水利水电工程压力钢管制作技术.pdf

2013年第5期
东北水利水电
规划设过
[文章编号]1002-0624(2013)05-000-03
水利水电工程压力钢管制作技术
张伟1,薛伟伟2
(1.黄河上游水电开发有限责任公司,青海西宁810008;
2.黄河上游水电开发有限责任公司工程建设分公司,青海西宁810000)
[摘要]文章阑述了目前水利水电エ程压カ钢管制作技术的工艺内容、技术特点和应用情况。
笔者认为“瓦片组圆”技术是今后很长一段时期内钢管制作的首选和主流,而“整体卷制”技术
将在大规模、高强度压力钢管制作项目中将获得越来越多的应用
关键词]水利水电工程;压力钢管;制作;技术;应用
[中图分类号」TV732.3
[文献标识码]A
1概述
钢板排料图,按排料图划线。钢板排料、划线在划
水利水电工程是通过建造挡水建筑物聚集水线平台上进行;钢板划线后应用钢印、油漆和冲眼
能,利用引水发电建筑物将水的势能转变为水轮标记分别标出钢管分段、分节、分块的编号,水流
机的动能、进而通过电磁感应原理转变为电能等
方向、水平和垂直中心线,灌浆孔位置,坡口角度
一系列大型土木工程的统称。其中,输水建筑物负
以及切割线等符号;高强钢严禁用锯或凿子、钢印
责水利水电工程运行中水的引导、输送,运行中长
作标记,不得在卷板外侧表面打冲眼。在卷板内侧
期承受压力水流的冲蚀破坏,运行工况差,对其结表面用于校核划线准确性和卷板后的外侧表面允
构设计、施工质量等都提出了更高的要求。
许有轻微的冲眼标记。
钢衬钢筋混凝土管道作为近年来我国发展迅
3)钢板切割、加工坡口。直管钢板下料采用数
猛的新结构形式,目前成为高水头、高流速水利水
控切割机,焊接坡口采用刨边机加工,同时对于高
电项目输水建筑物结构设计的首选,而压力钢管作强钢辅以角向磨光机清除加工坡口,保证加工质
为钢衬钢筋混凝士结构的重要组成部分,也迅速成量。弯管和渐変管采用半自动切割机下料,角向磨
为工程建设者关注的对象。同时,随着水利水电事光机清除加工坡口。钢板切割面的溶渣,毛刺和由
业的发展,高山峡谷地区、高水头、大型、超大型水于切割造成的缺口应用砂轮磨去。坡口加工完毕
利水电工程日益增多,压力钢管的管径、厚度、材质应立即涂刷无毒,且不影响焊接性能和焊接质量
强度、制作强度、制作难度等也在不断加大。
的坡口防锈涂料。
4)钢板两纵缝端头预弯。钢板纵缝端头预弯
2压力钢管制作技术现状
采用加衬垫的方式在卷板机上进行,衬垫为事先
目前,压力钢管制造有"瓦片组圆"和“整体卷按一定弧度卷成的钢制专用胎模,预弯后钢板端
制”两种技术。前者是压力钢管卷制的传统做法,头弧度用样板检查应达到设计要求。
工艺特点是先单节瓦片卷制、后拼接组圆,其中环
5)钢板卷制。采用液压卷扳机进行瓦片冷卷成
缝焊接质量控制是整个技术的难点;后者是压力型,钢板经多次卷制,直至达到设计弧度。瓦片卷制
钢管制作的新方法,工艺特点是先多节钢板组对、成型后,以自由状态立于专门的检查平台上,进行
后整体卷制组圆,其中钢管在卷制过程中的稳定弧度、管口平面度等检测。弧度利用标准样板检查,
性、钢管合拢缝的组对精度是整个技术的难点。
管口不平度等数据在专用平台上测量和校正。为防
2.1“瓦片组圆"技术的主要工艺
止弧面扭曲,还应用拉对角线的方法进行校核。
1)钢板检验及表面预处理。按招标文件及有
6)瓦片组圆。将组成管节的瓦片立于组圆平
关国家标准进行抽样检验。在使用前应将表面油合进行组园,组圆时不允许焊接临时构件,纵缝间
污、溶渣及氧化铁皮等清除干净。
隙边调整边定位,最后一条纵缝的调整满足设计
