段杰

云南水利機(jī)械有限責(zé)任公司 云南 昆明 650000

1 概述

近年來，鋼襯鋼筋混凝土管已成為我國快速發(fā)展的新型結(jié)構(gòu)，主要用于高水頭，高速水利和水電項(xiàng)目。在工程中，如果電力隧道較長，為了降低工程成本，減少土石方開挖，通常采用聯(lián)合供水的方法，使用岔管節(jié)省資源。通常，分岔管位于壓力管靠近設(shè)備的一端。內(nèi)部水壓較高，水流和受力條件較為復(fù)雜，分岔管為復(fù)雜的空間組合結(jié)構(gòu)。因此，分岔管的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)電站的具體情況分為一次和二次，并在各個(gè)方面進(jìn)行最大程度的協(xié)調(diào)。

2 岔管的制作技術(shù)

2.1 岔管制造工藝

制作工藝流程如下:

計(jì)算機(jī)放樣→制作岔管模型→號料、拼板→下料、開坡口（邊緣加工）→標(biāo)記(母線標(biāo)記及各管節(jié)標(biāo)記) →成型→樣板檢查、調(diào)校圓弧→固定→單節(jié)預(yù)組拼及修割→總體預(yù)組拼及修割→固定→折分→焊接單節(jié)管節(jié)→防腐→運(yùn)往工地。

本工程岔管管徑大、體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，是工程中的重點(diǎn)及難點(diǎn)。本工程岔管共2個(gè)，1#岔管共分為十一個(gè)管節(jié)和一個(gè)月牙肋，每一個(gè)管節(jié)又分為瓦片進(jìn)行制作(瓦片分段具體根據(jù)實(shí)際來料情況而定)。

2#岔管分為十三個(gè)管節(jié)和一個(gè)月牙肋，每一個(gè)管節(jié)又分為瓦片進(jìn)行制作(瓦片分段具體根據(jù)實(shí)際來料情況而定)。

月牙肋板尺寸較大分為三塊下料后組拼、焊接、再與岔管管節(jié)組焊。

岔管制作首先根據(jù)設(shè)計(jì)樣圖，在計(jì)算機(jī)上對岔管每一個(gè)管節(jié)做詳細(xì)的拼料設(shè)計(jì)布置（根據(jù)材料的寬度、長度）。在保證規(guī)范有關(guān)要求的前提下確定每個(gè)管節(jié)瓦片的分縫對接位置、瓦片上成形素線位置[1]。繪制每一個(gè)管節(jié)放樣圖，每一個(gè)管節(jié)瓦片的圓弧檢查樣板圖，然后按比例制作岔管模型，檢查無誤后才能進(jìn)入生產(chǎn)制造。

2.2 岔管鋼板的分塊

岔管鋼板的分塊按以下規(guī)定進(jìn)行；

岔管管節(jié)的環(huán)縫間距不小于以下各項(xiàng)的大值：倍管壁厚度；300mm；3.5（r為鋼管半徑，t為管壁厚度）。

岔管管節(jié)的縱縫與腰線和頂、底母線所夾的中心角不得小于15°，二者間距（指弧長）不得小于300mm。

2.3 岔管鋼板的劃線、下料、坡口加工、卷壓

(1) 鋼板劃線

鋼板劃線時(shí)，每端放5mm至8mm加工余量(即單塊長度方向總加長10mm至16mm)，以鋼板較直的一個(gè)長邊為基準(zhǔn)劃兩端修邊切割線。鋼板劃線的極限偏差應(yīng)符合寬度和長度±1mm，對角線相對差2mm，對應(yīng)邊相對差1mm，矢高(曲線部分) ±0.5mm。

(2) 標(biāo)記、劃線

依據(jù)鋼管安裝總圖及業(yè)主、設(shè)計(jì)、安裝單位的要求，按最終確定的排管圖，在每一塊板上作編號、水流向、水平軸、垂直軸等標(biāo)記，用鋼印、油漆、樣沖作標(biāo)記并在周邊坡口處涂刷不影響焊接的車間底漆。

標(biāo)記控制要求：① 在同一管節(jié)中縱縫與水平軸、垂直軸所夾角應(yīng)錯(cuò)開15°以上(縱縫嚴(yán)禁在垂直軸線及水平軸線10°范圍內(nèi)設(shè)置)。②相鄰管節(jié)的縱縫應(yīng)錯(cuò)開500mm以上。

(3) 下料及坡口加工

本工程主管內(nèi)徑為5.6m、5.0m及支管4.0m的鋼管,每個(gè)管節(jié)用兩個(gè)瓦片組拼，支管2.1m的鋼管按單個(gè)瓦片卷制，各管徑下料周長按中徑展開值計(jì)算。

