水电站压力钢管的制作

摘要：根据宜兴抽水蓄能电站压力钢管制作的具体情况，从切割下料、瓦片卷制、组圆、焊接等方面阐述压力钢管制作的主要内容及施工工艺流程。

关键词：压力钢管；施工技术；工艺流程；无损检测

一、概述

江苏宜兴抽水蓄能电站位于宜兴市西南郊铜官山区，装机容量为1000MW（4×250MW），压力钢管主要布置在输水系统，输水系统由上游引水系统和下游尾水系统组成，引水系统为二洞四机布置，由上平洞，上竖井、中平洞、下竖井、下平洞、岔管、高压支管组成，全部采用钢管衬砌；尾水系统采用两机合一洞的布置形式，一部分为钢管衬砌，一部分混凝土衬砌。压力钢管总量为13000t，管材分为16MnR和600 MPa级高强钢2种，管径为φ6.0、φ5.6m、φ5.2m、φ4.8m、φ3.4m，管壁厚度为δ=18mm~60mm不等。

二、主要施工技术

压力钢管从原材料堆放储存到钢管管节成品出厂的制作工作均在工地现场钢管加工厂进行。其工作内容主要包括：材料验收保管、钢管加工制作、加劲环的制作、无损检测等工作。具体制作工艺流程如下：

施工准备工艺设计材料采购及存放钢板检验绘制车间下料图编制下料程序划线下料及坡口加工压头卷板组圆、调圆纵缝焊接现场工艺试验无损检测组对加劲环、钻孔、加强板组对加劲环焊接无损检测防腐施工钢管验收。

1、钢板放样划线、切割下料

钢板划线时应注意钢板卷板方向与压延方向一致。对于弯管在划线前，应按其展开图制作样板。切割工具采用AG-400型数控火焰切割机及半自动切割机进行切割。直管、弯管、渐变管切割工具采用数控切割机，加劲环根据实际情况采用数控切割机或半自动切割机。为减小切割过程中的变形，采用对称切割的方法进行切割。利用数控切割机三割炬切割下料时V型坡口、X型坡口的加工可一次成型。

2、钢板圆弧的卷制

钢管卷制设备采用W11S-120*3000卷板机。该设备本身带有压头功能，在瓦片的卷制过程中，可以省去压头这一工序。卷板过程中利用10T龙门吊配合，以免钢板自重致使卷制的瓦片变形，并且随时对瓦片的弧度进行检测。

3、钢管组圆

组圆在对圆平台上进行，先在钢管对圆平台上划好将要对圆管节的直径，并在直径位置找水平，再划好将要对圆管节的内外直径，并在一侧焊上挡块。将检查合格的瓦片，按编号进行单节对圆组装，调整纵缝的装配间隙为0－1mm。组对完毕后，检查合格后进行定位焊。

4、组对加劲环

加劲环采用半自动切割机切割，组对在40T滚轮台车上进行，先划出加劲环的定位线，然后分块进行组对。

5、压力钢管的焊接

5. 1焊缝分类：

一类焊缝为钢管纵缝；二类焊缝为钢管环缝、加劲环对接焊缝；三类焊缝为其他焊缝。

5.2、焊接材料的烘焙和储存

焊接材料在使用前按材料说明规定的温度和时间要求进行烘焙和储存；烘焙后的焊条保存在80℃的恒温箱内，保证药皮无脱落和明显的裂纹。

5.3定位焊焊接的要求：

定位焊长度不小于100，间距不大于200，厚度4－6；定位焊的引弧和熄弧在坡口内进行，严禁在母材其他部位引弧；对定位焊的裂纹、气孔、夹渣等缺陷应进行清除。对于需要预热的钢板，定位焊时预热区宽度保持在焊缝中心线两侧150mm范围内。定位焊在气刨侧进行，一类焊缝焊前清除定位焊。纵缝定位焊从中间向两侧对称进行。

5.4焊接

5.4.1埋弧自动焊

钢管内纵缝的焊接采用MZ-1-1000A埋弧自动焊。焊接时将钢管放置在焊接胎具上，在钢管焊缝处铺垫焊剂，在钢管内部铺设埋弧焊轨道，在钢管纵缝两端焊接引弧板和收弧板（其材料、板厚及坡口尺寸和母材相同，其尺寸为：一般为100mm×100mm×板厚mm），调整焊机位置，使焊丝正对焊缝，按规定的工艺参数进行焊接，然后清除引弧板和息弧板，注意不伤及母材。埋弧焊多层焊的层（道）间接头应错开，并应保证在100mm以上。埋弧焊焊层厚度：打底焊厚度6－8mm，后续层厚度4－6mm，焊道的最大宽度为焊丝直径的3－4倍。

5.4.2手工电弧焊

渐变管、弯管环缝、加劲环的对接焊缝的焊接及灌浆孔加强板的焊接采用ZX-500手工电弧焊。手工电弧焊多层焊的层（道）间接头应错开，并应保证在30mm以上。手工电弧焊焊层厚度：打底焊厚度5－7mm，后续层厚度平焊3mm，其它位置4－5mm，焊道的最大宽度为焊条直径的2.5－3倍。

5.4.3加劲环的焊接

加劲环角焊缝的焊接采用XC-500二氧化碳气体保护焊，对接焊缝采用手工焊。应先焊加劲环的对接焊缝，后焊角焊缝，各层（道）接头处应错开。每道加劲环的焊接采用两人对称焊接，防止加劲环发生角变形。

5.4.4钢管外纵缝、环缝利用四柱移动式焊接操作架及LHJ-5型内环缝伸缩焊接操作架进行焊接。

5.5无损检测

根据合同及施工中的会议纪要，500MPa级压力钢管，超声波探伤检测比例为一类焊缝100%，二类焊缝50%；X射线探伤检测比例为一类焊缝10%，二类焊缝5%。600MPa级压力钢管所有焊缝100%比例超声波探伤检测；X射线探伤检测比例为钢板厚度δ≤40mm，一类焊缝15%、二类焊缝10%；钢板厚度40mm＜δ≤50mm时，一类焊缝25%，二类焊缝15%。若超声波探伤有可疑波形，不能准确判断，则用射线复验。

6、压力钢管防腐

压力钢管表面预处理采用干式喷砂法除锈，钢管内壁的除锈等级按国标GB8923《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》规定的Sa2.5级，除锈后，表面粗糙度数值达到40－70μm。埋管外壁除锈等级为Sa1级。

钢管内壁涂装材料采用机械喷涂厚浆型环氧煤沥青防腐面漆和环氧富锌底漆。底漆厚度为40µm，面漆总厚度不小于500µm，按涂装要求分层喷涂。埋管外壁采用喷涂水泥浆。

三、结论

宜兴抽水蓄能电站压力钢管制作工程在施工过程中应用了埋弧自动焊焊接工艺及AG-400数控火焰切割机、W11S-120*3000上辊万能式卷板机、自调式焊接滚轮架、四柱移动式焊接机设备等多项先进技术，大幅提升了压力钢管制作的现代化程度，也体现了先进的施工工艺和工程技术，对改善施工环境，提高工效，保证工程质量，提高施工管理效率，都起到了积极的作用。