劉迎帝

（甘肅省水利水電工程局有限責(zé)任公司，蘭州 730000）

一般來(lái)說(shuō)，倒虹吸工程和虹吸管工程非常相似，但是倒虹吸工程不用人為制造管內(nèi)的真空，所以應(yīng)用的場(chǎng)合更多。鋼管在倒虹吸工程中應(yīng)用的很多，具有很多的優(yōu)點(diǎn)，但是也有很多的缺點(diǎn)，比如受主鋼管變形影響導(dǎo)致接頭漏水，而且其耐久性差，對(duì)制作技術(shù)要求很高。因此，必須深入探究倒虹吸工程鋼管的制作和安裝施工技術(shù)，以促進(jìn)鋼管在倒虹吸工程得到更好的應(yīng)用，促進(jìn)倒虹吸技術(shù)的發(fā)展，更好地促進(jìn)我國(guó)的水利工程和建筑事業(yè)的發(fā)展。

1 工程概述

4#倒虹吸工程管道的壓力鋼管管材為Q355C，總共長(zhǎng)1718.33m；該倒虹吸工程管道的進(jìn)出口位置地形比較陡，整條管線位于熱狼溝內(nèi)，溝底橫跨河流；該倒虹吸工程管段的最大水頭為175m，選用的壓力鋼管的管徑為1600mm，管壁厚度為14mm；在壓力鋼管上還放置了加勁環(huán)和支撐環(huán)，它們的間距分別為2m 和8m；跨河采用支墩架空的方式，支墩間距為8m，支墩支座采用滑動(dòng)形式。

2 壓力鋼管的制作

下面將對(duì)倒虹吸工程壓力鋼管制作的幾個(gè)方面逐一進(jìn)行分析和介紹。

2.1 現(xiàn)場(chǎng)加工廠布置

該倒虹吸工程鋼管制作時(shí)，選擇了一塊60m×50m的場(chǎng)地并對(duì)其進(jìn)行平整化處理，隨后在其上鋪設(shè)一個(gè)30m×10m且δ=12mm的鋼制平臺(tái)，并在該鋼制平臺(tái)附近安裝刨邊機(jī)、埋弧焊機(jī)、卷板機(jī)和二保焊機(jī)。鋼制平臺(tái)和刨邊機(jī)的作用分別是加工制作壓力鋼管和下料。

2.2 壓力鋼管制作工藝流程

倒虹吸工程壓力鋼管制作的工藝流程如下：鋼板進(jìn)場(chǎng)并對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)收→下料（半自動(dòng)切割機(jī)火焰切割鋼材，刨邊機(jī)坡口刨邊）→卷管機(jī)卷管→焊接打底→埋弧焊接→（可控硅弧焊整流電焊機(jī)）汽保清根→埋弧焊接→二次卷管機(jī)圓管→4 米接管→二保焊打底→埋弧焊接→汽保清根→磨光機(jī)打磨→埋弧焊接→加勁環(huán)組對(duì)→手工焊接→成品驗(yàn)收。

