段杰

云南水利機械有限責任公司 云南 昆明 650000

1 概述

近年來，鋼襯鋼筋混凝土管已成為我國快速發(fā)展的新型結(jié)構(gòu)，主要用于高水頭，高速水利和水電項目。在工程中，如果電力隧道較長，為了降低工程成本，減少土石方開挖，通常采用聯(lián)合供水的方法，使用岔管節(jié)省資源。通常，分岔管位于壓力管靠近設(shè)備的一端。內(nèi)部水壓較高，水流和受力條件較為復雜，分岔管為復雜的空間組合結(jié)構(gòu)。因此，分岔管的設(shè)計應根據(jù)電站的具體情況分為一次和二次，并在各個方面進行最大程度的協(xié)調(diào)。

2 岔管的制作技術(shù)

2.1 岔管制造工藝

制作工藝流程如下:

計算機放樣→制作岔管模型→號料、拼板→下料、開坡口（邊緣加工）→標記(母線標記及各管節(jié)標記) →成型→樣板檢查、調(diào)校圓弧→固定→單節(jié)預組拼及修割→總體預組拼及修割→固定→折分→焊接單節(jié)管節(jié)→防腐→運往工地。

本工程岔管管徑大、體積大、結(jié)構(gòu)復雜，是工程中的重點及難點。本工程岔管共2個，1#岔管共分為十一個管節(jié)和一個月牙肋，每一個管節(jié)又分為瓦片進行制作(瓦片分段具體根據(jù)實際來料情況而定)。

2#岔管分為十三個管節(jié)和一個月牙肋，每一個管節(jié)又分為瓦片進行制作(瓦片分段具體根據(jù)實際來料情況而定)。

月牙肋板尺寸較大分為三塊下料后組拼、焊接、再與岔管管節(jié)組焊。

岔管制作首先根據(jù)設(shè)計樣圖，在計算機上對岔管每一個管節(jié)做詳細的拼料設(shè)計布置（根據(jù)材料的寬度、長度）。在保證規(guī)范有關(guān)要求的前提下確定每個管節(jié)瓦片的分縫對接位置、瓦片上成形素線位置[1]。繪制每一個管節(jié)放樣圖，每一個管節(jié)瓦片的圓弧檢查樣板圖，然后按比例制作岔管模型，檢查無誤后才能進入生產(chǎn)制造。

2.2 岔管鋼板的分塊

岔管鋼板的分塊按以下規(guī)定進行；

岔管管節(jié)的環(huán)縫間距不小于以下各項的大值：倍管壁厚度；300mm；3.5（r為鋼管半徑，t為管壁厚度）。

岔管管節(jié)的縱縫與腰線和頂、底母線所夾的中心角不得小于15°，二者間距（指弧長）不得小于300mm。

2.3 岔管鋼板的劃線、下料、坡口加工、卷壓

(1) 鋼板劃線

鋼板劃線時，每端放5mm至8mm加工余量(即單塊長度方向總加長10mm至16mm)，以鋼板較直的一個長邊為基準劃兩端修邊切割線。鋼板劃線的極限偏差應符合寬度和長度±1mm，對角線相對差2mm，對應邊相對差1mm，矢高(曲線部分) ±0.5mm。

(2) 標記、劃線

依據(jù)鋼管安裝總圖及業(yè)主、設(shè)計、安裝單位的要求，按最終確定的排管圖，在每一塊板上作編號、水流向、水平軸、垂直軸等標記，用鋼印、油漆、樣沖作標記并在周邊坡口處涂刷不影響焊接的車間底漆。

標記控制要求：① 在同一管節(jié)中縱縫與水平軸、垂直軸所夾角應錯開15°以上(縱縫嚴禁在垂直軸線及水平軸線10°范圍內(nèi)設(shè)置)。②相鄰管節(jié)的縱縫應錯開500mm以上。

(3) 下料及坡口加工

本工程主管內(nèi)徑為5.6m、5.0m及支管4.0m的鋼管,每個管節(jié)用兩個瓦片組拼，支管2.1m的鋼管按單個瓦片卷制，各管徑下料周長按中徑展開值計算。

①下料

采用數(shù)控切割機下料，用角磨機對割口的表面淬硬層、過熱組織等進行打磨，打磨露出金屬光澤。下料后保證寬度和長度偏差為±1mm，對角線相對差為2mm，對應邊相對差為1mm。切割面的熔渣、毛刺應用砂輪磨去。切割時造成的溝槽深度不應大于0.5mm，當在0.5mm～2mm時，應進行砂輪打磨，當大于2mm時應按要求進行焊補后磨平。若有可疑處應進行超聲波檢查。

②坡口及邊緣加工

坡口先采用半自動切割機粗切割，再用銑邊機加工四周邊緣及坡口，鋼管瓦片坡口按設(shè)計要求為X型內(nèi)坡口。

③加勁環(huán)下料

加勁環(huán)數(shù)量較多，用數(shù)控切割機進行下料，此種方法材料利用率達到97%，比傳統(tǒng)下料方法材料利用率提高30%以上，對接處開坡口。

(4) 瓦片壓頭

為避免筒體縱縫接縫處形成直段，鋼板卷制時需提前壓頭處理，壓頭的長度不小于300mm，壓頭的弧度應與鋼管管徑相一致(用樣板檢查其間隙不大于2.5mm)。壓頭卷板方向和鋼板的壓延方向一致。

