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        壓力鋼管安裝須注意的技術(shù)問題

        2015-10-21 18:07:05李奮強
        基層建設 2015年10期
        關(guān)鍵詞:裝配

        李奮強

        摘要:壓力鋼管的焊接采用墊板可減少焊接工作量,但彎管段不宜設墊板。使用履式卡具可使裝配速度快、質(zhì)量好、裝配應力均勻、便于反復調(diào)整,是值得推薦的方法。鋼管內(nèi)壁涂漆由于面漆容易在安裝過程中被損壞,尤其是鋼管底部,所以在制作場可將底部區(qū)域只涂底漆保護,面漆留在安裝后期涂裝。

        關(guān)鍵詞:壓力鋼管焊接預熱;裝配;防腐涂裝

        1、壓力鋼管安裝的關(guān)鍵工序:焊接

        (1)焊接預熱

        壓力鋼管的安裝焊縫的焊接往往需要預熱進行焊接。焊接是否需要進行預熱,應根據(jù)鋼材的材質(zhì)、板厚、結(jié)構(gòu)剛度、裝配應力、接頭類型、焊接方法、焊接材料種類、施工環(huán)境條件及施工管理水平等作綜合考慮,這是一個比較復雜的問題,絕非翻閱一、兩個規(guī)范就能確定的。預熱與否及預熱溫度的確定,應按現(xiàn)場所做的焊接工藝評定來確定。如果合同文件其規(guī)定得無回旋余地,那么一旦出現(xiàn)了問題,則必然引起爭端。國內(nèi)曾有過A537C1.1(HT50級)鋼、厚度22~24mm的壓力鋼管因未預熱而出現(xiàn)冷裂紋的實例。經(jīng)試驗、分析斷定,主要是因為隧洞內(nèi)濕度大(最高RH為100%)而引起的。后來雖經(jīng)火焰去濕,但當裝配應力較大及濕度過高時,仍有裂紋產(chǎn)生,直至設置固定式加熱器才杜絕了裂紋的產(chǎn)生。實際上,諸多的預熱規(guī)范各有不同。例如(1)美國焊接研究學會推薦,氣溫>10℃時,厚度≤25.4mm的鋼不預熱。(2)日本壓力鋼管規(guī)范:厚度<25mm時,預熱到去濕程度。(3)ASMEⅧ附錄D:推薦最低溫度為10℃(對于所有厚度)。(4)DL5017—93:厚度≤30mm不預熱(尚有例外的環(huán)境條件,但未提及濕度)。

        預熱溫度的選擇也是要根據(jù)現(xiàn)場的實際情況而定。不同的部位不同的環(huán)境預熱的溫度也不同。例如鋼的供貨廠商日本NKK公司推薦其隧洞內(nèi)安裝的預熱溫度為100℃以上,但其也不能明確預熱的溫度。主要是是考慮到濕度、裝配應力及管理水平等不確定的狀況所作出的選擇。其中管理水平對預熱選擇有較大的影響,譬如移動式火焰預熱法,如果管理者及操作者技術(shù)水平不高,責任心又不強,則很難實現(xiàn)均勻預熱;另一方面,應保證幾名焊工同步焊一條縫,這樣,除能防止不均勻收縮變形引起的鋼管偏移外,尚利于保證層間溫度。

        (2)焊接墊板

        墊板的優(yōu)點

        1.減少隧洞與鋼管外壁的焊接工作量。例如融水縣榮地電站壓力鋼管外壁距隧洞壁的設計尺寸僅為600 mm,最小處只有約200mm。只在鋼管內(nèi)作業(yè),才能確保施工。

        2.鋼管內(nèi)通風條件好,便于設備、材料的搬運、確保安全施工。

        3.省去氣刨及刨槽打磨工序。

        應用墊板的注意事項

        (a)墊板應沿焊縫全長連續(xù)設置,墊板間的接頭應為全焊透接頭。分成兩個半圓的墊板不能滿足這個條件,這是因為出于裝配的需要,每塊墊板須小于180°,這樣,裝配后的兩墊板間隙一般20mm左右,這種幾何不連續(xù)性可能誘發(fā)橫向裂紋。

        (b)不適合于TH80級以上的高強鋼。某工程曾做過A517GrF(HT80級)和A537C1.1鋼相焊的工藝評定,其冷彎試驗在40°時即開裂。其次,強度高的鋼對缺口敏感,而墊板接頭則形成“變截面”和構(gòu)成缺口。

