压力钢管制作安装的质量控制.pdf

第 2 9卷 第 3 期 2 0 0 7年 3月 水利 电力机械 WAT ER CONS ERVANCY & ELE C I RI C P 0WER MACHI NERY V0 1 2 9 No 3 Ma r 2 0 0 7 压力钢管制作安装的质量控制 Q u a l i t y c o n t r o l o f t h e m a n u f a c t u r i n g a n d i n s t a l l a t i o n o f p r e s s u r e p i p e s 许建良 ( 福建省泉州市水利水电工程局， 福建 泉州3 6 2 0 1 1 ) 摘 要 ： 介绍 了山美水电站 1 ， 2水轮机上 、 下游连接 钢管的主材 、 辅材 的管理 、 放样 、 划线 、 坡 口加工和制作 安装 中的质量控 制要 点： 关键词 ： 水轮 机 ； 连接钢 管； 压力铜管制作与安装 ； 质 量控 制 中图分类号 ： T V 5 4 7 ， 2 文献标识码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 6 6 4 4 6 ( 2 0 0 7 ) 0 3 0 0 4 3 0 3 0 引言 山美水 电站 1 ， 2水轮机始建于 2 0世纪 6 0年 代末至 2 0世纪 7 0年代初 ， 经过 3 0多年的运行 ， 其 中 的主阀处于严重老化状态 ， 业主计划进 行更新改造 ， 泉州市水利水 电工程局承建其 中的压力钢管上 、 下 游连接段 的安装施工任务。该工程规模虽小 ， 但施 工技术难度较大， 且工程关 系到泉州市区居民的生 活用水 ， 工期短 ， 任务重 l 连接段压力钢管制作安装的基本条件和 要求 1 ， 2机主阀上、 下游连接 钢管为厂房里 的压 力钢管 ， 其受力状态较复杂 ， 如图 1 所示。水轮发电 机组开关时受交变应力作用 ， 故钢管 的制作 、 安装质 量对水 电站的安全运行至关重要 。根据 D L 5 0 1 7 9 3 压力钢管制造安装及验收规范 的规定 ， 属于一类 焊缝 的有钢管管壁纵缝 、 厂房内明管( 指不埋于混凝 土内的钢管) 环缝 、 凑合节合拢环缝 。该工程的连接 压力钢管既是厂房内明管， 又需 在有 限的长度进行 钢管凑合安装 ， 约束度必 然大， 故焊接质 量至关重 要 为了保证连接钢管质量 ， 在施工前要制定制造 安装工艺流程， 明确每一工序应注意 的问题 ； 在制造 安装过程 中， 要严格工艺纪律 ， 焊工要持证 上岗； 严 格控制钢材 、 焊材 、 下料坡 口加工的准确性 和钢管拼 装后坡 口间隙大小 ； 制定现场钢管环缝焊接和焊后 无损检测工艺及钢管防腐处理措施等。 图 1 1 ， 2机组技术改造 2 主材、 辅材的管理 2 1 为保证工程质量 ， 必须保证主材、 辅材的质量 认真审核施工 图纸 及其技术要求 ， 采购符合施 工 图纸要求的钢材 和要求的钢管规格 ， 并按 图样要 求数量足额采购( 一般直管损耗按 5 计 ， 锥管 、 岔管 按 1 5 计 ) 。为减少现场安装环缝数量 ， 降低施工成 本 ， 可根据施工图纸 中安装钢管的长度 、 市场供货的 钢板宽度 、 制作设备状况和现场安装条件选择适宜 的钢板规格。钢板的采购要选择信誉较好 的材料供 应商 ， 并对采购钢板查验是否有材质证书 、 是否附有 出厂编号的理化检验报告单原件 ， 对抄件 、 复印件也 要严格审查 ， 审查合格后归档备查。 该工程中的施工工程量较小 ， 施工 现场距福 建 省泉州市水利工程局制作场仅 6 0 k m左右， 考虑施工 收稿 日期 ： 2 0 0 61 2 3 0 作者简介 ： 许建 良( 1 9 7 1 一) ， 男 ， 福建上杭人 ， 福建省泉州市水利水 电工程局工程师 ， 从事金属结佝安装方面的工作 维普资讯 4 4 水利 电力机械 2 0 O 7年 3月 成本 、 运输成本等综合因素 ， 决定钢管制作在福建省 泉州市水利工程局 制作场制作 ， 然后将成品运 至安 装现场。 