大型岔管安裝及水壓試驗(yàn)

徐 磊

（中國(guó)水利水電第八工程局有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410004）

1 工程概述

緬甸道耶坎 II 級(jí)水電站基本參數(shù)如表1所示。

表1 緬甸道耶坎II級(jí)水電站基本參數(shù)表

緬甸道耶坎II級(jí)水電站壓力鋼管及岔管安裝工程，以1條主引水鋼管通過(guò)2個(gè)二岔管分供3臺(tái)機(jī)組的形式進(jìn)行布置，鋼管總長(zhǎng)約為526.5 m，總重量約為3 370 t，其中2個(gè)岔管總重約350 t。主岔管直徑為8 500/6 400/3 500 mm，重約240 t，分9節(jié)制作，次岔管直徑6 400/3 500/3 500 mm，重約110 t，分8節(jié)制作，岔管主體材質(zhì)均為07MnCrMoVR，板厚為δ40 mm，布置一個(gè)月牙肋，板厚為80 mm，材質(zhì)為07MnCrMoVR，肋板與岔管的連接焊縫為工地焊接，岔管均為瓦塊運(yùn)至安裝現(xiàn)場(chǎng)，并在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拼裝。

2 岔管掛裝

根據(jù)緬甸道耶坎II級(jí)水電站基本參數(shù)，對(duì)大型岔管安裝進(jìn)行試驗(yàn)研究，通過(guò)焊縫內(nèi)部檢測(cè)與焊縫缺陷處理保障水電站岔管安裝的安全性。

2.1 掛裝準(zhǔn)備

由于三分岔管重量和尺寸都非常大（瓦塊單件最大吊裝重量為7 428 kg，單件最大外形尺寸長(zhǎng)7 900×1 650×3 900 mm），因此掛裝采取在安裝位置組裝、焊接的方式[2]。首先用經(jīng)緯儀、水平儀放出各控制中心線、基準(zhǔn)點(diǎn)等。布置好安裝支墩上的千斤頂，并備用多個(gè)千斤頂，做好組裝前的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作。

2.2 掛裝步驟

（1）放出岔管管節(jié)的左右腰線、頂?shù)拙€以及各截面。

（2）以岔管進(jìn)水口第一管節(jié)為定位節(jié)，然后依次掛裝。

（3）掛裝時(shí)，注意控制各管節(jié)斷面的垂直度，左右腰的位置以及頂?shù)拙€的位置。

（4）每掛裝3節(jié)后，需要將圖樣與地樣進(jìn)行比較，若偏差過(guò)大，則不能再繼續(xù)掛裝，需要進(jìn)行調(diào)整處理，處理合格后再繼續(xù)掛裝。

（5）掛裝后的管節(jié)或瓦塊加固應(yīng)可靠牢固，然后再進(jìn)行后續(xù)工作。

2.3 岔管安裝尺寸公差控制

岔管安裝尺寸公差控制表如表2所示。

表2 岔管安裝尺寸公差控制表

3 岔管焊接

3.1 岔管焊接內(nèi)容

岔管的焊接包括以下具體內(nèi)容：管壁之間的對(duì)接縫（縱縫和環(huán)縫）、月牙肋之間的對(duì)接縫、管壁與月牙肋之間的組合焊縫。

3.2 岔管焊接順序

岔管整體拼裝完成后依次對(duì)單節(jié)管節(jié)的縱縫和環(huán)縫進(jìn)行焊接，再焊接各管節(jié)之間的環(huán)縫，之后焊接月牙板對(duì)接縫，最后焊接月牙板與岔管管壁間的組合焊縫。

3.3 岔管焊接技術(shù)要求

（1）岔管焊接前將兩側(cè)坡口100 mm范圍內(nèi)的氧化層、油污、鐵銹以及其他雜物徹底清除干凈。

（2）岔管在焊接前必須先進(jìn)行充分的預(yù)熱，根據(jù)設(shè)計(jì)的板厚以及鋼板材質(zhì)，將預(yù)熱溫度設(shè)為120 ℃～150 ℃,在整個(gè)焊接的過(guò)程中，質(zhì)量人員應(yīng)隨時(shí)監(jiān)測(cè)層間溫度，控制層間溫度不低于預(yù)熱溫度。焊接完成后需進(jìn)行后熱處理，后熱處理溫度為150 ℃～200 ℃，保溫1 h。