2.3 壓力鋼管的制作工藝

倒虹吸工程壓力鋼管的制作工藝包括9 個(gè)方面：①鋼材的劃線工藝，在這個(gè)工藝中要把鋼板通過(guò)吊車運(yùn)送到下料平臺(tái)上，并嚴(yán)格按照倒虹吸工程的鋼管展開圖等有關(guān)的施工圖紙劃線下料；②鋼材的切割工藝，在這個(gè)工藝中，為了根據(jù)下料的劃線準(zhǔn)確地切割鋼板，需要利用半自動(dòng)切割機(jī)進(jìn)行切割作業(yè)；③鋼板的標(biāo)記和坡口的炮制工藝，在這個(gè)工藝中要用油漆對(duì)切割好的鋼材做好標(biāo)記工作，并保證該標(biāo)記是牢固的，在鋼材上要標(biāo)上管節(jié)標(biāo)號(hào)、鋼材的上下左右、水流的方向、鋼材的中心線等，需要用刨邊機(jī)對(duì)鋼材進(jìn)行坡口炮制；④鋼板的壓頭工藝，在這個(gè)工藝中，要利用壓頭機(jī)每隔50mm 對(duì)鋼材進(jìn)行壓頭作業(yè)并及時(shí)進(jìn)行樣本檢查；⑤鋼板的卷板工藝，在這個(gè)工藝中，要沿著鋼板延伸的方向利用三輥移動(dòng)式卷板機(jī)對(duì)鋼材進(jìn)行冷卷板作業(yè)并及時(shí)測(cè)量鋼材樣板的弧度；⑥縱縫組隊(duì)工藝，這個(gè)工藝需要在平臺(tái)上進(jìn)行，且要利用樣板等得到合適且符合要求的錯(cuò)邊、圓度等的鋼管，隨后要對(duì)這些鋼管進(jìn)行坡口的點(diǎn)焊作業(yè)；⑦縱縫、環(huán)縫焊接工藝，在這個(gè)工藝中，通常需要利用埋弧焊的方式進(jìn)行作業(yè)，焊接順序?yàn)槭紫葘?duì)正面坡口進(jìn)行焊接，然后利用碳弧氣刨清根后對(duì)背面進(jìn)行焊接；⑧鋼管的除銹和防腐工藝，這個(gè)工藝非常重要，能夠更好地保護(hù)鋼管，在這個(gè)工藝中要按照相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)鋼管的表面進(jìn)行涂裝；⑨管段的堆放工藝，在這個(gè)工藝中，必須根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙的位置對(duì)管段編號(hào)堆放[1]。

2.4 壓力鋼管的現(xiàn)場(chǎng)制作質(zhì)量控制

倒虹吸鋼材壓力鋼管的現(xiàn)場(chǎng)制作質(zhì)量控制主要包括10 個(gè)方面，下面將分別對(duì)這些方面進(jìn)行介紹和分析。

2.4.1 壓力鋼管主材料控制

必須對(duì)制作倒虹吸工程壓力鋼管的主材料按照工程設(shè)計(jì)圖紙的要求進(jìn)行入庫(kù)驗(yàn)收作業(yè)，使這些主材料的型號(hào)、規(guī)格和材質(zhì)能滿足倒虹吸工程的設(shè)計(jì)要求。在入庫(kù)驗(yàn)收作業(yè)的過(guò)程中，要出具性能實(shí)驗(yàn)報(bào)告和主材料的質(zhì)量證明材料，不能使用沒(méi)有合格證件的主材料。另外，為了更好地控制制作倒虹吸工程壓力鋼管主材料的質(zhì)量，必須進(jìn)行抽樣檢查。

2.4.2 劃線下料控制

首先，在倒虹吸工程鋼管加工之前，工程的相關(guān)施工人員必須開會(huì)討論所需要的技術(shù)、檢查倒虹吸工程的施工圖紙，還要保證該工程參與劃線作業(yè)的工作人員熟悉相應(yīng)的圖紙并掌握設(shè)計(jì)要求。隨后，要進(jìn)行劃線放料作業(yè)，一般要1 : 1 現(xiàn)場(chǎng)放樣，待放樣結(jié)束后，工程師和質(zhì)量有關(guān)的負(fù)責(zé)人員要及時(shí)校正大樣。大樣符合要求后，就能進(jìn)行劃線切割作業(yè)，在這個(gè)過(guò)程中，經(jīng)常利用半自動(dòng)切割機(jī)對(duì)鋼材進(jìn)行直線切割。

2.4.3 V型60°坡口控制

對(duì)于倒虹吸工程壓力鋼管的焊縫通常選擇V 型60°坡口，且這個(gè)坡口的誤差必須在±2mm 以內(nèi)。在這個(gè)過(guò)程中，往往需要利用刨邊機(jī)對(duì)坡口進(jìn)行炮制，待坡口炮制結(jié)束后才能對(duì)壓力鋼管進(jìn)行卷管作業(yè)[2]。

2.4.4 焊接控制

倒虹吸工程鋼管選擇V 型60°坡口焊接，焊接順序是先焊接正面后焊接壓力鋼管的反面。待鋼管正面焊接結(jié)束之后，必須先將焊縫背面清理干凈，然后才能利用V 型60°坡口焊接反面。

