水电站压力管道施工技术方案.docx

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水电站压力管道施工技术方案

本标段压力钢管段包括126.916m主管段、3条岔管段、3条渐变段、7条小直管管

段和一条水平弯道段，其设计断面为圆形，内径由主管段2.8m渐变到1.3m,钢板厚度由18mn«变至12mm其支管共计4条，均接至各水轮机组蝶阀前，以备各机组引水发电,压力钢管段钢板采用Q345-C级16MM氐合金钢，主管段钢板用量为156.24t,岔管与支管段钢板共计用量为55.36t,其余加劲环、阻水环、岔管补强板及灌浆板另计。

第一节施工工艺及流程

根据本工程的特点，压力钢管段属于地下式埋管，首先进行压力钢管段和高压段洞室开挖，再进行高压段硅衬砌和灌浆，再进行压力管道的安装，因此流程示意图如下：

压力管道开挖1一^^高压隧洞开挖高压隧洞碎衬砌^高压隧洞回填灌浆

压力管道制作一

高压隧洞封堵碎—-回结与帷幕灌浆一L压力钢管安装--压力钢道回填灌浆第二节压力钢管段土建施工

压力钢管段施工主要包括：

土石方明挖和石方洞挖。

1.土石方明挖

土石方明挖严格按照施工图进行施工，施工中采取在现已开挖的厂区断面上进行开挖,开挖中采取至上而下的顺序结合人工与预裂爆爆的施工方法进行土石方开挖,石方钻爆中采取手风钻进行钻爆作业其钻头直径为040,挖掘机配合自卸车运输出渣，高边坡施工中，针对岩石稳定情况，可采取洞门喷锚施工工艺，限制边坡变形，以防产生危险。

2.石方洞挖

当洞门形成后,石方洞挖主要施工方法与高压引水洞缓平段施工方法一致，这里不再敖述。

第三节压力钢道制作

当洞挖施工开始后,我部准备开始对压力管道段进行制作由于本标段压力管道钢材用量少而且制作难度大焊接工艺复杂因此我部不准备建设压力钢管生产厂房,准备委托具有资质的厂家进行订作生产与安装，以节省成本和保证质量。

1.压力钢管委托生产要求

压力钢管委托制作条件我部准备在具有压力容器生产、制作、安装、焊接一级资的厂家中招标一家生产单位进行压力钢管的制作、安装、焊接工作。

并签订正式施工生产合同。

其委托厂家全方位履行钢管的制造、焊接、运输、安装、涂装、灌装及质量检验和验收等全部工作。

并且应指派持有上岗证的合格焊工和无损检测人员进行焊接、检验和评定工作。

2.压力钢管制作安装材料采购及质量控制

钢管制作和安装所需的钢材、焊接材料、连接件和涂装材料的每一批材料到货后须经监理工程师验收签认后，方准使用。

2.1钢板

（1）每批钢材入库验收时，应向监理工程师提交产品质量证明书，并接受监理工程师的检查，没有产品合格证件的钢材不得使用。

（2）所有钢板均由委托厂家质检部门负责进行抽样检验。

每批钢板抽样数量为2%且不少于2张，同一牌号、同一质量等级、同一炉罐号、同一品种、同一尺寸、同一热处理制成的钢板可列为一批，检验成果报送监理工程师。

（3）钢板按钢种、厚度分别存放，并作明显标识，存放时垫离地面平放，做好防雨雪、防污染和防腐蚀措施。

存放钢板的地面应平整坚实，地面垫方木或用水泥墩找平后再放钢板，钢板表面盖帆布保护。

2.2焊接材料

（1）焊接材料的品种应与母材材质和焊接方法相适应，通过抽样检验和焊接工艺试验，确认焊材满足施工质量要求后方可正式投入使用，并将抽样检验成果及产品质量证明书、使用说明书提交监理工程师。

（2）焊接材料存放和运输过程中，应密封防潮。

库房内室温不低氏，相对湿度不应高于70%并定时记录室温和相对湿度。

3.压力钢管段制作

3.1钢管制作工艺流程图见下图。

图3-1钢管制作工艺流程图

3.2钢管制作主要施工方法

3.2.1压力钢管主管制作

（1）下料、焊接坡口制备

1）下料:

将钢板平放于下料平台上，利用经过校验的钢盘尺和粉线进行划线，钢板划线满足表3-1的规定。

切割均采用半自动切割机进行，切割过程中注意监控切割机行走轨迹（特别是弯管、岔管）控制火焰能率和氧气纯度，以保证切割质量。

切割平台布置3组，形式如下图（图3-2）所示：

图3-2压力钢管下料、坡口示意图

2）坡口型式：

钢管制作、安装坡口按设计图纸规定执行。

设计要求纵缝、环缝对接坡口均采用对称Y'型600夹角2m鬲宽的清根HD呆护熔池埋弧焊缝形式；安装时采取人在管内安装台车上单面焊双面成型工艺。

坡口切割完后，用砂轮机将影响坡口质量的毛刺、缺口和表面的氧化皮磨掉。

切割或加工完后的坡口尺寸极限偏差符合图纸或GB985-8和GB986-8蜘样的规定。

3）直管环缝间距不小于500mm

4）相邻管节纵缝间距不小于板厚好倍，且不小于100mm

5）同一管节上相邻纵缝间距不小节00mm

6）根据设计图纸的要求切割灌浆孔和制备灌浆孔背板。

7）由于高强钢缺口部位具有裂纹敏感性放高强钢切割完毕后，应将所有部位的缺口打磨处理至圆滑过度。

所有板材加工后的边缘均不得有裂纹、夹层和夹渣等缺陷。

8）整体式及瓦片式凑合节均在每块瓦片长度方向预留0g200m除量，瓦片式凑合节在圆周方向预留50m除量。

坡口加工完毕立即涂刷无毒且不影响焊接性能和焊接质量的坡口防锈涂料两层。

在钢管外壁除锈后喷涂水泥浆，其内壁设计要求采用环氧沥青厚浆型防锈底漆两层和环氧沥青厚浆型防锈面漆两层。

表3-1钢板划线极限偏差

序号

项目

极限偏差

（mm）

序号

项目

极限偏差

（mm）

1

宽度、长度

±1

3

对应边相对差

1

2

对角线相对差

2

4

欠局

±0.5

（2）卷板

1）钢板卷制前，将压辐和钢板表面杂物清理干净，利用0t龙门吊将钢板放上三辑卷板机进行瓦片卷制。

卷制时严格控制钢板端部弧度，防止对圆后局部内凹或外凸，控制钢板中心与卷板机轴辐中心垂直度，防止瓦片扭曲。

2）同一种厚度的钢板尽量采用同样多的压延次数，确保钢板延伸率一致。

卷板时不允许锤击钢板及用火焰校正弧度。

3）卷板方向应与钢板的压延方向一致，岔管及锥管卷制前应在瓦片上明显标志出供卷板参照用的竖线。

4）瓦片卷制完毕后，将瓦片立放，用样板检查瓦片与样板间的弧度，每一块瓦片检查上、中、下三个部位。

卷制完毕后的瓦片对装前，需检查弧度及扭曲度,

如不符合要求，需修弧合格后再进行组圆。

5）瓦片卷制完毕后应双吊点均匀着力进行吊装，防止着力不平衡造成瓦片变形。

存放瓦片的地面应平整、坚实。

（3）对圆、大节组装

1）单节钢管对装和大节钢管组装均在用工字钢组成的“米”字形对圆平台上进行。

用精度较高的水准仪定期复测对圆平台顶面的不平度，控制衡物内。

对圆平台应全部可靠接地。

对圆及大组平台见下曲图3-3）:

2）对圆、大节组装主要用压缝器、拉紧器、楔子板等工具进行施工，不得直接锤击或用其它损坏钢板的器具进行校正。

钢管圆度用调圆架调整，调圆架结构文图

3-4:

3）用经过校验的钢盘尺、样板、钢板尺等检查钢管组装后的圆度（至少测两对直径）和两端管口周长、纵缝处弧度、管口平面度以及纵缝处错牙情况，无误后进行纵缝焊接，焊接完毕复测上述尺寸，无误后进行大节组装。

保证纵、环缝对口错边量小于规范规定值；管口平面度小^3mm管节实测周长与设计周长差小于土3D/100阻不大于±24mmfi邻管节周长差不大于10mm?

£误后对环缝作封底焊接，清根之后用30T臂吊翻身上滚焊台车进行焊接。

考虑该钢材的裂纹敏感性，在对圆和大节组装过程中，不允许在管壁焊接压缝器、拉紧器、楔子板等工具，必须设计专用工装来进行压缝。

4）直管大节组装重点控制直线度、环缝间隙以及环缝错牙情况；弯管大节组装通过吊锤球的办法，利用钢板尺测量环缝至锤线的距离来决定弯管角度的正确性，环缝至锤线的距离通过预先计算求得。

（4）加劲环安装

加劲环安装在单节钢管调圆、纵缝焊接后进行，预先在加劲环安装位置下部间距50—1000m的分别焊上托板，用龙门吊将单块加劲环吊装就位，利用门架、楔子板调整加劲环与管壁的间隙及垂直度。