（3）焊接時(shí)，焊工必須將保溫筒的電源插好，保溫筒蓋必須蓋好。

（4）焊接時(shí)，同時(shí)作業(yè)的焊工焊接規(guī)范及焊接速度需保持一致，控制焊接速度和能量輸入。

（5）焊接過(guò)程中，除打底層和蓋面層外，每層焊接完后需用氣鏟進(jìn)行錘擊，以消除應(yīng)力，并用角磨機(jī)將焊縫打磨干凈后再進(jìn)行下一步焊接。

（6）為保證內(nèi)部質(zhì)量，焊接接頭必須錯(cuò)開(kāi)，縱縫焊接應(yīng)設(shè)引弧和斷弧用的助焊板；嚴(yán)禁在母材上引弧和斷弧，每條焊縫應(yīng)一次性焊完。

（7）焊接時(shí)，焊工必須分道進(jìn)行焊接，焊接的寬度不能超過(guò)14 mm，長(zhǎng)度不能小于60 mm（φ=3.2）；70 mm(φ=4.0)。

（8）焊接蓋面時(shí)必須從兩側(cè)向中間進(jìn)行焊接，嚴(yán)禁最后一道焊縫與母材相接。

（9）壓力鋼管表面附著的吊耳、內(nèi)支撐以及其他臨時(shí)構(gòu)件在拆除時(shí)，嚴(yán)禁用榔頭直接錘擊，正確的方法為：用碳弧氣刨或割槍火焰在其距離管壁3 mm以上進(jìn)行切除，操作時(shí)嚴(yán)禁損傷母材。

（10）岔管過(guò)流面的縱縫、環(huán)縫表面要求打磨平整、光滑，焊縫余高為0～3 mm（不得低于母材）。

（11）避免集中焊接和加熱，岔管整體應(yīng)均勻受熱。

3.4 焊縫檢查

3.4.1 焊縫外觀檢查

岔管所有焊縫均為一類焊縫，焊縫按照DL5017規(guī)定進(jìn)行外觀檢查。具體要求見(jiàn)表3焊縫外觀檢查表。

3.4.2 焊縫內(nèi)部檢測(cè)

在焊縫表面探傷前應(yīng)對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)處理，以其不平整度不影響探傷評(píng)定為宜。焊縫的無(wú)損探傷應(yīng)遵守DL5017-2007第6.4.2～6.4.7條相關(guān)規(guī)定，岔管拼裝所涉及的所有焊縫均為一類焊縫，應(yīng)進(jìn)行100 %焊縫無(wú)損探傷檢查。

3.5 焊縫缺陷處理

發(fā)現(xiàn)焊縫缺陷時(shí)，應(yīng)對(duì)不同的焊縫進(jìn)行分析，確定焊縫的缺陷類型，標(biāo)記出缺陷返修的部位，并制定返修的具體措施，根據(jù)具體措施進(jìn)行返修，返修操作應(yīng)符合DL5017-2007第6.5節(jié)的規(guī)定。返修后的焊縫，應(yīng)進(jìn)行復(fù)檢，同時(shí)做好記錄，同一部位返修次數(shù)不應(yīng)超過(guò)一次。

表3 焊縫外觀檢查表

4 岔管水壓試驗(yàn)

4.1 悶頭制作與安裝

岔管的設(shè)計(jì)壓力為1.3 MPa，最高打壓壓力取其設(shè)計(jì)壓力的1.25倍，即1.63 MPa。φ8.5 m悶頭尺寸偏大，在國(guó)內(nèi)分5瓣運(yùn)至安裝現(xiàn)場(chǎng)并組裝成整體，φ3.5 m悶頭整體制作運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)。

4.2 打壓準(zhǔn)備

（1）岔管組裝和焊接完成后，檢查岔管的相關(guān)幾何尺寸，對(duì)焊縫進(jìn)行無(wú)損探傷檢查，檢查結(jié)果應(yīng)合格，并由現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理工程師的簽字認(rèn)可。

（2）檢查岔管支撐加固情況，由于充水后的岔管重量比較重（估算1 900余t），因此必須保證支撐的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。將原有的獨(dú)立支墩，用φ30圓鋼連接成整體，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況分段用混凝土筑成環(huán)狀支墩。支墩應(yīng)避開(kāi)焊縫位置，并預(yù)留檢查通道。