①下料

采用數(shù)控切割機(jī)下料，用角磨機(jī)對割口的表面淬硬層、過熱組織等進(jìn)行打磨，打磨露出金屬光澤。下料后保證寬度和長度偏差為±1mm，對角線相對差為2mm，對應(yīng)邊相對差為1mm。切割面的熔渣、毛刺應(yīng)用砂輪磨去。切割時(shí)造成的溝槽深度不應(yīng)大于0.5mm，當(dāng)在0.5mm～2mm時(shí)，應(yīng)進(jìn)行砂輪打磨，當(dāng)大于2mm時(shí)應(yīng)按要求進(jìn)行焊補(bǔ)后磨平。若有可疑處應(yīng)進(jìn)行超聲波檢查。

②坡口及邊緣加工

坡口先采用半自動(dòng)切割機(jī)粗切割，再用銑邊機(jī)加工四周邊緣及坡口，鋼管瓦片坡口按設(shè)計(jì)要求為X型內(nèi)坡口。

③加勁環(huán)下料

加勁環(huán)數(shù)量較多，用數(shù)控切割機(jī)進(jìn)行下料，此種方法材料利用率達(dá)到97%，比傳統(tǒng)下料方法材料利用率提高30%以上，對接處開坡口。

(4) 瓦片壓頭

為避免筒體縱縫接縫處形成直段，鋼板卷制時(shí)需提前壓頭處理，壓頭的長度不小于300mm，壓頭的弧度應(yīng)與鋼管管徑相一致(用樣板檢查其間隙不大于2.5mm)。壓頭卷板方向和鋼板的壓延方向一致。

(5) 瓦片卷制

瓦片采用120×3000型三輥卷板機(jī)卷制。在卷板時(shí)利用加工廠內(nèi)配置的30t龍門吊配合，防止鋼板初始卷制壓弧時(shí)因自重引起反向折彎[2]。

鋼板卷板滿足下列要求：

①卷板方向和鋼板的壓延方向一致；

②卷板前或卷制過程中，將鋼板表面已剝離的氧化皮和其他雜物清除干凈；

③卷板后，將瓦片以自由狀態(tài)立于平臺(tái)上，用樣板檢查弧度，其間隙符合下表規(guī)定。

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2.4 岔管的組裝和焊接

岔管材質(zhì)為Q500CF(相當(dāng)于WDB620)高強(qiáng)鋼，體積大、制作、組裝、焊接難度大，在滿足現(xiàn)場運(yùn)輸?shù)臈l件下，岔管部件在工地加工廠內(nèi)制造，組裝成盡可能大的部件，并在工地加工廠內(nèi)進(jìn)行預(yù)組裝，之后拆分運(yùn)至現(xiàn)場進(jìn)行總裝焊接。 組裝成型后的各項(xiàng)尺寸應(yīng)符合《壓力鋼管制造安裝及驗(yàn)收規(guī)范》。

岔管焊接前進(jìn)行預(yù)熱處理，岔管組焊完成后采用后熱處理設(shè)備（ZWK-180KW）進(jìn)行后熱處理。高強(qiáng)鋼的后熱溫度在150℃～200℃，后熱處理在焊后立即進(jìn)行，保溫時(shí)間不少于2h。加強(qiáng)梁系（三梁岔的U形梁和腰梁、月牙岔的月牙肋等）本身的對接焊縫在工地加工廠內(nèi)完成。組裝后岔管腰線轉(zhuǎn)折角偏差不大于2°。

2.5 岔管水壓試驗(yàn)悶頭制作

(1) 水壓試驗(yàn)?zāi)康?/p>

水壓試驗(yàn)可消除部分焊接應(yīng)力并檢驗(yàn)?zāi)覆膹?qiáng)度，是全面檢驗(yàn)壓力鋼管制造、安裝質(zhì)量的一種行之有效的方法，水壓試驗(yàn)前一、二類焊縫及堵頭焊縫必須經(jīng)過無損探傷并合格，在鋼管水壓試驗(yàn)前56天，提交一份鋼管水壓試驗(yàn)措施計(jì)劃報(bào)送監(jiān)理人審批。試驗(yàn)內(nèi)容：水壓試驗(yàn)工作段范圍、試驗(yàn)場地布置、試驗(yàn)設(shè)備、檢測方法、測點(diǎn)布置、試驗(yàn)程序和安全措施等。

(2) 由于本合同工程的岔管直徑較大，悶頭若采用平面堵頭，則封板厚度較厚，可采用內(nèi)錐型堵頭減輕重量。在水壓試驗(yàn)前，對實(shí)驗(yàn)段進(jìn)行全面檢查，設(shè)置應(yīng)變測量儀器。

