劉 镠，岳 廷 文，萬 天 明

(中國(guó)水利水電第七工程局有限公司 機(jī)電安裝分局，四川 彭山 620860)

1 概 述

塔貝拉水電站位于巴基斯坦境內(nèi)的印度河干流上，其四期擴(kuò)建工程是將現(xiàn)有的4號(hào)灌溉隧洞改為引水發(fā)電洞，擴(kuò)容1 410 MW(3×470 MW混流式水輪機(jī))，使現(xiàn)有電站裝機(jī)由3 478 MW增加到4 888 MW。

壓力鋼管布置在廠房上游側(cè)，設(shè)計(jì)為明管，由一條直徑為13 m的主管經(jīng)4個(gè)岔管(C、D岔為“卜”形無梁結(jié)構(gòu)，F(xiàn)、G岔為“Y”形月牙肋結(jié)構(gòu))分岔為3條直徑為7.5 m的發(fā)電支管和2條直徑為8 m的泄洪支管。岔管材質(zhì)均為07MnMoVR，壁厚56～150 mm，月牙肋板厚150 mm，岔管群總重量為2 302 t，岔管群總長(zhǎng)度為87 m。

2 岔管群具有的特點(diǎn)及水壓試驗(yàn)難點(diǎn)

塔貝拉水電站不僅具有世界上最大的岔管群，并且業(yè)主要求岔管群還要進(jìn)行水壓試驗(yàn)，水壓試驗(yàn)強(qiáng)度為2.4 MPa，這在國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的工程中尚屬首次，從而為該岔管群的制作安裝質(zhì)量提出了更加嚴(yán)苛的要求。

2.1 岔管群具有的特點(diǎn)

(1) 岔管數(shù)量多：一般水電站的壓力鋼管岔管群由1～2個(gè)岔管組成，而塔貝拉水電站壓力鋼管岔管群由4個(gè)岔管組成。

(2) 岔管體型大、長(zhǎng)度長(zhǎng)、管徑變化大、型式多樣：一般水電站的壓力鋼管岔管群體型比較小、長(zhǎng)度比較短、上下游管徑變化不大。而塔貝拉水電站壓力鋼管岔管群總長(zhǎng)87 m，上游主管直徑為13 m，下游支管直徑為8 m和7.5 m，同時(shí)具有體型大、長(zhǎng)度長(zhǎng)、上下游管徑變化大的特點(diǎn)。

(3)出水支管功能多：塔貝拉水電站壓力鋼管岔管分支比較多，支管兼有2趟直徑為8 m的泄洪管，3趟直徑為7.5 m的發(fā)電管。

(4)流速快：塔貝拉水電站設(shè)計(jì)的上游主管流速為11 m/s，下游發(fā)電支管流速為10 m/s，泄水支管流速為26 m/s。

(5)岔管間距小：在該水電站引水系統(tǒng)鋼管制作安裝工程中，將在82 m的范圍內(nèi)連續(xù)布置4個(gè)岔管。

2.2 水壓試驗(yàn)具有的難點(diǎn)

(1)水壓試驗(yàn)悶頭比較多且制作難度大，共需制作6個(gè)悶頭。

(2) 整體水壓試驗(yàn)所需注水的體積大。因岔管群體積比較大，注水體積約重15 000 t，岔管群重2 302 t，設(shè)計(jì)悶頭重近350 t，加上中間連接部分的直管段和月牙肋板的重量，總噸位約17 300 t。

(3) 整體水壓試驗(yàn)過程監(jiān)測(cè)難度大。因此次水壓試驗(yàn)是由4個(gè)體積較大的岔管聯(lián)合做水壓試驗(yàn)，從而給此次水壓試驗(yàn)過程監(jiān)測(cè)提出了更高的要求。