2)钢板排料、划线。根据设计图纸要求,绘制周长的要求。瓦片巻制成型后,以自由状态立于平
规划设计
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合上。弧度利用标准样板检查,管口不平度等数据度,采用埋弧自动焊焊接方法进行纵缝焊接。
在专用平台上测量和校正。
3)钢管抓取、平置。采用专用吊具和抓取装
7)纵缝、环缝焊接。钢管纵缝焊接在组圆平台置,将卷制好的钢管从卷板机及辅助支撑装置中
上采用手工电弧焊或全自动气体保护焊完成,必要取出并卸至指定地点,并对卷板机上焊接完成的
时也可设置专门的纵缝滚焊台车,在水平状态下完合拢纵缝进行无损探伤检查。之后依次进行加装
成纵缝焊接。施焊前根据工艺评定结果或设计要求支撑装置、调圆、装焊附件等后续作业。
进行焊前预热3控制层间温度。纵缝焊接完成后,应2.3两种制作技术的综合对比
按规范要求进行超声波检测、ⅹ射线复验等无损检
1)工艺技术方面。“瓦片组圆”程序较为繁琐,
测,根据检测结果实施焊缝缺陷的处理、补探。
瓦片转运频繁,生产效率较低;“整体卷制”程序较
8)调圆、加装支撑装置。纵缝焊接完成,吊到为简单,制作过程仅进行2次瓦片端头预弯和1
调圆平台,用头部带有千斤项的旋转式调圆工装次瓦片卷制,且钢管纵缝均采用平焊工位的埋弧
调圆,调圆时应对管口平面度、纵缝对口错边量、自动焊焊接方式,生产效率较高,尤其是采用成套
钢管圆度等技术指标进行控制。调圆后加装钢结钢板组对、焊接、翰送、卷制流水线作业时,钢管制
构支撑裝置(如“米"支撑)。
作效率将大幅提高。
9)装焊加劲环、吊耳等附件。加劲环下料用数
2)质量保证方面。“瓦片组圆"须采用立焊工
控切割机切割或半自动氧-乙炔切割机,加劲环的位完成钢管纵缝焊接,焊接质量较难保证,一般须
内閉弧度用样板抽查,间隙符合DL5017-93的规采用对人体危害风险较大的富氩焊焊接方式以提
定,与钢管外壁的局部间隙应严格控制,以免焊接高纵缝焊接质量;"整体卷制”减少了钢板预弯端
引起管壁局部变形。加劲环与管壁角焊缝的焊接头数量,钢管纵缝采用焊接质量好的埋弧自动焊
采用手工焊
焊接方式,因此焊接质量易于保证,但由于钢管是
2.2“整体卷制”技术的主要工艺
由单节长钢板卷制成型,受钢板输送方式、辅助支
整体卷制工艺中,钢板卷制前的准备工作(主撑方式、卷板机卷辊间距等多因素的影响,钢管合
要是钢板检验及表面预处理、钢板排料划线、钢板拢缝的组对精度较难控制四。
切割、加工坡口等)和钢管整体卷制后的收尾工作
3)工程应用方面。“瓦片组圆”作为一种成熟
(主要是加装支撑装置、装焊加劲环、吊耳等附件技术,在国内外水利水电工程项目已有广泛应用
等)与常规瓦片组圆的工艺相同,不同点主要在将“整体卷制"受配套专用设备研发、制造的限制,推
瓦片卷制从分节瓦片分别卷制转变为单节瓦片整广较为缓慢,且整体卷制成套设备空间要求大,大
体卷制,将瓦片的自由状态竖向组圆转变为悬空直径钢管卷制时无法实现室内作业,因此对项目
整体水平组圆,将组圆时纵缝的焊接由多条竖直地点的环境要求较高,目前主要应用于中国水利
作业转变为单条水平作业。现将整体卷制工艺的水电第四工程局有限公司承建的、当地干燥少雨
核心内容阐述如下
的水利水电工程项目中,如青海李家峡水电站、山
1)钢板组对及焊接。对组成一节钢管的多张西万家寨水利枢纽、青海积石峡水电站。
钢板采用专门平台进行钢板对接及模缝焊接。钢3工程实例
板组对后首先进行对接纵缝的正面焊接,之后将
钢板180°整体翻转进行对接纵缝的反面焊接,最3.1“瓦片组圆"”技术在向