（3）在岔管周圍布置兩臺(tái)排水泵，做好排水應(yīng)急措施，排水管路直接敷設(shè)到道耶坎河下游。

（4）水壓試驗(yàn)所需的相關(guān)試驗(yàn)設(shè)備及專用工器具準(zhǔn)備好，將電動(dòng)加壓泵、排氣閥、進(jìn)水閥、泄壓閥、壓力表計(jì)組裝就位，檢查打壓設(shè)備工作應(yīng)正常、管路連接應(yīng)正確、檢測(cè)儀表顯示正常。

（5）檢驗(yàn)進(jìn)水口和排氣口的安裝情況，檢查焊縫的質(zhì)量情況。

（6）在岔管周圍需要對(duì)稱搭設(shè)腳手架和爬梯，作為在水壓試驗(yàn)時(shí)對(duì)試驗(yàn)情況進(jìn)行觀測(cè)和檢查的安全通道。

（7）選用量程0～4.0 MP壓力表分別裝在悶頭頂部與底部。在充水過(guò)程及建壓開(kāi)始階段，水壓變化較小，可加裝量程0～1.0 MP壓力表，以檢測(cè)初期壓力變化過(guò)程。

（8）在岔管頂部、底部、兩側(cè)腰部分別布置百分表，用來(lái)監(jiān)測(cè)充水和壓力試驗(yàn)過(guò)程中岔管的變形情況，以及泄壓排水后，岔管變形恢復(fù)情況。在現(xiàn)場(chǎng)條件允許的情況下，根據(jù)數(shù)據(jù)需要，其他部位可以加裝百分表，同時(shí)增加數(shù)據(jù)記錄人員的投入。這樣可以更加真實(shí)地了解岔管在充水及壓力試驗(yàn)過(guò)程中的變形或位移情況。

4.3 打壓試驗(yàn)程序

（1）將充水用的軟管牽引至岔管附近，通過(guò)旁通閥對(duì)岔管進(jìn)行注水，需要注意的是，，在注水時(shí)應(yīng)開(kāi)啟悶頭上部的排氣閥，進(jìn)行充分排氣，避免岔管內(nèi)部形成空腔。觀察排氣管，當(dāng)上部出水且不再有氣泡時(shí)關(guān)閉旁通閥與排氣閥，岔管注水結(jié)束。

（2）開(kāi)啟電動(dòng)試壓泵，開(kāi)始對(duì)岔管進(jìn)行逐步加壓。檢查所有閥門及其與岔管連接處有無(wú)漏水情況，如果發(fā)現(xiàn)異常情況，暫停加壓并進(jìn)行處理。由于主岔管與次岔管連成整體打壓，體積較龐大，壓力上升較慢，需要兩臺(tái)電動(dòng)試壓泵同時(shí)向岔管內(nèi)加壓，待壓力接近試驗(yàn)壓力時(shí)，關(guān)閉一臺(tái)電動(dòng)試壓泵。

（3）水壓試驗(yàn)壓力應(yīng)緩慢上升，上升速度控制在0.05 MPa/min以內(nèi)。當(dāng)水壓緩慢升至設(shè)計(jì)壓力時(shí)，關(guān)閉電動(dòng)試壓泵，停止加壓，保持當(dāng)前壓力10 min。

（4）岔管水壓試驗(yàn)過(guò)程中，如發(fā)現(xiàn)泄漏或其他異常現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)立即關(guān)閉電動(dòng)試壓泵，停止加壓，如需要處理焊縫或法蘭把合面時(shí)，必須在岔管泄壓后進(jìn)行。

（5）岔管水壓試驗(yàn)升壓、降壓過(guò)程均順利完成，試驗(yàn)過(guò)程未發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理、設(shè)計(jì)人員、業(yè)主會(huì)簽后水壓試驗(yàn)結(jié)束。

（6）水壓試驗(yàn)驗(yàn)收全部合格，則將岔管整體移交給土建單位，并進(jìn)行回填混凝土，混凝土回填過(guò)程中，應(yīng)派專人在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，避免岔管發(fā)生位移的情況。

5 質(zhì)量控制措施

（1）施工前，相關(guān)的施工人員、質(zhì)檢人員、技術(shù)人員應(yīng)充分熟悉圖紙。對(duì)施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，及時(shí)向項(xiàng)目部的技術(shù)部門反映，未查明原因前，不得進(jìn)行后續(xù)工作。

（2）安裝前認(rèn)真復(fù)查岔管周長(zhǎng)、高度以及相鄰管節(jié)幾何尺寸差等參數(shù)。相關(guān)的施工人員必須參加技術(shù)交底。嚴(yán)格按照下發(fā)的圖紙、工藝等文件進(jìn)行施工，未經(jīng)技術(shù)部門批準(zhǔn)不能隨意更改工藝。