(4)由于是多個(gè)岔管聯(lián)合，導(dǎo)致悶頭焊接困難，因此，必須設(shè)置好進(jìn)人孔和焊接封閉的順序。

(5)由于上游管節(jié)直徑為13 m，考慮到悶頭制作和安裝的可行性，中間加掛了一個(gè)錐頂角為60°的過渡錐，將直徑由13 m變?yōu)? m。

3 針對(duì)岔管群制作安裝質(zhì)量實(shí)施的專項(xiàng)管理

為了使該工程岔管群制作安裝質(zhì)量得到保證，項(xiàng)目部成立了岔管群質(zhì)量專項(xiàng)管理小組，主要對(duì)壓力鋼管原材料進(jìn)廠檢驗(yàn)→切割下料→焊接坡口加工→單節(jié)卷制成形→檢查及矯正→調(diào)圓、安裝支撐→廠內(nèi)整體預(yù)組裝→定位標(biāo)記→防腐→解體運(yùn)輸至安裝位置→安裝焊縫焊接→水壓試驗(yàn)→鏈接完畢全過程進(jìn)行質(zhì)量專項(xiàng)管理。專項(xiàng)管理小組每周召開周例會(huì)，及時(shí)協(xié)調(diào)解決在岔管群制作安裝過程中出現(xiàn)的問題，并對(duì)下周工作進(jìn)行規(guī)劃，從而使岔管群制作安裝質(zhì)量得到了有效的控制。

3.1 母材質(zhì)量專項(xiàng)管理

該工程壓力鋼管母材均采用北京首鋼生產(chǎn)的高強(qiáng)度鋼板，該公司生產(chǎn)的鋼板已在國(guó)內(nèi)多個(gè)水電工程使用過，其各項(xiàng)參數(shù)及性能指標(biāo)均滿足要求，故母材的供貨質(zhì)量和到貨時(shí)間均有保障。

當(dāng)岔管母材運(yùn)抵現(xiàn)場(chǎng)，質(zhì)量專項(xiàng)管理小組要求施工單位對(duì)到貨管節(jié)的外觀和尺寸進(jìn)行檢查，并采用抽檢的方法對(duì)一定數(shù)量的管節(jié)進(jìn)行超聲波探傷，均沒有發(fā)現(xiàn)任何缺陷；然后再抽取一定數(shù)量的板材進(jìn)行力學(xué)性能及化學(xué)成分檢測(cè)，其檢測(cè)結(jié)果表明各項(xiàng)性能及參數(shù)均滿足設(shè)計(jì)要求。

3.2 制作質(zhì)量專項(xiàng)管理

鑒于該工程所在國(guó)的特殊性并使岔管群安裝質(zhì)量得到保證，岔管管節(jié)在國(guó)內(nèi)完成下料與卷制。

岔管管節(jié)采用數(shù)控下料，下料時(shí)將工件的CAD圖形通過軟件輸入全自動(dòng)數(shù)控切割機(jī)，全自動(dòng)數(shù)控切割機(jī)精確地按照工藝圖紙尺寸1∶1的進(jìn)行切割，要求切割精度高、誤差小，板件的對(duì)角線誤差能達(dá)到3 mm以內(nèi)，從而消除了傳統(tǒng)施工(人工劃線)人為因素的影響。

制定了鋼板卷制方案和加工過程中的注意事項(xiàng)用于指導(dǎo)岔管管節(jié)的卷制加工。國(guó)內(nèi)制作廠家嚴(yán)格按照制定的方案和注意事項(xiàng)對(duì)岔管管節(jié)進(jìn)行卷制，保證了岔管管節(jié)的制作質(zhì)量。

3.3 安裝質(zhì)量專項(xiàng)管理

(1)瓦片運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)在壓力鋼管廠內(nèi)進(jìn)行預(yù)組。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體的施工條件，為避免現(xiàn)場(chǎng)安裝出現(xiàn)不便，瓦片運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)并在壓力鋼管廠內(nèi)進(jìn)行預(yù)組，將所有的瓦片在廠內(nèi)焊接成一個(gè)個(gè)圓環(huán)形成一個(gè)完整的管節(jié)后，再將管節(jié)運(yùn)至安裝現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝。

(2)嚴(yán)格把控焊縫焊接質(zhì)量。

岔管組裝加固后，對(duì)焊縫進(jìn)行焊接，環(huán)縫焊接應(yīng)逐條焊接，不能夠跳躍。先焊接外壁，待內(nèi)壁清根后再進(jìn)行焊接。焊縫焊接完畢嚴(yán)格按照《焊縫工藝評(píng)定規(guī)程》進(jìn)行焊縫評(píng)定。

