淺談壓力鋼管制作施工技術的特點

王壽慶

（中國水利水電第十工程局有限公司，四川 成都 611700）

1 制作施工總體方案

四川華能陰坪電站引水隧洞布置在火溪河右岸，采用高壓引水形式，全長約8953.520m，隧洞底坡i=0.025893607。壓力管道為埋藏式，主管長285.133m，為圓型斷面，開挖直徑4.7m，回填混凝土厚度60cm，分一岔管兩條支管供水。

2 制作施工布置及主要施工設備

2.1 壓力鋼管制作施工場地，應根據業主、監理指定位置的具體情況、項目生產制造規模、施工工期等，統籌綜合考慮場地內的布置，使其電站水工金屬結構產品生產的施工設備位置和各工序施工操作方便，材料、半成品、成品堆放有序；庫房、生活住房及辦公區一般要求靠近施工生產區；除銹車間離開其它車間或生活區至少100米以上，且夜間防腐除銹（如場地不允許應考慮封閉式除銹房）；生產車間根據生產規模、工期要求，可采用露天式或敞篷式等廠房。

2.2 造施工設備配置

壓力鋼管制造根據工程規模，需配置施工門機、數控切割機、半自動切割機、卷板機、埋弧自動焊機、滾焊臺車、多頭焊機、逆變焊機320噸壓力機、630噸壓力機、水準儀、經緯儀、變壓機、卷揚機、工具車通勤車或小噸位的載重車，以及辦公用的電腦、打字復印機等。

3 制作施工設施

3.1 施工門機軌道敷設

施工門機軌道長度的敷設，應根據施工場地總體布置考慮，其每個支承點的距離應小于1米，且每個支承點基礎開挖尺寸為0.5×0.6×0.6（寬×長×深）米，插入 4根?20長 1米的鋼筋并澆筑砼（鋼筋露出砼面0.1米），每個支點軌道底面支墊-12×200×400的鋼板（與鋼筋焊牢）并限制軌道橫向移動。軌道兩支承點之間用碎石墊實。為確保施工期間的吊裝安全和防止強暴風的襲擊，軌道兩端的坡度應小于2/1000，且軌道兩端需設置可靠地限位塊或裝置。在施工門機使用周期較長的施工項目，也可考慮整個門機軌道用澆筑砼墩作為基礎。

3.2 控切割機軌道敷設

數控切割機軌道由設備廠家提供，工地項目根據生產用的鋼板的長度，以及數控切割機的寬度和2米的富裕行程，考慮數控切割機軌道敷設長度，基礎采用開挖插入基礎鋼筋及整條砼支墩澆筑，砼面預埋整條工字鋼或槽鋼，要求型鋼面不平度小于2毫米，以便設備廠家配備的壓緊螺栓和頂緊螺栓的有利調整，使軌道工作面和接頭錯位小于0.2毫米，并確保數控切割機運行一段時間后可再次進行軌道面的有效調整。

3.3 切割平臺敷設

切割平臺的寬度，工地項目按生產所用鋼板寬度減0.4～0.6米考慮，確保鋼板吊至或吊離平臺時，掛板鉤吊具安全可靠及準確無誤，平臺基礎采用型鋼作為框架，頂面橫向和縱向敷設適當的扁鋼或角鋼等。

3.4 板機基礎敷設

卷板機廠家一般要求施工單位基礎經開挖澆筑一期時，預留二期地腳螺栓孔位置。由于工地項目對卷板機安裝及撤卸施工操作不方便，通常采用在一期砼澆筑過程中用型鋼預埋框架式座板基礎，卷板機安裝時，用壓碼楔子的方式固定卷板機。

3.5 板壓頭胎膜工裝敷設

壓力鋼管的鋼板在卷制前，為節省材料和滿足縱縫圓弧要求需壓頭。鋼板壓頭胎膜工裝通常在自制的630噸壓力機上進行：上膜為箱型梁圓弧接觸式或直接采用圓鋼結構，壓力機頭與上模具采用鉸式連接；下膜為凹形鋼結構。所壓頭的鋼板厚度在14毫米以下時，直接用2倍厚度的鋼板卷制作為下胎膜，其弧度的弓高應小于所壓頭圓弧弓高1～2毫米。一般要求鋼板壓頭的寬度200毫米以上。