2 2 焊材的管理与控制 对于采购合格 的焊材 ， 要查验其是否有质量保 证书 、 理化检验报告 单， 使用期 限是否到期 ， 是保证 焊缝质量的前提。 合格 的焊材要按其规定进行妥善保管 ， 要制定 防潮湿 、 防曝晒、 防油污的管理措施 ， 并按不同的规 格 、 型号分门别类进行堆放 ， 做到领用方便 、 不杂乱。 根据多年的施工管理经验 ， 为杜绝焊条浪费现 象 ， 福建省泉州市水利工程局制定了一套焊条领用的 管理办法， 凡在现场发现焊条随意堆放 、 随意乱扔 、 焊 接剩余焊条头过长的浪费现象 ， 一经发现给予一定经 济处罚 ， 始终使焊条的管理处于有序控制状态。 3 钢管放样、 划线和下料 ( 1 ) 直( 钢) 管放样长度按钢管中径长度来控制 。 0 3 4 0 0 H 1 m1 6 m m直管放 样长度 L n =7 c 3 4 1 6= 1 0 7 3 1 7 n 硼， 考虑纵缝焊后横向收缩量 及纵缝对接 坡 口间隙 ， 按 1 0 7 3 0 H 1 m长度放样 0 3 4 0 0 H 1 m1 6 H 1 m 直钢管 ， 放样用的钢卷尺要送规定计量部门核验 ， 并 专人使用 ， 专人 保管 。为保证卷制后钢管纵缝拼装 质量 ， 必须控制钢板下料尺寸误差 ， 见表 1 。 表 1 钢板下料尺寸偏差值l ira 变径钢管的下料则按扇形展开大样来进行 ， 如 锥管 0 3 3 1 3 m m 0 3 1 8 6 H 1 m一6 0 0H 1 m的大样 图按 2 4 等分， 可用数学公式推导各点坐标放样， 或者借助 C A D作图法绘出各点的相对位置坐标 ， 然后在钢管 上划线放样。 ( 2 ) 钢管的划线 、 下料。因该工程采用氧 一乙炔 火焰进行下料加工， 切割加工余量可按 5 n 硼左右考 虑， 即可将切割线部位向外侧偏移 5 n 硼， 控制下料 精度 ， 保证切割边整齐光滑 ， 切割后将 割缝处熔渣 、 溅滴及飞边用磨光机清除干净。 4 焊缝坡 口形式 n N - r 4 1 焊缝坡 口形式 可根据焊接工艺要求来选定焊缝的坡 口形式和 尺寸 ， 为保证焊接质量 ， 厚板坡 口形式和尺寸的选择 至关重要 ， 该工程对 接焊缝 的坡 口形式要求 如图 2 所示 。 钝边高度；b根部间隙； 坡 lj 角度 图 2 对接焊缝坡 口形式 为保证焊接质量， 该工 程焊接坡 口尺寸控制见 表 2 。 表2 焊接坡口尺寸偏差值 尺寸名称 加工允许偏 差 根部 间隙 6 钝边高度 h 坡 口角度 。 06 4 2 Ah +2 5 0口 为氧气 一乙炔气体切割坡 口方便， 钝边高度取 0 ra m。若钢管纵缝开在钢管内侧 ， 因钢管卷制时， 内侧 坡 口角度变小， 故在钢板下料时， 切割坡口角度可适当 放大 ， 坡口切割线可按式 AL= t a n ( a 2 ) 计算。 - 生 板 厚 ； 坡 口切 割 长 芰 图 3 坡口线放样式 4 2 坡 口 j n - r 因套管段背面无法清根 ， 只能进行单面焊接。为 保证纵、 环缝的焊接质量， 采用单面焊双面成形技术。 故坡口 加工的精度尤其重要， 此段钢管的坡口 加工要 用刨边机进行加工， 并用角度样板控制角度误差。 5 压力钢管制作 5 1 直钢管的卷制 j n - r 用三辊对称式卷板机对 4 0 n 硼 2 4 O O n 硼 钢板 进行卷制 ， 卷制前先清除钢板表 面的杂物及坡 15 1 边 的切割熔渣等 ， 保证卷板方向与钢板压延方 向一致。 为保证钢板 2端的圆度 ， 卷板前要对钢板 2端预压 ， 压头长度最小为 1 52倍 的板厚。