò)誤。

4.3 單元件卷制成型

由于板寬限制，最大卷板寬度不能超過制造廠現(xiàn)有卷板機(jī)3.0米有效工作范圍。工藝設(shè)計(jì)時(shí)按照圖3“切角補(bǔ)邊法”進(jìn)行貼邊加固板下料和拼焊，以便于卷板。這樣既提高了材料的利用率，又使貼邊加固板在卷制時(shí)不易出現(xiàn)矢圓，更好的保證其與管壁的貼合度。

4.4 組拼

由于受到公路運(yùn)輸限制，在制造廠僅進(jìn)行瓦片卷制，最后在工地組拼場地進(jìn)行岔管整體組拼、焊接、水壓試驗(yàn)。為保證岔管在工地組拼順利，在制造廠需按照工地正式拼裝一樣的工序進(jìn)行預(yù)拼裝。預(yù)拼裝時(shí)，需注意的事項(xiàng)如下：

（1）Auto POL for Windows軟件在輸入板厚后，按照板厚中心不發(fā)生近似變化的原理對個(gè)單元件進(jìn)行平面展開，并不能全面考慮到岔管各相鄰單元件對接存在一定的角度，而導(dǎo)致對接處因壁厚存在空隙和誤差，（見圖1中的詳圖A和詳圖B），因此在預(yù)拼裝時(shí)需要根據(jù)相貫線部位的環(huán)縫對接角度情況進(jìn)行坡口修切，使之滿足坡口尺寸要求，便于工地焊接。（2）預(yù)拼裝驗(yàn)收合格后應(yīng)安裝定位板，以方便工地快速組拼和幾何尺寸到位。同時(shí)對單元件采用型鋼進(jìn)行加固，以防止運(yùn)輸和組拼是變形。

5 結(jié)語

本文從Auto CAD和Auto POL for Windows對岔管的展開，到岔管各單元節(jié)的下料、卷板和組拼中應(yīng)注意的技術(shù)工藝，以及如何節(jié)約原材料等，對貼邊斜岔管制作工藝中的關(guān)鍵控制點(diǎn)進(jìn)行了簡要的介紹，總結(jié)了一點(diǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。有不足之處，歡迎同行們批評指正。

參考文獻(xiàn)

[1]曾令宜主編.Auto CAD2010工程繪圖技能訓(xùn)練教程[M].北京：高等教育出版社，2011.

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