王光軍

(中國(guó)水利水電建設(shè)工程建設(shè)管理(咨詢)公司，北京 100024)

1 工程概況

金寨抽水蓄能電站屬于大Ⅰ型一等工程，主要由上水庫(kù)，輸水系統(tǒng)，地下廠房系統(tǒng)，地面開(kāi)關(guān)站及下水庫(kù)建筑物組成。本工程壓力鋼管按安裝部位由引水中平洞鋼管、引水下斜井鋼管、引水下平洞鋼管、引水鋼岔管、引水支洞鋼管及尾水支洞鋼管組成，壓力鋼管材質(zhì)主要為Q345R、B610CF、B780CF。其中引水支洞鋼管瓦片式湊合節(jié)采用材質(zhì)B780CF、厚δ38 mm的鋼板，管徑D4 m。

2 湊合節(jié)制作

針對(duì)金寨抽水蓄能電站引水支洞高強(qiáng)鋼鋼管上游進(jìn)口鋼岔管和下游出口鋼管為始裝定位節(jié)，上下游鋼管相向安裝，以瓦片式湊合節(jié)進(jìn)行湊合；其引水支洞鋼板材料為B780CF，制作完成的瓦片存放過(guò)程易發(fā)生扭曲變形，瓦片運(yùn)輸由湊合節(jié)相鄰管節(jié)背入變形量大，造成現(xiàn)場(chǎng)拼裝難度大的現(xiàn)象。針對(duì)瓦片安裝難度大的特點(diǎn)，本文介紹一些瓦片制造拼裝時(shí)采取的技術(shù)措施，來(lái)保證瓦片式湊合節(jié)安裝質(zhì)量。

2.1 湊合節(jié)劃線和下料

1)湊合節(jié)由2個(gè)相等寬度(徑向)、長(zhǎng)度(軸向)瓦片組成。

2)湊合節(jié)瓦片寬度(徑向)和長(zhǎng)度(軸向)切割余量應(yīng)大于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)瓦片200 mm。

3)按設(shè)計(jì)要求劃出瓦片寬度(徑向)縱縫切割標(biāo)志線，并打出樣沖眼。

4)切割及焊縫坡口采用數(shù)控切割機(jī)進(jìn)行加工，并將切割表面熔渣、毛刺、淬硬層和過(guò)熱組織等用砂輪機(jī)磨除。

2.2 湊合節(jié)瓦片卷制

1)采用壓頭機(jī)(卷板機(jī))對(duì)瓦片縱縫兩側(cè)(徑向)板頭進(jìn)行壓制，在壓頭過(guò)程中，為保證鋼板圓弧精度，采用壓頭樣板來(lái)反復(fù)校驗(yàn)鋼板壓制后的兩端圓弧尺寸，直至壓制合格后，沿瓦片寬度(徑向)縱縫切割標(biāo)志線，切除縱縫兩側(cè)(徑向)200 mm余量，并切出X型坡口。

2)在卷板機(jī)上采用多次卷制成形，卷板方向和鋼板壓制方向一致，卷制直至合格為止，保證瓦片圓弧卷制精度。

3)卷板前或卷制過(guò)程中，應(yīng)將鋼板表面已剝離的氧化皮和其他雜物清除干凈。

4)成型后將湊合節(jié)瓦片以自由狀態(tài)立于車間內(nèi)鋼平臺(tái)上，用相匹配的樣板檢查瓦片的弧度，任何部位的接觸間隙應(yīng)符合規(guī)范要求。

2.3 湊合節(jié)瓦片組對(duì)

2.3.1 湊合節(jié)瓦片組圓

1)采用水準(zhǔn)儀對(duì)瓦片組圓平臺(tái)進(jìn)行調(diào)平，且焊接牢固；在瓦片組圓平臺(tái)上劃好組圓管節(jié)的內(nèi)徑圓周線，并在內(nèi)徑圓周線內(nèi)側(cè)焊接12個(gè)等距圓頭擋塊。