(5) 瓦片卷制

瓦片采用120×3000型三輥卷板機卷制。在卷板時利用加工廠內(nèi)配置的30t龍門吊配合，防止鋼板初始卷制壓弧時因自重引起反向折彎[2]。

鋼板卷板滿足下列要求：

①卷板方向和鋼板的壓延方向一致；

②卷板前或卷制過程中，將鋼板表面已剝離的氧化皮和其他雜物清除干凈；

③卷板后，將瓦片以自由狀態(tài)立于平臺上，用樣板檢查弧度，其間隙符合下表規(guī)定。

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2.4 岔管的組裝和焊接

岔管材質(zhì)為Q500CF(相當于WDB620)高強鋼，體積大、制作、組裝、焊接難度大，在滿足現(xiàn)場運輸?shù)臈l件下，岔管部件在工地加工廠內(nèi)制造，組裝成盡可能大的部件，并在工地加工廠內(nèi)進行預組裝，之后拆分運至現(xiàn)場進行總裝焊接。 組裝成型后的各項尺寸應符合《壓力鋼管制造安裝及驗收規(guī)范》。

岔管焊接前進行預熱處理，岔管組焊完成后采用后熱處理設(shè)備（ZWK-180KW）進行后熱處理。高強鋼的后熱溫度在150℃～200℃，后熱處理在焊后立即進行，保溫時間不少于2h。加強梁系（三梁岔的U形梁和腰梁、月牙岔的月牙肋等）本身的對接焊縫在工地加工廠內(nèi)完成。組裝后岔管腰線轉(zhuǎn)折角偏差不大于2°。

2.5 岔管水壓試驗悶頭制作

(1) 水壓試驗目的

水壓試驗可消除部分焊接應力并檢驗母材強度，是全面檢驗壓力鋼管制造、安裝質(zhì)量的一種行之有效的方法，水壓試驗前一、二類焊縫及堵頭焊縫必須經(jīng)過無損探傷并合格，在鋼管水壓試驗前56天，提交一份鋼管水壓試驗措施計劃報送監(jiān)理人審批。試驗內(nèi)容：水壓試驗工作段范圍、試驗場地布置、試驗設(shè)備、檢測方法、測點布置、試驗程序和安全措施等。

(2) 由于本合同工程的岔管直徑較大，悶頭若采用平面堵頭，則封板厚度較厚，可采用內(nèi)錐型堵頭減輕重量。在水壓試驗前，對實驗段進行全面檢查，設(shè)置應變測量儀器。

(3) 試驗方案

結(jié)合本工程特點，岔管水壓試驗初步擬定兩種方案；

方案一：1#岔管及2#岔管分別進行水壓試驗。

此方案缺點：悶頭制作數(shù)量多(即所需材料多)，共需5個(1#岔管的其中一個悶頭用完后可用做2#岔管水壓時的悶頭，若同時進行則需6個悶頭)，需做2次水壓試驗，安裝時必須中斷，影響安裝工期。

優(yōu)點：對水資源需求量少。

方案二：待岔、支管整體安裝完成后，進行岔、支管的整體水壓試驗。

此方案優(yōu)點：悶頭制作數(shù)量少(即所需材料少)，共需4個，不影響安裝，水壓試驗時，同時也對支管段進行檢驗，只需做一次水壓試驗。

缺點：需要足夠的水資源。

綜合比較，選取第二方案，進行水壓試驗。

（4）試驗方法

①在岔管的最高點位置設(shè)置排（補）氣管、閥，以及真空破壞閥，用于試驗的管、閥強度應滿足試驗要求，壓力表、進水閥及試驗機連接管閥均設(shè)置于臨時堵頭上，試驗用壓力表精度需1級以上并經(jīng)過檢定合格。

②試驗段充水前堵頭及接管應按一類焊縫要求施焊并探傷合格。充水時打開進水閥及排氣閥，可對試驗段管道進行預充水；充水過成中應對管線進行巡查，如有異常應立即停止充水，排除異常后，方可再次進行充水。充水完畢后需靜壓24h，徹底排除管道內(nèi)的空氣，方可進行加壓試驗。整個試驗過程中隨時檢查鋼管的滲水和其它異常情況[3]。對位移形變進行監(jiān)測，并對排水管各種閥門等進行認真檢查。本工程水壓試驗壓力為5.4MPa。

③水壓試驗時，逐級加載緩慢升壓，每一級保持10min以上，對鋼管進行檢查，觀察壓力表指針應保持穩(wěn)定，不應有指針顫動現(xiàn)象。情況正常后，才充許繼續(xù)加壓，加壓速度不大于0.05MPa/min，升至工作壓力后，保持30min以上，檢查無異常后，再逐級升至試驗壓力并保壓穩(wěn)壓30min，此時壓力表的壓力應無變動。然后下降至工作壓力，保持30min以上，繼續(xù)卸壓直至高點壓力表示值為零。此時應打開補氣閥進行補氣，再打開泄水閥，徹底排除管道內(nèi)水體。整個過程中鋼管應無滲水及其它異常情況。

④試驗完成后割去悶頭（包括焊接熱影響區(qū)）、余留的管壁長度滿足施工圖紙的規(guī)定。內(nèi)壁按工藝進行打磨并噴涂相應的涂層。

⑤試驗成果報告

試驗結(jié)束后及時向監(jiān)理人報送水壓試驗成果報告，其內(nèi)容包括試驗過程、測試成果、發(fā)生的異常情況及其解決辦法以及評價意見等。

3 結(jié)束語

本文從岔管的制作工藝及焊接方面，闡述了岔管的制作流程，為岔管的設(shè)計和制作提供參考。對制作生產(chǎn)過程中涉及的技術(shù)以及具體的操作方法等應用特點有一個全面且深入的了解，綜合運用各種先進的技術(shù)并對各方面的施工流程進行優(yōu)化，最大程度上提高岔管自身的穩(wěn)定性和安全性。