（3）材料到貨后按要求對(duì)材料進(jìn)行驗(yàn)收，材料均具有材質(zhì)證明書和出廠合格證，到貨焊材與材質(zhì)證明相符，驗(yàn)收合格后編號(hào)登記，并妥善保管。存放焊條的焊材庫(kù)需保持干燥通風(fēng)。

（4）安裝時(shí)實(shí)行“內(nèi)部三檢，驗(yàn)收一次通過(guò)”。即每一節(jié)、每一段岔管安裝完成后安裝人員先自檢，然后現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員復(fù)檢，合格后通知項(xiàng)目部質(zhì)檢人員，當(dāng)內(nèi)部終檢也合格后，最后通知監(jiān)理人員到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行驗(yàn)收簽證。

（5）現(xiàn)場(chǎng)涉及控制點(diǎn)線的工作，應(yīng)由專業(yè)測(cè)量人員完成，并通過(guò)測(cè)量監(jiān)理復(fù)核。

（6）定期對(duì)全部焊接設(shè)備進(jìn)行檢修，防止設(shè)備“帶病”運(yùn)行。

（7）焊接嚴(yán)格按焊接工藝指導(dǎo)書執(zhí)行，控制焊接熱能量的輸入，尤其高強(qiáng)鋼的焊接要盡量避免電弧擦傷，加強(qiáng)工藝紀(jì)律的執(zhí)行。

6 安全措施

（1）安裝，工作環(huán)境較差，且為高空作業(yè)，因此，所有工作人員必須提高安全意識(shí)，認(rèn)真學(xué)習(xí)并嚴(yán)格遵守有關(guān)安全制度。

（2）各作業(yè)班組在施工前必須進(jìn)行安全技術(shù)交底。堅(jiān)持每天“班前五分鐘”講話，將當(dāng)天的工作內(nèi)容與安全注意事項(xiàng)告知每一位施工人員。

（3）所有工作人員必須戴好安全帽，不要因?yàn)樘鞖庋谉峄蚴┕げ环奖愣楸源笠狻?/p>

（4）施工平臺(tái)的腳手架應(yīng)搭接牢固，踏板進(jìn)行可靠牢固，設(shè)置安全防護(hù)欄，高度不低于1.4 m，護(hù)欄空擋間距不大于400mm。

（5）高空作業(yè)必須正確佩戴安全帶，并將安全帶一頭拴在可靠的固定部位。

（6）岔管瓦塊掛裝前，準(zhǔn)備掛裝的岔管上必須焊接有足夠的、合適位置的吊耳(吊耳必須開(kāi)坡口焊接)，正式吊裝前必須進(jìn)行試吊。

（7）按照?qǐng)龅貙?duì)岔管設(shè)置安全通道。安全通道以及岔管內(nèi)應(yīng)設(shè)置充足的照明，岔管內(nèi)應(yīng)設(shè)置進(jìn)風(fēng)機(jī)與排風(fēng)機(jī)，增強(qiáng)內(nèi)部空間的空氣流動(dòng)。

（8）施工人員離開(kāi)工作現(xiàn)場(chǎng)前應(yīng)關(guān)閉焊機(jī)、電源、鋼瓶，并檢查周圍是否有火災(zāi)隱患點(diǎn)。

（9）現(xiàn)場(chǎng)設(shè)有值班救護(hù)車，一旦有人受傷，可以及時(shí)送往醫(yī)院救治。

7 經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)

從岔管拼裝到最終水壓試驗(yàn)結(jié)束總工期用140天，安裝工10人，電焊工20名，氣刨工2名，起重工4名。水壓試驗(yàn)從建壓開(kāi)始到試驗(yàn)壓力共用時(shí)20 h。時(shí)間與壓力關(guān)系見(jiàn)圖1壓力時(shí)間曲線圖。

圖1 壓力時(shí)間曲線圖

8 結(jié)語(yǔ)

水壓試驗(yàn)僅是作為一種質(zhì)量檢測(cè)手段，根本的質(zhì)量保證還是需要在各施工環(huán)節(jié)嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，層層把關(guān)，杜絕將缺陷留到下一道工序進(jìn)行處理。只有合格的質(zhì)量作為基礎(chǔ)，才是設(shè)備安全運(yùn)行最可靠的保證。