2)將鋼管湊合節(jié)2個(gè)瓦片放置在組圓平臺(tái)內(nèi)徑圓周線圓頭擋塊外側(cè)，在其瓦片外側(cè)適當(dāng)位置焊接與內(nèi)側(cè)擋塊相對(duì)應(yīng)的擋塊，利用斜鐵或千斤頂調(diào)整下管口圓度，使鋼管湊合節(jié)瓦片內(nèi)徑圓度符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，并保證其下管口平面度符合規(guī)范要求。

3)采用自制的八爪內(nèi)支撐千斤頂調(diào)整瓦片組圓上管口內(nèi)徑圓度，使瓦片組圓上管口內(nèi)徑圓度符合設(shè)計(jì)要求，并保證其上管口平面度應(yīng)符合規(guī)范要求。

4)檢查瓦片組圓調(diào)整后，瓦片組圓上下管口實(shí)測(cè)周長(zhǎng)差和縱縫處的孤度、對(duì)口徑向錯(cuò)邊量及間隙應(yīng)符合規(guī)范要求。

5)瓦片組圓尺寸檢查合格后，按焊接工藝要求進(jìn)行瓦片組圓縱縫定位焊，兩縱縫不進(jìn)行正式焊接。

2.3.2 湊合節(jié)加勁環(huán)安裝

為防止湊合節(jié)瓦片存放、運(yùn)輸過(guò)程中發(fā)生扭曲變形，在瓦片組圓完畢后安裝加勁環(huán)進(jìn)行焊接固定。

1)按圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求在瓦片組圓外壁上劃出兩道加勁環(huán)的定位線，并以瓦片上、下、左、右標(biāo)志線為中心，確定加勁環(huán)串漿孔位置，使兩道加勁環(huán)上串漿孔相對(duì)應(yīng)在一條直線上，以便安裝排水系統(tǒng)角鋼，然后進(jìn)行組對(duì)，其加勁環(huán)對(duì)接焊縫與瓦片組圓縱縫錯(cuò)開(kāi)300 mm以上。

2)瓦片湊合節(jié)安裝加勁環(huán)的垂直度、間隙和兩道加勁環(huán)間距偏差應(yīng)符合規(guī)范要求。

3)在加勁環(huán)與瓦片組圓縱縫交叉處，加勁環(huán)內(nèi)弧側(cè)開(kāi)半徑25～50 mm的避縫孔。

4)加勁環(huán)的避縫孔、串通孔與瓦片組圓外壁連接處焊縫端頭應(yīng)封閉焊接。

5)加勁環(huán)組對(duì)完成后進(jìn)行貼角焊接，且在瓦片組圓兩縱縫300～500 mm處不進(jìn)行加勁環(huán)貼角焊接，待瓦片湊合安裝就位后再進(jìn)行焊接。

2.4 湊合節(jié)瓦片防腐及存放

1)湊合節(jié)瓦片縱縫及加勁環(huán)未焊接處進(jìn)行富鋅底漆防腐處理，其他部位進(jìn)行正式整體防腐。

2)防腐完成的湊合節(jié)采用立式存放，防止存放過(guò)久造成瓦片扭曲變形，待運(yùn)輸安裝時(shí)切除組圓瓦片縱縫定位焊，分解成2個(gè)瓦片進(jìn)行運(yùn)輸。

3 湊合節(jié)運(yùn)輸安裝

3.1 鋼管運(yùn)輸及安裝順序

1)先將廠房側(cè)下游出口始裝節(jié)鋼管運(yùn)輸就位，同時(shí)再安裝其他1～2節(jié)鋼管調(diào)整加固定位，測(cè)量廠房側(cè)始裝節(jié)鋼管口質(zhì)量滿足要求后，鋼管定位段安裝焊縫無(wú)損探傷合格后，進(jìn)行混凝土澆筑。

3)湊合節(jié)下游側(cè)鋼管段安裝焊縫無(wú)損探傷合格后，進(jìn)行混凝土澆筑至距離湊合節(jié)下游側(cè)管口0.5 m，混凝土等強(qiáng)合格后，將分解的瓦片由湊合節(jié)上游相鄰管節(jié)背入，其他鋼管逐節(jié)運(yùn)輸?shù)轿?，整個(gè)湊合節(jié)上游側(cè)鋼管存放偏向下游側(cè)0.5 m處，給鋼岔管安裝調(diào)整預(yù)留空間。