2.4.5 鋼管組隊(duì)卷制控制

對(duì)于倒虹吸工程鋼管進(jìn)行卷制作業(yè)時(shí)需要選取樣本的四分之一，并根據(jù)樣板及時(shí)對(duì)鋼制卷板進(jìn)行圓弧調(diào)整，卷制方向必須同鋼板壓延的方向一致。另外，由于壓力鋼管的直徑很大且長(zhǎng)度很長(zhǎng)，必須在鋼板卷制作業(yè)中注意安全，并且確保鋼板卷制時(shí)與橋吊緊密配合。需要注意的是，千萬(wàn)不能對(duì)鋼板橫向卷制，而且沒(méi)有橋吊時(shí)也不能卷制。

2.4.6 鋼管的弧圓度控制

待倒虹吸工程單節(jié)鋼管卷制結(jié)束，就需要進(jìn)行壓力鋼管的圓度校正作業(yè)。在圓度校正的過(guò)程中，需要保證測(cè)量的點(diǎn)數(shù)不少于8 個(gè)。待鋼管校正符合規(guī)范和要求后，就需要對(duì)壓力鋼管內(nèi)壁進(jìn)行“米”字形支撐，待支撐作業(yè)結(jié)束后，再焊接加勁環(huán)[3]。

2.4.7 成段管節(jié)的焊接控制

待倒虹吸工程單節(jié)鋼管制作全部完成，就需要進(jìn)行成段鋼管的焊接，一般需要將兩節(jié)或三節(jié)鋼管制作形成一段管段，該管段的長(zhǎng)度一般為4～6m，需要在平臺(tái)上進(jìn)行管段的對(duì)接作業(yè)，其中每?jī)蓚€(gè)管節(jié)間錯(cuò)臺(tái)≤3mm，焊接環(huán)縫選擇的還是V 型60°坡口，焊接順序也是先正面焊接，再進(jìn)行背面環(huán)縫的焊接。成段管節(jié)焊接完成之后，要對(duì)縱縫和環(huán)縫進(jìn)行檢查，一旦發(fā)現(xiàn)不合格或有損傷的焊段，要再次進(jìn)行焊接，待焊接全部符合規(guī)范時(shí)，再開始下一工序。

2.4.8 管段內(nèi)壁的除銹控制

待倒虹吸工程管段焊接完成，就需要對(duì)壓力鋼管內(nèi)壁進(jìn)行除銹作業(yè)。對(duì)壓力鋼管進(jìn)行除銹操作時(shí)有兩種方式，分別是人工除銹和噴砂除銹，無(wú)論采取的是哪種除銹方式都必須認(rèn)真處理，使鋼管內(nèi)壁具有良好的光潔度，待其達(dá)到Sa21/2 后，再進(jìn)行壓力鋼管內(nèi)壁的涂裝作業(yè)。

2.4.9 管段內(nèi)壁的涂裝控制

待倒虹吸工程管段除銹完成，就需要對(duì)壓力鋼管內(nèi)壁進(jìn)行涂裝作業(yè)。在涂裝作業(yè)過(guò)程中，必須遵守相應(yīng)的涂裝規(guī)范，且必須在鋼管除銹24h 之內(nèi)進(jìn)行鋼管的涂裝作業(yè)；在鋼管內(nèi)壁涂刷時(shí)要色調(diào)一致，杜絕起皺和溜掛問(wèn)題；另外，在鋼管環(huán)縫兩邊要各留出100～150mm 的區(qū)域不進(jìn)行涂裝作業(yè)，還要對(duì)此區(qū)域進(jìn)行良好的保護(hù)，避免生銹問(wèn)題的出現(xiàn)。

2.4.10 管段的堆放控制

待倒虹吸工程管段涂裝完成，表示管段的制作基本上也已經(jīng)完成，這時(shí)就需要對(duì)壓力鋼管進(jìn)行堆放作業(yè)，相關(guān)堆放人員要根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙的要求，對(duì)管段進(jìn)行標(biāo)號(hào)并將其堆放到正確的位置。需要注意的是，在壓力鋼管堆放的過(guò)程中，要依據(jù)安裝的順序?qū)⑵浞诸惗逊拧?/p>

3 壓力鋼管安裝施工方案和措施

3.1 施工方案

倒虹吸工程鋼管在加工廠進(jìn)行完集中坡口處理、噴砂除銹處理以及防腐處理，表明鋼管制作完成。隨后將倒虹吸工程鋼管運(yùn)送到安裝位置，進(jìn)行壓力鋼管的安裝作業(yè)。利用25T 汽車吊起吊壓力鋼管并下管，利用動(dòng)力電源對(duì)壓力鋼管進(jìn)行焊接，接下來(lái)為了避免因?yàn)閴毫︿摴艿臒崦浝淇s造成的鋼管破裂，則需要對(duì)壓力鋼管安裝伸縮節(jié)。