3.6 組裝平臺敷設

對于露天廠房組裝平臺的基礎，采取先15kg/m或24kg/m的軌道按縱向間距0.6米～0.8米布置，并用20的鋼筋適當連接貫通以便電焊地線連通，再敷設碎石使軌道面露出20～30毫米（條件許可的情況下考慮適當澆筑砼）。

3.7 鋼管縱縫埋弧自動焊工裝敷設

根據工地項目所生產的鋼管直徑大小，用角鋼敷設門架式鋼構操，其上部作為鋼管外側焊接平臺；其下部敷設能沿管軸線水平移動的支撐架（設滾輪），并可在支撐架上放置10#槽鋼（槽鋼內裝滿焊劑），且裝滿焊劑的槽鋼可通過千斤頂升降等，以實現內側施焊外側焊劑封底保護。

3.8 鋼管（安裝加勁環時）調圓架工裝敷設

工地項目根據所生產的鋼管直徑大小，敷設吊圓架工裝。在直徑為500毫米的厚度適當的鋼板材料，四周用150×5～10毫米適當長的鋼管和適當的千斤頂按度均勻分布（鋼管一端開槽長150～200毫米，另一端用鋼板和小角鋼等做成使千斤頂底座三個方向限位），相鄰千斤頂的相距弧長控制在0.6～1米以內，并對應鋼管加勁環位置敷設調圓架，且加勁環完全安裝就位后方能撤除調圓架。

3.9 鋼管連段組合工裝敷設

用20#～25#工字鋼敷設框形平面鋼構件，其橫向間距為工地項目所制造壓力鋼管直徑的2/3；其上對應單節鋼管管節長度位置敷設4個支架滾輪，使壓力鋼管在連段過程中比較方便的錯縫組合。

3.10 鋼管連段調圓及壓縫工裝

鋼管（安裝加勁環時）調圓架工裝，是在水平狀態下進行鋼管圓度調整，而鋼管連段調圓及壓縫工裝，是在鉛垂狀態下進行鋼管圓度調整及壓縫，因此在鋼管（安裝加勁環時）調圓架工裝的基礎上，用∠75×75×8或∠100×100×10 的角鋼及 150×5～10-1500 毫米的鋼管，制作能支撐的寬1米、長1.5米、高與工地項目所生產的壓力鋼管半徑相對應的鋼構架，并且設置相匹配的四個橡膠或塑料的鋼滾輪，使其能夠沿著管軸線移動。鋼管連段調圓及壓縫工裝，在吊圓壓縫使用過程中應避免四個滾輪受力，影響滾輪的使用壽命。

3.11 鋼管環縫埋弧自動焊工裝敷設

露天制造鋼管環縫自動焊工裝分為三部分：

第一部分：敷設軌道及可移動的臺車（臺車可與鋼管一起沿管軸線移動），抬車上敷設滾焊臺車（滾韓臺車上放置連段鋼管）,并設主動滾焊臺車及從動滾焊臺車（主動滾焊臺車和從動滾焊臺車下部的移動臺車分開敷設）；在兩移動臺車之間的連段鋼管環縫處，敷設可以向鋼管直徑方向移開的支架，其支架上敷設可調節皮帶輸送松緊的鉸式鋼構架，并能在滾焊臺車運行過程中，通過施工人員不斷地補充在皮帶上的焊劑，使皮帶上的焊劑緊貼鋼管底部，且能隨之轉動。

第二部分：敷設寬度為單節管長1.5倍、長度為管直徑再增加2米、高度為移動臺車高度+滾焊臺車高度+鋼管直徑再增加3米的四根立柱（立柱用150×5或10～?325×5或10的鋼管）；每個立柱的基礎按 0.6×0.6×0.6（長×寬×深）開挖，插入 2 根∠75×75×8-1000，埋入地深0.4米；立柱頂部縱向和橫向用∠75×75×8角鋼可靠連接固定；立柱頂部敷設吊點，并敷設用手拉葫蘆可調節高度的移動式平臺，以便鋼管環縫外側自動焊施工。

第三部分：在對應滾焊臺車管中心的外側邊處，敷設低于對應的管頂面高度的立柱（立柱用325×5的鋼管），立柱的基礎按0.6×0.6×0.6（長×寬×深）開挖，插入 2根∠75×75×8-1000，埋入地深0.4米；立柱頂部與其它立柱用∠75×75×8角鋼可靠連接固定，并在立柱上敷設用手拉葫蘆可調節懸臂鋼構梁，且在懸臂梁上置放埋弧自動焊機，以便鋼管內側環縫埋弧自動焊順暢施工。