        (c)不適合于厚板。因V型坡口焊接填充量比X型坡口大,且收縮應力較大;另一方面,一旦根部產(chǎn)生缺陷,則返修量大。

        (d)墊板與管殼外壁間隙應盡量小。當其大于3mm時,容易產(chǎn)生缺陷,在裝配與焊接時務必注意。

        (e)管外設計空間大小應與x射線探傷統(tǒng)一考慮。日本是采用自動裝x膠片的小車,或以自動記錄式超聲波探傷取代x射線。

        (f)異形管坡口

        對于彎管、錐管及岔管等異形管的坡口設計與加工,應注意“坡口角度與坡口面角度的區(qū)別。譬如彎管,兩坡口面角度之和大于或小于其所形成的坡口角度。

        2、裝配

        壓力鋼管安裝裝配大致有以下方法。

        (1)傳統(tǒng)的裝配方法。系借助于拉板、Г型板調(diào)整對口(見圖1)。這種方法較簡便,又能預防變形,但焊接、拆除這些附件較麻煩。

        (2)履式卡具。這是日本應用于壓力鋼管及其他焊接結(jié)構(gòu)(例球罐)的通用卡具。使用方法是預先將鍵在車間焊好,裝配時,將履套在鍵上,插上銷,再用楔調(diào)整間隙和錯邊。調(diào)整合格后,可將銷、楔點焊,以防滑落。然后進行定位焊。待正式焊接至兩層之后,再拆除卡具。該方法的優(yōu)點是裝配速度快,質(zhì)量好,裝配應力均勻,可反復調(diào)整,直至合格。缺點是需預先制作卡具??偟膩碇v,值得推薦。

        (3)千斤頂調(diào)整桿。該方法的特點是不需焊接任何附件,用千斤頂調(diào)整桿和手拉葫蘆進行裝配(見圖2)缺點是最終調(diào)整部位往往應力較大,調(diào)整難度也大,效率低,有時需將定位焊縫割除重新調(diào)整。此法適于直徑較小、壁薄的管。

        對于HT80級之類的高強鋼,雖應盡量避免在其上面焊接臨時附件,但并非禁止。日本在HT80級鋼上焊接卡具是很普遍的做法,但應對其焊接與拆除工藝作詳細規(guī)定和控制。

        圖1 傳統(tǒng)的裝配方法

        3、涂 裝

        (1)鋼管內(nèi)壁涂裝

        如果鋼管在制作階段完成最終涂漆并達到設計膜厚,則在其后的安裝中涂膜難免被損壞,施以修補不僅費時,且不易保證質(zhì)量。因此,可采用以下方法。

        (a)面漆移至安裝后涂裝。鋼管內(nèi)壁防腐涂料較廣泛地采用環(huán)氧瀝青漆,其設計厚度一般為400~500μm,大致涂2~3道。其最大允許重涂時間,以海鷗牌P514/C514型涂料為例,一般為48h,也因作業(yè)環(huán)境條件而異。這樣,若將最終涂層延至安裝后進行,則時間間隔有時會是幾個月。為防止層間剝離,在安裝涂漆前須對前涂層表面進行粗化處理。某工程采用的是效率高的噴砂處理,壓力為0.4MPa、噴射角60°~70°、噴射距離100~200mm,經(jīng)附著性試驗合格。此方法的缺點是惡化洞內(nèi)作業(yè)條件,成本也較高,一般不采用。

        (b)在制作工場只涂車間底漆。有的工程是在制作工場噴砂后只涂車間底漆,在安裝涂漆前再作“凈化噴砂”,除去鋅、鹽和污物。在生銹區(qū)域和焊接接頭區(qū)噴砂到清潔度符合ISO21/2級,然后統(tǒng)一涂中間漆和面漆。此種方法的優(yōu)點是質(zhì)量好,缺點是需噴砂兩次。

        (2)外壁防腐

        隧洞內(nèi)鋼管外壁防腐一般是涂水泥砂漿。外壁防腐不是必需的,只有當從制作結(jié)束到安裝回填混凝土的時間間隔長時才需要。例如,地處氣候干燥地區(qū)的二灘水電站,鋼管外壁就未作防腐處理。在安裝澆筑混凝土之前對焊接接頭區(qū)補涂水泥漿的做法是多余的。

        4、結(jié) 論

        (1)合同規(guī)范宜對預熱只作原則性規(guī)定,給予承包商選擇的余地。

        (2)確定預熱規(guī)范應充分估計到環(huán)境濕度的影響。

        (3)移動式火焰預熱法難以管理,不能有效地防止裂紋。

        (4)采用墊板有諸多的注意事項,在設計與施工方面應予以綜合考慮。

        (5)坡口設計應考慮鋼管安裝接頭的特點。對于異形管接頭,應注意坡口角度和坡口面角度的關(guān)系。

        (6)鋼管裝配推薦采用履式卡具。

        (7)應恰當?shù)剡x擇制作涂漆和安裝涂漆的時機,注意最大允許重涂時間間隔。

        (8)隧洞內(nèi)鋼管外壁防腐不是必需的。

        參考文獻:

        [1] 馮艷蓉,李才,李奎生. 豐滿水電站老壓力鋼管加固與改造[J]. 水力發(fā)電學報. 2001(02)

        [2] 丁立杰,劉東常. 壓力鋼管外壓穩(wěn)定性分析的傳統(tǒng)解析法存在問題初探[J]. 西北水力發(fā)電. 2003(02)

        [4] 張浩,王國安,鄧海. 壓力鋼管有限元分析[J]. 四川水力發(fā)電. 2004(01)

        [5] 劉毓書. 大朝山水電站引水壓力鋼管的安裝[J]. 水電站機電技術(shù). 2005(S1)

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