(3) 試驗(yàn)方案

結(jié)合本工程特點(diǎn)，岔管水壓試驗(yàn)初步擬定兩種方案；

方案一：1#岔管及2#岔管分別進(jìn)行水壓試驗(yàn)。

此方案缺點(diǎn)：悶頭制作數(shù)量多(即所需材料多)，共需5個(gè)(1#岔管的其中一個(gè)悶頭用完后可用做2#岔管水壓時(shí)的悶頭，若同時(shí)進(jìn)行則需6個(gè)悶頭)，需做2次水壓試驗(yàn)，安裝時(shí)必須中斷，影響安裝工期。

優(yōu)點(diǎn)：對水資源需求量少。

方案二：待岔、支管整體安裝完成后，進(jìn)行岔、支管的整體水壓試驗(yàn)。

此方案優(yōu)點(diǎn)：悶頭制作數(shù)量少(即所需材料少)，共需4個(gè)，不影響安裝，水壓試驗(yàn)時(shí)，同時(shí)也對支管段進(jìn)行檢驗(yàn)，只需做一次水壓試驗(yàn)。

缺點(diǎn)：需要足夠的水資源。

綜合比較，選取第二方案，進(jìn)行水壓試驗(yàn)。

（4）試驗(yàn)方法

①在岔管的最高點(diǎn)位置設(shè)置排（補(bǔ)）氣管、閥，以及真空破壞閥，用于試驗(yàn)的管、閥強(qiáng)度應(yīng)滿足試驗(yàn)要求，壓力表、進(jìn)水閥及試驗(yàn)機(jī)連接管閥均設(shè)置于臨時(shí)堵頭上，試驗(yàn)用壓力表精度需1級以上并經(jīng)過檢定合格。

②試驗(yàn)段充水前堵頭及接管應(yīng)按一類焊縫要求施焊并探傷合格。充水時(shí)打開進(jìn)水閥及排氣閥，可對試驗(yàn)段管道進(jìn)行預(yù)充水；充水過成中應(yīng)對管線進(jìn)行巡查，如有異常應(yīng)立即停止充水，排除異常后，方可再次進(jìn)行充水。充水完畢后需靜壓24h，徹底排除管道內(nèi)的空氣，方可進(jìn)行加壓試驗(yàn)。整個(gè)試驗(yàn)過程中隨時(shí)檢查鋼管的滲水和其它異常情況[3]。對位移形變進(jìn)行監(jiān)測，并對排水管各種閥門等進(jìn)行認(rèn)真檢查。本工程水壓試驗(yàn)壓力為5.4MPa。

③水壓試驗(yàn)時(shí)，逐級加載緩慢升壓，每一級保持10min以上，對鋼管進(jìn)行檢查，觀察壓力表指針應(yīng)保持穩(wěn)定，不應(yīng)有指針顫動(dòng)現(xiàn)象。情況正常后，才充許繼續(xù)加壓，加壓速度不大于0.05MPa/min，升至工作壓力后，保持30min以上，檢查無異常后，再逐級升至試驗(yàn)壓力并保壓穩(wěn)壓30min，此時(shí)壓力表的壓力應(yīng)無變動(dòng)。然后下降至工作壓力，保持30min以上，繼續(xù)卸壓直至高點(diǎn)壓力表示值為零。此時(shí)應(yīng)打開補(bǔ)氣閥進(jìn)行補(bǔ)氣，再打開泄水閥，徹底排除管道內(nèi)水體。整個(gè)過程中鋼管應(yīng)無滲水及其它異常情況。

④試驗(yàn)完成后割去悶頭（包括焊接熱影響區(qū)）、余留的管壁長度滿足施工圖紙的規(guī)定。內(nèi)壁按工藝進(jìn)行打磨并噴涂相應(yīng)的涂層。

⑤試驗(yàn)成果報(bào)告

試驗(yàn)結(jié)束后及時(shí)向監(jiān)理人報(bào)送水壓試驗(yàn)成果報(bào)告，其內(nèi)容包括試驗(yàn)過程、測試成果、發(fā)生的異常情況及其解決辦法以及評價(jià)意見等。

3 結(jié)束語

本文從岔管的制作工藝及焊接方面，闡述了岔管的制作流程，為岔管的設(shè)計(jì)和制作提供參考。對制作生產(chǎn)過程中涉及的技術(shù)以及具體的操作方法等應(yīng)用特點(diǎn)有一個(gè)全面且深入的了解，綜合運(yùn)用各種先進(jìn)的技術(shù)并對各方面的施工流程進(jìn)行優(yōu)化，最大程度上提高岔管自身的穩(wěn)定性和安全性。