封閉式或敞篷式廠房的鋼管環縫埋弧自動焊工裝，在廠房基礎開挖及地面砼澆筑施工過程中統籌考慮。

4 岔管水壓試驗

岔管水壓試驗主要是檢驗岔管在水電站正常高水位狀態下的安全運行，需要考慮岔管的悶頭的方式，并在悶頭上設置閥門、壓力表、排氣管使其岔管在無空氣的狀態下和設計要求的水壓試驗值進行，且檢查焊縫有無滲漏現象等。對于大型分瓣岔管洞內組裝，以及特定條件無法作水壓試驗，那么根據規程規范對岔管的焊縫，在100%超聲波探傷的基礎上，再增加一定比例的X射線拍片檢查。岔管水壓試驗，需本著安全、經濟、操作方便的原則進行具體分析如下。

4.1 岔管水壓試驗總體方案

①、根據電站設計圖紙，岔管設計水壓力值為6.5MPa，要求進行水壓試驗，設計出具體書面通知，其岔管水壓試驗值為7.8 MPa。

②、根據岔管的特征，結合該電站工地交通公路實際情況和工地施工現場條件，確定將岔管的 A1、B1、C1 主錐，A11、B11、C11 過渡錐，以及部分直管B12進行制作焊后整體水壓試驗。

③、岔管制作焊后整體運輸高度4.3米，岔管運輸長度6.1米，岔管運輸寬度4.1米。根據岔管的材質、板厚和水壓試驗值，以及岔管三個管口的直徑分別為Φ2400mm、Φ1400mm、Φ1200mm，確定采用三個半球形悶頭進行封堵，并采用16Mn材料依據其封堵直徑板厚分別為36mm、36mm、34mm 。

④、岔管三個管口預留50mm以上熱影響區，待水壓試驗結束后連同半球形悶頭一起切割掉。

4.2 岔管水壓試驗主要措施

①、岔管三個管口，其中兩管口與半球形悶頭采用雙面"x"型焊接坡口連接，另一岔管管口與半球形悶頭采用單面"V"型焊接坡口。

②、岔管與悶頭的組合焊縫，以及悶頭的拼接焊縫，均采用焊后超聲波探傷檢查，發現缺餡超標的焊縫應及時進行處理，方可進行水壓試驗。

③、在悶頭上設一Φ50mm的進水管、一Φ50mm排水管、一Φ22mm的打壓管接頭、一Φ22mm的壓力表管接頭。進水管及排水管采用法蘭盤連接。

④、進水管設于Φ2400mm半球形悶頭距與岔管組合焊縫50～80mm位置最高處，由于進水管又是岔管注水過程中的排氣管，因此進水管與悶頭連接時，其進水管管口不得高于悶頭內壁表面。

⑤、打壓管接頭、壓力表管接頭、排水管設于Φ1200mm悶頭與岔管組合焊縫相距50～80mm位置處，并錯開且打壓管接頭與地面相距約1000mm。壓力表管接頭采用壓力表閥過渡連接，不僅可以達到監視岔管實際壓力值，還可以起到岔管逐步降壓的作用。

⑥、進水管法蘭盤、排水管法蘭盤，均采用4mm石棉墊及螺栓連接密封。岔管水壓試驗打壓泵采用機電安裝配水環管水壓試驗打壓泵，采用潛水泵抽水方式向岔管內供水。

⑦、岔管水壓試驗提前通知業主、監理和設計代表，檢查岔管水壓試驗各項準備工作落實情況，并見證、監督和驗收岔管水壓試驗。

[1]《電氣裝置安裝工程起重機電氣裝置施工及驗收規范》GB50256-96；

[2]《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結果分析》GB11345-89；

[3]《涂裝前鋼材表面銹蝕等級和除銹等級》GB8923-88；

[4]《鋼熔化焊接接頭射線照相和質量分級》GB3323-87；

[5]《水工金屬結構防腐蝕規范》SL105-2007；

[6]《水利水電工程壓力鋼管制造、安裝及驗收規范》DL/T5018-94。