3.2 施工措施

3.2.1 施工準(zhǔn)備

在進(jìn)行倒虹吸工程鋼管安裝時(shí)，要提前做好安裝施工準(zhǔn)備工作，仔細(xì)檢查鋼管的基槽標(biāo)高，要認(rèn)真核查鎮(zhèn)支墩混凝土的質(zhì)量，待這兩方面完全合格后再進(jìn)行鋪設(shè)作業(yè)；在雨季進(jìn)行倒虹吸工程鋼管安裝時(shí)，要及時(shí)進(jìn)行排水處理；在鋼管安裝前，還必須進(jìn)行安全和技術(shù)交底。

3.2.2 鋼管防腐

在進(jìn)行倒虹吸工程鋼管安裝時(shí)，同樣要注意鋼管的防腐，必須對(duì)安裝場(chǎng)地的壓力鋼管進(jìn)行噴砂除銹作業(yè)；必須當(dāng)天對(duì)除銹合格的壓力鋼管進(jìn)行防腐操作，避免其因?yàn)槁端仍蛏P；必須對(duì)防腐處理的壓力鋼管吊運(yùn)放置，在此過(guò)程中堅(jiān)決不能破壞鋼管的防腐層。

3.2.3 鋼管運(yùn)輸和下管

在壓力鋼管用運(yùn)輸車運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)輸過(guò)程中，要將鋼管綁扎牢固并且不能破壞鋼管的防腐層；在壓力鋼管裝卸的過(guò)程中，要利用合適的吊具起吊鋼管，同樣為了不破壞鋼管的防腐層堅(jiān)決不能將吊繩直接放在管道上；盡量利用吊車將壓力鋼管放置在安裝施工的位置，不能通過(guò)滾動(dòng)任意下管；如果不小心造成鋼管防腐層損壞，則應(yīng)該及時(shí)進(jìn)行二次防腐處理。

3.2.4 焊口組對(duì)

在進(jìn)行倒虹吸工程鋼管焊口組隊(duì)的過(guò)程中，必須提前將鋼管內(nèi)的雜物打掃干凈，提前將鋼管坡口的銹跡等處理干凈并使其有一定的光澤度；要保證組隊(duì)的鋼管內(nèi)壁齊平且其錯(cuò)口值≤1mm；要保證鋼管間隙符合工程要求且其誤差≤2mm；要利用馬蹬對(duì)組合好的壓力鋼管支撐牢固，防止鋼管焊接時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)位。

3.2.5 鋼管焊接

在進(jìn)行倒虹吸工程鋼管焊接的過(guò)程中，安裝相關(guān)的焊工必須持有合格的特殊工種資格證及上崗證，方能在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)鋼管開始施焊；鋼管焊接材料的品種要與焊接方法相適應(yīng)，焊接時(shí)必須選用合格的材料，在運(yùn)輸以及存放鋼材的過(guò)程中必須相互依防潮，還要提前對(duì)鋼管進(jìn)行烘焙處理并將焊條放在保溫筒中隨取隨用；鋼管焊接時(shí)，管道內(nèi)不能有穿堂風(fēng)；不能在壓力鋼管水平和垂直處的應(yīng)力最大的地方進(jìn)行縱向焊縫；要選擇手工電弧焊焊接壓力鋼管的焊縫且需要兩名焊工對(duì)鋼管進(jìn)行對(duì)稱焊接以免焊接質(zhì)量差；待鋼管第一遍焊接結(jié)束后，要利用角磨機(jī)對(duì)鋼管焊縫進(jìn)行打磨并清理焊渣，隨后進(jìn)行后續(xù)的焊接工作；堅(jiān)決杜絕在焊接好的鋼管上焊接臨時(shí)支撐物或者點(diǎn)燃電?。讳摴芎附訒r(shí)溫度應(yīng)該在10～25℃之間，并且要保證長(zhǎng)管段閉合安裝；對(duì)于焊接合格的壓力鋼管要將其放在墊層砂上，還要避免管內(nèi)有機(jī)積物；對(duì)于直徑為DN2400 的壓力鋼管要利用雙面焊接的方法進(jìn)行焊接[4]。