组装时重点控制加劲环与管壁的间隙及垂直度，垂直度用角尺测量，加劲环、止水环的接头与钢管纵缝应错加0m时上。

加劲环、止水环与管壁的组合缝为双面连续焊缝。

（5）焊接

1）焊接工艺评定要求

进行焊接工艺评定是确保工程质量的一项重要措施在钢管制造前，根据图纸、技术条件、结构特点、施工条件及工艺过程进行焊接工艺评定，以解决在具体条件下实施合格焊接工艺的问题。

评定执行标准如L5017-93〈压力钢管制造安装及验收规范决

A.本工程选用与钢管主材相适应的焊接材料分别对高强钢、高强钢与低合金结构钢结合部位进行焊接工艺评定试验，试板厚度选择应符合规范要求并适用于本标所有压力钢管。

试板厚度适用于焊件母材厚度的范围如下：

低合金锢.75S〜1.58.高强钢适用范围0.75S〜1.0S（S为试板厚度）。

本工程采用的低合金结构钢为16MnRE力容器用钢，这种钢材在国内各大、中型电站中已经广泛应用，我部将委托生产厂家针对这种钢材作为压力钢管主材的焊接工艺进行评定。

B.对制造安装过程中要用到的坡口接头形式分别作出试板进行对接缝试验。

试焊的位置应能函盖现场作业中所有的焊接部位，评定的试件按施工图纸的要求作相应的预热、保温和焊后热处理。

对手工电弧焊，规范允许可以通过做难度最刈5度斜仰焊来涵盖其他焊接工位。

C.对接焊缝试板长度不小于800mn®度不小于300mm

D.在试板上打上试验程序、编号、钢印和焊接工艺标记。

试验前，制定试验程序和焊接工艺详细说明。

根据规范和设计技术文件要求，针对采用的钢板牌号、厚度、焊接方法、焊接材料牌号以及坡口型式，拟定包括坡口加工、组对、清理、预热温度、层间温度、后热温度、时间、焊接参数、焊接位置、焊接层数和道数、线能量范围、焊后消除应力热处理规范和全部检查、试验的项目和程序的评定方案报监理批准后执行。

E.作焊接工艺评定用的焊接设备和仪表处于正常工作状态，施焊者由理论水平和实际操作技能较高的焊工担任。

F.作评定用的钢材和焊接材料与钢管制作实际使用的钢材和焊接材料相同。

G对接接头试样机械评定项目、数量以及所有试件样坯的制备、试样尺寸、试样尺寸、试验方法、合格标准均SDL5017-9觊范执行。

H.试板焊接完毕，施工单位会同监理工程师按规范要求对试板焊缝全长进行外观检查和无损探伤检查，并进行力学性能试验。

试板力学性能试验、对接试板评定项目和数量、试验方法符合DL5017-93〈压力钢管制造安装及验收规范》的规定。

根据焊接工艺试验参数填写“焊接工艺评定报告”报送监理工程师审批，依据评定结果制定“焊接工艺规程”作为指导焊接生产的依据。

2）焊接工艺评定

根据本工程要用到的焊工工位特点，试板的焊接位置取难度最大觊5度斜仰焊工位。

每种接头取2组试板进行评定。

例：

试板规格为800X300X18,材质是Q345-噪Mn（氐合金钢，厚度1&14mm焊条选用CHE607或根据实验要求具体选择焊条），焊条烘焙2〜3h,温度为320-380C,焊接电流特性为直流反接。

坡口形式为对称Y型，Xt接间隙2mm焊前清扫好焊件上的油、水、锈及污物等，采用5层9道焊接，清根采用碳弧气刨。

1）焊接条件

A.参加压力钢管一、二类焊缝焊接的焊工必须持有与本标段压力钢管焊材种类、焊接方法与焊接位置相适应的合格证上岗，若持有合格证的焊工中断焊接工6个月以上者应重新进行考试。

岔管焊接的焊工必须进行专门的技术培训。

所有焊接压力钢管的焊工在业主的要求下，必须参加业主主持的现场考试，并须持有发包工程师颁发的上岗证才能上岗。

B.焊接材料按要求进行烘焙，烘焙温度应符合规范规定，焊条放在保温筒内随用随取。

焊条的重复烘焙次数不超过两次。

C.风速大于8m/s时和环境温度低于5C、相对湿度大于90须及雨天和雪天、露天施工采取有效措施（加保温棚和防风、防雨棚）后再进行施工。

防风棚如图5-4所示：

1放大

图3-5防风棚

D.焊前将坡口两侧各50〜100mm5围内的氧化皮、铁锈、油污及其它杂物清理干净，每一焊道焊完后清除干净焊渣后再施工。

E.施工前按照监理批准的焊接工艺评定