(3)采用TOFD(超聲衍射時(shí)差法)和超聲波探傷法對(duì)焊縫進(jìn)行探傷。

當(dāng)焊縫焊接完畢，采用上述兩種辦法對(duì)焊縫進(jìn)行檢查，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某一條焊縫的某一個(gè)部位的焊接質(zhì)量不滿足相關(guān)要求時(shí)立即進(jìn)行處理。采用上述方法很好地對(duì)管節(jié)的組裝和焊接質(zhì)量進(jìn)行了控制，確保了焊縫質(zhì)量滿足要求。

3.4 岔管焊接應(yīng)力的消除

在岔管管節(jié)安裝過程中會(huì)存在一定的內(nèi)部應(yīng)力，為消除在焊接過程中產(chǎn)生的內(nèi)部應(yīng)力，采取了以下措施：

(1) 管節(jié)瓦片卷制完成后露天放置一段時(shí)間，利用自然時(shí)效消除因卷制而產(chǎn)生的應(yīng)力。

(2) 嚴(yán)格控制每個(gè)管節(jié)瓦片的曲率半徑誤差在10 mm以內(nèi)。

(3) 管節(jié)組圓在完全自由的狀態(tài)下進(jìn)行。

(4) 管節(jié)組圓之后進(jìn)行尺寸檢查，嚴(yán)格控制尺寸誤差，盡量避免在后續(xù)安裝過程中強(qiáng)制壓縫而產(chǎn)生較大的應(yīng)力。

(5) 嚴(yán)格按照既定的安裝工藝流程進(jìn)行安裝，在進(jìn)行環(huán)縫焊接時(shí)保證管節(jié)處于自由狀態(tài)。

(6) 根據(jù)不同的母材鋼板厚度確定不同的焊縫預(yù)熱措施和焊后保溫措施。

(7) 嚴(yán)格控制焊接的電流強(qiáng)度，確保焊接熱輸入滿足相關(guān)要求。

通過采取上述相關(guān)措施，很好地降低了焊接鋼岔管管節(jié)安裝時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)部應(yīng)力，取得了較好的效果。

4 結(jié) 語

塔貝拉水電站壓力鋼管岔管群管徑大，所使用的鋼材強(qiáng)度高、厚度大，從而對(duì)鋼材質(zhì)量、焊接工藝以及施工工藝提出了更高的要求，并且在岔管管節(jié)安裝施工過程中還要解決大直徑管節(jié)運(yùn)輸、全位置焊接等一系列問題，對(duì)岔管安裝質(zhì)量管控是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

針對(duì)岔管管節(jié)鋼板的生產(chǎn)質(zhì)量，項(xiàng)目部組織專人駐鋼板生產(chǎn)廠家參與鋼板質(zhì)量的控制，并組織專家召開了一系列研討會(huì)，極大程度地保證了鋼板生產(chǎn)質(zhì)量滿足相關(guān)要求。

超大直徑管節(jié)運(yùn)輸、起重、安裝等是施工的難點(diǎn)，特別是管節(jié)起重和空中翻身。因單個(gè)管節(jié)的重量接近70 t，考慮到現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際安裝作業(yè)環(huán)境，項(xiàng)目部最終決定用一臺(tái)250 t的汽車吊配合現(xiàn)場(chǎng)龍門吊進(jìn)行管節(jié)的起重和翻身。塔貝拉水電站采用將瓦片預(yù)組成管節(jié)后再運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝的方式，極大地減少了現(xiàn)場(chǎng)的組裝工序，降低了安裝難度。

質(zhì)量一直是工程建設(shè)的重點(diǎn)管控對(duì)象。項(xiàng)目部通過具體實(shí)施一系列的質(zhì)量管控措施控制鋼板的生產(chǎn)質(zhì)量、制作及安裝質(zhì)量，順利通過了2.4 MPa水壓試驗(yàn)，使岔管群的制作安裝質(zhì)量滿足各方面的要求。