3.3 鋼管安裝焊接質(zhì)量保證措施

對(duì)于保證倒虹吸鋼管安裝焊接質(zhì)量的措施有很多，下面將詳細(xì)進(jìn)行闡述：

1）將鋼管加工成型并運(yùn)到吊裝地點(diǎn)對(duì)接時(shí)，必須保證其壓力等級(jí)、材料以及質(zhì)量等符合工程要求；鋼管管節(jié)的表面要沒(méi)有銹蝕、斑疤等問(wèn)題；鋼管焊縫外觀要光順、均勻，不能有弧坑、裂紋等問(wèn)題，如表1 所示，焊縫外觀應(yīng)符合下表的規(guī)定。

表1 焊縫的外觀質(zhì)量表

2）對(duì)于管內(nèi)徑小于等于600mm 的焊縫卷管允許的偏差為±2mm，對(duì)于管內(nèi)徑＞600mm 的焊縫卷管允許的偏差為管內(nèi)徑的0.0035 倍；對(duì)于管內(nèi)徑＜600mm 的鋼管，其縱向焊縫的距離要＞300mm，對(duì)于管內(nèi)徑≥600mm 的鋼管焊縫的距離要＞100mm；對(duì)壓力鋼管管節(jié)測(cè)量標(biāo)號(hào)后才能進(jìn)行鋼管管道的安裝并選擇管內(nèi)徑相近的兩個(gè)管節(jié)進(jìn)行對(duì)接；要仔細(xì)檢查鋼管的防腐層，只有其防腐層沒(méi)有損害才能下管；鋼管管節(jié)焊接時(shí)選用的焊條必須干燥、質(zhì)量達(dá)標(biāo)且強(qiáng)度合適；

管節(jié)焊接時(shí)必須先修口且不能利用加熱法縮小間隙，電弧焊管端修口尺寸如表2 所示。

表2 電弧焊管端修口尺寸

3）鋼管對(duì)口時(shí)管口內(nèi)壁要齊平，錯(cuò)口的偏差要≤2mm；支架與壓力鋼管環(huán)向焊縫間的距離要≥100mm，壓力鋼管的直管部分環(huán)向焊縫間的距離要≥200mm，壓力鋼管不能存在十字形焊縫；在不同鋼管管節(jié)對(duì)口時(shí)，兩者之間的厚度差不能超過(guò)3mm；壓力鋼管上不能開方孔，且不能在短節(jié)、焊縫以及管件上開孔；直線鋼管管段不能用太短的短節(jié)拼接；在壓力鋼管焊接時(shí)，要保證其焊縫能夠自由伸縮且要使其焊口逐漸降溫；待壓力鋼管對(duì)口滿足規(guī)范才能進(jìn)行鋼管的電焊作業(yè)且鋼管點(diǎn)焊的長(zhǎng)度和間距要滿足表3 的規(guī)定。

表3 鋼管點(diǎn)焊的長(zhǎng)度和間距規(guī)定

要雙面焊接鋼管＞800mm 的鋼管；對(duì)于不滿足要求的焊縫，補(bǔ)焊的次數(shù)不能大于3 次；管道法蘭連接處要先進(jìn)行防腐處理再埋入土中[5]。

4 水壓試驗(yàn)及焊縫無(wú)損檢測(cè)

待倒虹吸工程鋼管焊接完成后要對(duì)整個(gè)鋼管管道水壓試驗(yàn)和焊縫超聲波進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，要保證倒虹吸鋼管質(zhì)量不得低于Ⅱ級(jí)。對(duì)于水壓試驗(yàn)以及超聲波檢測(cè)不合格的地方，要及時(shí)進(jìn)行處理。（現(xiàn)場(chǎng)返工處理，重新進(jìn)行檢測(cè)實(shí)驗(yàn)，直至合格）

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，倒虹吸工程鋼管的制作和安裝施工必須要保證每道工序都符合要求，必須要保證鋼管無(wú)滲水現(xiàn)象，必須要使其焊縫沒(méi)有破損，必須保證壓力鋼管的制作和安裝質(zhì)量。