4)鋼岔管以始裝節(jié)運(yùn)輸安裝就位滿足要求后，混凝土澆筑鋼岔管下半部約2/3高度混凝土，預(yù)留鋼管外施工通道，同時(shí)距上、下管口處預(yù)留0.5 m不澆筑混凝土。

5)鋼岔管混凝土澆筑等強(qiáng)合格后，逐節(jié)安裝鋼岔管下游側(cè)所有鋼管至湊合節(jié)，上游側(cè)鋼管安裝位置滿足要求后(見(jiàn)表1)，檢查合格后逐節(jié)進(jìn)行焊接，并安裝鋼管外排水系統(tǒng)。

表1 鋼管安裝中心極限偏差

3.2 鋼管安裝輔助設(shè)施布置

根據(jù)安裝需要，布置卷?yè)P(yáng)機(jī)3臺(tái)、80 t天錨一個(gè)(其中最大件為鋼岔管63 t)、地錨若干。其中JM10卷?yè)P(yáng)機(jī)為卸車用卷?yè)P(yáng)機(jī)；2臺(tái)JM5卷?yè)P(yáng)機(jī)分別為牽引卷?yè)P(yáng)機(jī)及后方拖拽保護(hù)卷?yè)P(yáng)機(jī)。

3.2.1 運(yùn)輸軌道布置

為從根本上分析青少年自我價(jià)值觀及道德判斷能力與價(jià)值觀之間的關(guān)系，本文以某地部分高中生及大學(xué)生為主要研究對(duì)象，以此提升研究結(jié)果的準(zhǔn)確性和全面性。

高壓支管洞內(nèi)運(yùn)輸軌道型號(hào)采用可焊接的24 kg鋼軌，間距2 m。鋪設(shè)位置包括：1#、2#引水下平洞之間的5#施工支洞部位，5#支洞上游側(cè)至廠房側(cè)鋼管末端，包下平段、直管段全部(包括1#﹑2#﹑3#﹑4#支洞)。

3.2.2 運(yùn)輸臺(tái)車布置

自制鋼管洞內(nèi)運(yùn)輸臺(tái)車，材料采用鋼管制造邊角余量鋼板及部分型鋼，車輪采用雙輪緣可轉(zhuǎn)向車輪，車輪可進(jìn)行360°旋轉(zhuǎn)變向。運(yùn)輸前進(jìn)行全段模型運(yùn)輸試驗(yàn)，保證運(yùn)輸通道尺寸滿足鋼管運(yùn)輸需求。

3.2.3 錨點(diǎn)布置

在5#施工支洞與2#引水下平洞交叉處設(shè)置1組卸車天錨。在各洞室拐點(diǎn)設(shè)置轉(zhuǎn)向地錨、側(cè)錨或牽引地錨，滑輪組、鋼絲繩等布置已完成，鋼管運(yùn)輸臺(tái)車的牽引及轉(zhuǎn)向，滿足鋼管運(yùn)輸要求。

3.3 湊合節(jié)拼裝

1)湊合節(jié)上下游鋼管嚴(yán)格控制中心偏差，與湊合節(jié)相接的2節(jié)鋼管的中心偏差控制在5 mm內(nèi)。

2)以管口8等分量測(cè)湊合節(jié)上、下游管口之間的距離，分配到2個(gè)瓦片上，每個(gè)瓦片分配4個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)軸向劃線切割，并加工出焊接坡口。

3)在湊合節(jié)上、下游相鄰鋼管內(nèi)壁上部安裝2根10#支撐工字鋼，配合千斤頂、手拉葫蘆對(duì)已切割完成的下半部分湊合節(jié)瓦片確定位置后進(jìn)行組對(duì)安裝，靠下游側(cè)環(huán)縫采用鋼拉板進(jìn)行錯(cuò)位焊接加固，保證環(huán)縫處于自由收縮狀態(tài)；上半部分湊合節(jié)瓦片拼裝采用同樣的方法進(jìn)行組對(duì)縱縫和環(huán)縫。

