四川鴨嘴河煙崗水電站壓力鋼管制造及工藝方法

湖北三峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院 李智麗

1 工程概況

煙崗水電站工程位于四川省涼山州木里縣境東南側(cè)的鴨嘴河中游。煙崗水電站壓力鋼管布置于調(diào)壓室和廠房之間。由上平段、上斜段、上中平段、中斜段、下中平段、下斜段、下平段及岔支管段組成，包括6個(gè)彎管、1個(gè)水平轉(zhuǎn)彎點(diǎn)和1個(gè)正“Y”型岔管，共有346個(gè)管節(jié)編號(hào)。設(shè)計(jì)靜水頭631m，最大設(shè)計(jì)水頭760m。電站壓力鋼管均為埋藏式壓力鋼管，制作工程量約為4400t，鋼管最大分節(jié)長(zhǎng)度為4.8m。鋼管材質(zhì)為16MnR和610D2高強(qiáng)鋼。

2 施工場(chǎng)地布置

鋼管加工廠布置在業(yè)主指定場(chǎng)地處，占地面積約5000m2。鋼管加工廠內(nèi)設(shè)1臺(tái)32t-20m龍門吊和1臺(tái)EZW11-60×3000型卷板機(jī)。加工廠內(nèi)規(guī)劃有鋼材堆放區(qū)、下料區(qū)、待卷區(qū)、卷板區(qū)、縱縫和環(huán)縫焊接區(qū)、校圓和加勁環(huán)拼裝區(qū)、大節(jié)組裝區(qū)、臨時(shí)堆放區(qū)、待檢區(qū)、成品堆放區(qū)、防腐區(qū)等。

3壓力鋼管制造

煙崗水電站水頭高，對(duì)壓力鋼管的制作質(zhì)量要求很高。為了保證壓力鋼管的焊接質(zhì)量，制造時(shí)采取全自動(dòng)埋弧焊焊接。為了節(jié)省現(xiàn)場(chǎng)下料切割時(shí)間，鋼板在鋼廠出廠前沿長(zhǎng)度（鋼板長(zhǎng)度應(yīng)留少量修割余量）兩邊直接進(jìn)行切割達(dá)到定寬尺寸，施工現(xiàn)場(chǎng)只需加工坡口。為了節(jié)省主材費(fèi)用，鋼板要求定寬定長(zhǎng)，下料放樣時(shí)長(zhǎng)度不留卷板后的切割余量。下面主要就直管的制造工藝進(jìn)行介紹。

壓力鋼管制造工藝流程：技術(shù)準(zhǔn)備→材料進(jìn)場(chǎng)→材料檢驗(yàn)→平板調(diào)直→劃線下料并編號(hào)→坡口加工→卷板→縱縫焊接→單節(jié)管調(diào)圓→大節(jié)鋼管對(duì)接→大節(jié)鋼管環(huán)縫焊接→加勁環(huán)拼裝焊接→集水槽鋼和集水角鋼拼裝焊接→調(diào)圓開灌漿孔→防腐涂裝→驗(yàn)收→堆放、保管。各工序都需進(jìn)行檢驗(yàn)。

3.1 焊接工藝評(píng)定

通過現(xiàn)場(chǎng)焊接工藝評(píng)定確定焊接工藝。16MnR鋼板選取板厚12mm、16mm、32mm三種規(guī)格，610D2高強(qiáng)鋼板選取板厚28mm、34mm、38mm三種規(guī)格共6個(gè)試件做焊接工藝評(píng)定。首先擬訂工藝方案。工藝方案包括坡口加工、組對(duì)、清理、預(yù)熱溫度、層間溫度、后熱溫度及時(shí)間、焊接參數(shù)、焊接位置、焊接層數(shù)和道數(shù)、線能量范圍、焊后消除應(yīng)力、熱處理規(guī)范及檢驗(yàn)、試驗(yàn)的項(xiàng)目和程序等。焊接工藝評(píng)定結(jié)果應(yīng)符合（DL5017－2007）技術(shù)規(guī)范指標(biāo)及規(guī)定。

3.2 鋼板下料

因施工現(xiàn)場(chǎng)交通不便，遠(yuǎn)離城市。氧氣乙炔價(jià)格昂貴。下料時(shí)采取半自動(dòng)等離子切割機(jī)下料。板厚大于20mm鋼板坡口形式為不對(duì)稱“X”型雙面坡口，板厚≤20mm鋼板坡口形式為單面坡口。安裝現(xiàn)場(chǎng)焊接坡口全部為單面坡口。鋼板的外形尺寸及切割質(zhì)量滿足規(guī)范要求。坡口表面的溶渣、毛刺、缺陷采用角向磨光機(jī)進(jìn)行清理。劃線后用鋼印、油漆分別標(biāo)出鋼管的分段、分節(jié)、分塊編號(hào)、水流方向、水平和垂直中心線、灌漿孔的位置，用粉線劃出坡口角度及切割線等。

3.3 卷板

鋼管卷制采用冷卷法。卷板方向與鋼板壓延方向一致。先卷出鋼板兩端的弧度，保證鋼管合垅后焊縫兩端各有約300mm直線段，便于埋弧自動(dòng)焊焊接。用1.5m弦長(zhǎng)的樣板檢查鋼管弧度。定位焊的焊接按照已批準(zhǔn)的方法進(jìn)行，碳素鋼的定位焊可留在二、三類焊縫內(nèi)，構(gòu)成焊接構(gòu)件的一部分，但不得保留在一類焊縫內(nèi)。

3.4 縱縫焊接

用埋弧自動(dòng)焊焊接縱縫。先焊接內(nèi)縱縫，自制埋弧自動(dòng)焊小車行走軌道。焊縫在焊接前將坡口兩側(cè)50～100mm范圍內(nèi)的氧化皮、鐵銹、油污及其他雜質(zhì)清除干凈。對(duì)于610D2高強(qiáng)鋼焊前應(yīng)進(jìn)行預(yù)熱，用寬150mm組合電加熱板（500mm/3KW型）對(duì)焊縫加熱。加熱溫度80～120°C，用測(cè)溫儀對(duì)加熱溫度進(jìn)行監(jiān)控。保溫時(shí)間為40min（冷天60min）。用手工焊進(jìn)行打底 焊 接。 焊 條 直 徑 Ф4.0， 型 號(hào)CHE62CFLH（大西洋牌）。在縱縫兩端設(shè)置引弧和斷弧用的助焊板；嚴(yán)禁在母材上引弧和斷弧，拆除引、斷弧助焊板時(shí)不應(yīng)傷及母材，拆除后應(yīng)將殘留焊疤打磨修整至與母材表面齊平。埋弧自動(dòng)焊焊絲直徑Ф5.0，型號(hào)H08Mn2MoA（大西洋牌）。內(nèi)縱縫焊后對(duì)外縱縫用碳弧氣刨清根。預(yù)熱后用埋弧自動(dòng)焊焊接。縱縫焊后用加熱保溫的方法消除焊后應(yīng)力。加熱溫度120～200℃，保溫60min。