因拼接后纵缝 横向收缩 ， 使钢管焊后内陷 ， 故卷制时可采取反变形 维普资讯 第 2 9卷第 3 期 许 建良： 压力钢管制作安装的质量控制 4 5 预留收缩余量 0 4 m i D _ ， 钢板卷板弧度用弦长 1 m的 样板检验瓦片弧度 ， 并控制样板与瓦片间隙 2 m i D _ 。 卷板时 ， 为防止上辊压下太多 ， 出现钢板过卷现象 ， 可逐步下压 ， 直到卷制达到要求为止。卷制好后 ， 用 压板拼接纵缝 ， 使错边 、 错位符合规范要求 ， 然后进 行定位焊。定位焊长度大于 5 0m i D _ ， 间距 1 0 04 0 O IT II Y I ， 厚度小于焊缝高度 的一半， 吊离卷制成形的钢 管， 检查定位焊点质量 ， 清除焊渣 ， 在正 面进行第 1 层打底焊 ， 打 底焊用 0 3 2 m i D _ 、 E 5 0 1 5碱性 焊条焊 接 ， 焊接电流 ，按焊条直径 d进行选择 ， ， =( 3 0 6 0 ) d 。第 2层 、 第 3层填充层用 0 4 0 m i D _ 、 E 5 0 1 5碱 性焊条焊接 ， 焊接电流仍按焊条直径进行选择 ， = ( 3 0 6 0 ) d 。为保证焊缝美观 ， 正面盖面选择较小的 电流盖面 ， 正面盖面层焊完后用碳弧气刨背面清根 ， 将焊在清根侧 的定位焊缝金属清除 ， 然后用砂轮修 整刨槽 ， 反面盖面填充焊接 。若纵缝焊完后变形超 标可在反面用火焰矫正 ， 或再 次放人卷板机重新卷 制 ， 直到圆度符合规范要求为止。 套管段钢管因原 接钢管受当时技术条件 限制 ， 原钢管圆度经现场测量 ， 1 机组为 4 2 m i D _ ， 2机组 为 4 8 m i D _ ， 均大于 3 D 1 0 0 0的极 限偏差 ， 考虑安装方 便 ， 此段钢管制作时 ， 纵焊缝先 不焊接 ， 钢管直径卷 制小些 ， 纵缝位置搭接点焊牢固， 待拖人安装面时割 除焊点展开， 用千斤顶顶开拼接纵缝 。 5 2 变径钢管的卷制加工 变径钢管放样 、 下料材料损耗率大。理论分析 认为， 钢板分片越多 ， 损耗率越小 ， 但考虑纵缝焊接 人工 、 辅材消耗 、 施工规范等也不宜过多分片 ， 宜根 据现场材料适 当选择。 变径钢管用三辊对称卷板机卷制时， 可根据变 径钢管大小径差值升降上辊 ， 升降值可按三辊卷板 机性能理论计算 ， 然后在实 际卷制时调整。卷制变 径管前 ， 在钢板上预先划 出展开管母线 ， 卷制时， 大 直径端用人工进料 ， 使上辊 轴线始终与变径管作 出 的母线平行。 6 压力钢管安装 6 1 套入钢管的安装 卷制好 的套管在安装位置展开拼装纵缝 ， 所有 套管纵 、 环缝拼装完后 ， 检查拼装质量 、 坡 口间隙 ， 并 用砂轮机调整不合格的拼装间隙。因套管段受条件 限制， 背面无法进行清根 ， 对此段 的焊缝焊接要求较 高， 焊缝打底焊接尤为关键。为保证焊缝底部一次 成形 ， 采用严格的焊接规范和选择优 秀的焊工 进行 焊接尤为重要。为减少纵缝焊后变形 ， 先进行 环缝 焊接 ， 环缝焊接时， 可 由4名焊工在环缝 的 4个半 圆 同时向上部 、 分段退焊 、 跳焊 。采用相同的焊接工艺 参数 ( 见表 3 ) 同时起焊 ， 同时焊完 ， 以减小焊接应力 和 变形 表 3 安装 环缝的焊接工艺参数 环缝焊完后 ， 进行纵缝焊接， 其焊接参数参考环 缝参数 。 6 2 厂房明管段的安装 明管段的安装环缝可先进行打底焊接 ， 然后进 行第 2 、 第 3 层填充和盖面焊接 ， 亦 由 4名焊工对称 放焊， 正面焊完后 ， 背 面用碳弧气刨清根 ， 砂轮面修 磨后背面填充焊接。 6 3 凑合节的安装 凑合节安排在蝶阀下游侧 ， 安装前上 、 下游管 口 中心 、 高程必须严格控制 ， 拼装前可适当调整蝶阀的 伸缩量 ， 使凑合节处于长度增大状态， 以利钢管放人 就位， 然后再调整伸缩节