4)湊合節(jié)瓦片組對(duì)縱縫、環(huán)縫對(duì)口錯(cuò)邊量、間隙和瓦片縱縫位置應(yīng)符合規(guī)范要求，如表2～表4所示。

表2 瓦片組對(duì)縱縫、環(huán)縫對(duì)口錯(cuò)邊量

表3 瓦片組對(duì)縱縫、環(huán)縫對(duì)口間隙

表4 瓦片組對(duì)相鄰管節(jié)縱縫距離

4 湊合節(jié)焊縫焊接

4.1 湊合節(jié)縱縫焊接

1)采用角磨機(jī)清除湊合節(jié)縱縫兩側(cè)規(guī)定范圍內(nèi)的氧化皮、鐵銹、油污或其他雜物并露出金屬光澤面后，同時(shí)對(duì)2條縱縫進(jìn)行加溫至80℃～100℃以上。

2)安裝縱縫采用手工電弧焊，由考試合格的4名焊工進(jìn)行對(duì)稱焊接，焊接過(guò)程嚴(yán)格按照焊接工藝評(píng)定確定的焊接參數(shù)進(jìn)行定位焊及正式焊接，焊接參數(shù)如表5所示。

表5 B780CF/B780CF環(huán)縫手工電弧焊焊接工藝參數(shù)表

3)縱縫焊接完成后進(jìn)行后熱處理，后熱溫度為150℃～200℃保溫1 h。

4.2 湊合節(jié)環(huán)縫焊接

1)采用角磨機(jī)清除湊合節(jié)下游側(cè)環(huán)縫兩側(cè)規(guī)定范圍內(nèi)的氧化皮、鐵銹、油污或其他雜物露出金屬光澤面后，并對(duì)環(huán)縫進(jìn)行加溫至80℃～100℃以上。

2)鋼管環(huán)縫焊接采用多層多道、對(duì)稱、分段退步的焊接工藝，焊接人員分2～3班連續(xù)施焊，每班安排6名焊工，焊接過(guò)程嚴(yán)格按照焊接工藝評(píng)定確定的焊接參數(shù)進(jìn)行定位焊及正式焊接。

3)環(huán)縫焊接完成后進(jìn)行后熱處理，后熱溫度為150℃～200℃保溫1 h。

4)湊合節(jié)下游側(cè)環(huán)縫與上游側(cè)環(huán)縫焊接方式相同，由于湊合節(jié)上下游鋼管均已固定完成，焊接過(guò)程中必須嚴(yán)格控制焊接速度，采用對(duì)焊縫打磨的方式消除焊縫內(nèi)部應(yīng)力防止冷裂紋產(chǎn)生。

5)湊合節(jié)縱縫﹑環(huán)縫焊接完成后，嚴(yán)格按焊接工藝規(guī)程要求組對(duì)﹑焊接湊合節(jié)瓦片加勁環(huán)。

6)湊合節(jié)縱縫﹑上下游環(huán)縫均為一類焊縫必須進(jìn)行100%探傷檢測(cè)，探傷檢測(cè)比例如表6所示。

表6 焊縫無(wú)損探傷長(zhǎng)度占全長(zhǎng)百分?jǐn)?shù)

7)湊合節(jié)及上游段鋼管安裝完成，焊縫無(wú)損探傷檢查全部合格后，進(jìn)行混凝土回填澆筑。

5 結(jié)語(yǔ)

本文以金寨抽水蓄能電站項(xiàng)目為實(shí)踐基礎(chǔ)，對(duì)引水支洞高強(qiáng)鋼鋼管湊合節(jié)拼裝過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)的分析，該工程的湊合節(jié)拼裝完全符合設(shè)計(jì)要求，并安全順利完成。

該工程的實(shí)踐表明：采用在廠內(nèi)預(yù)制并加裝部分加勁環(huán)焊接的湊合節(jié)，對(duì)防止瓦片的扭曲和塑性變形有很好的效果，減少了安裝的困難，增加了工作效率，確保了鋼管湊合節(jié)的拼裝、焊接質(zhì)量，為今后抽水蓄能電站瓦片式湊合節(jié)拼裝﹑焊接提供參考。