压力钢管制造工艺大纲

压力钢管制造工艺大纲

1.概述

向家坝水电站右岸坝后厂房电站引水钢管采用坝后钢衬钢筋混凝土背管的布置型式，进

水口事故闸门后经方圆渐变段断面变为直径为9.21n的圆形，渐变段末端后约Im处即为钢管

起始端，从进水口至伸缩节室末端，9:1011「机引水管线长度分别为194.5爪217.1m.

230.8m。含厂房内与蜗壳相接段在内,2、10,11,机压力钢管分别长185.572m、208.244m、

221.912nu钢管直径9.20m,管内最大流速为8.00m/s,背管外包钢筋混凝土强度等级为C30,

混凝土最小厚度为1m。斜管段高程301.80m以前采用Q345R钢材，厚度为24~32廊，斜管段

中部以下管节选用610MPa级别07MnCrMoVR高强钢材，厚度为32、46nlm。钢管采用加劲环抗

外压,加劲环材质为Q345-C,环高200mm,厚20mm,间距1250mm。在每条引水管道末端、

上副厂房上游边墙处设1伸缩节，内径为9.20m。

引水压力钢管金属结构主要工程量见表l-lo

表1-1引水压力钢管制造与安装工程量表

项目

项目名称单位工程量备注

编号

1Q345R(24~32mm厚)制安t1082.0

207MfiCrMoVR(32"46|11„,厚)制安L3718.5

3Q345-C(20mm厚)制安t495.7

4波纹管伸缩节（内径9.2m）安装套3发包人提供，单套重量约901

5压力钢管外壁及附件涂装m224300

2

6压力钢管内壁涂装m17670

7。50排水钢管（壁厚3.5mm）m80钢管阻水环排水管

8L100X8等边角钢m95

压力钢管制造工程量约为5400t,制造工期19个月，高峰期月制造强度为450t（约34

节钢管）。压力钢管分节按照1.3〜2.5m/节进行分节，最大单节重28t（不含内支撑、吊具等

重量）总共划分265节钢管，加上3个伸缩节（单个总重901）,总共268节制造单元。其

中9#压力钢管共81节，10#压力钢管89节，11#压力钢管布置95节，每条引水压力钢管布

置1个伸缩节。每节由三块瓦片组成，加劲环每道按12个瓣片组成考虑。

2.压力钢管制造准备工作

2.1钢管厂改扩建

2.1.1压力钢管厂布置于莲花池金属结构加工厂内，压力钢管厂改扩建从2013年9月中下

旬开始，2013年11月底初步完成改扩建并小批量投料生产，12月中旬开始钢管的大规模生

产，于2015年6月底全部完成钢管制造任务。

2.1.2改扩建主要在20t龙门吊和50t龙门吊的工作区域内。见《压力钢管厂平面布置图

XJB-YBG-ZZ-0B、《压力钢管厂供电平面布置图XJB-YBG-ZZ-02》。

①20t龙门吊工作区域主要承担钢板堆放、检验、下料、坡口打磨、卷板工作。钢管瓦

片卷制完成后通过平板汽车凭运到50t龙门吊下卸车组圆。该区域需要增加的主要设备及工

装有半自动切割机五台、数正切割机一台、卷板机一台、13mxi1m下料平台一个。为增加

201龙门吊工作范围，其轨道向办公室方向延长5m。

②5（）t龙门吊工作区域主要主要承担瓦片堆放、钢管组圆、焊接、摞节组拼、防腐等工

作。该区域需要增加的主要设备及工装有361龙门吊（与50［龙门吊共轨）一台、组圆（摞

节）焊接税平台9个（视后期钢管制造和临时存放要求可将平台增加到14个、该增加的平

台工位已经预留）、新增14mX14.7m活动工棚一个、改造现有活动工棚二个、12mxi2m

防腐车间二座、101防腐拖运台车二台、埋弧自动焊设备2〜3套、钢管翻身地坑。

③钢管厂用电总负荷约为1015KW,厂区原来布置有一台800KVA变压器，该台变压器

还给连花池其他单位供电，为此需要增加一台630〜800KVA的变压器。

④改扩建项目清单见表2-lo

表2—1改扩建项目清单

序号项目名称规格数量工程量备注

―-20t门机工作区域

1碎浇筑

1.1地坪90m3

1.2数控切割机轨道碎C2514.5m5.8m3

1.3卷板机基础开挖1项450m5

1.4卷板机基础诠C251项300m3

1.520t门机基础开挖1项5.6m3

1.6201门机轨道碎C251项4.6m3

2下料平台制造11inX13m1项12t

3数控切割机下料平台6mX14m1项5.8t

4卷板机安装1项1项

5活动工棚14mX17.5m1个10.364t

620t门机轨道安装43kg5对米10m

7活动工棚轨道38kg36m36m

二50t门机工作区域

1活动工棚14mX17.5m1个10,3641

2活动工棚轨道38kg30对米60m

3组圆平台9组

3.1组圆平台硅浇筑12m3

3.2组圆平台型钢O.5t

4防腐车间2座

4.1基础开挖244m3

4.2基础硅及轨道碎8m3

43轨道43kg46对米92m利1日

4.4运输台车2台lOt

4.5房建12mX12m2座288m2

5埋弧自动焊

5.1焊接设备2套

5.2滚焊台车80t2台

5.3活动焊接台车含防雨棚1套lOt

5.3轨道安装38kg12对米24米

5.4土石方开挖500m3

5.5碎浇筑C2590m3

6其他

6.1围墙拆建40m

6.2大门llm1项1Im

6.3电气系统1项

6.4201及50t龙门吊轨道修理1项

6.5龙门吊安装3611分

2.2技术准备

2.2.1技术部门收到压力钢管施工设计图纸后，首先由项目总工程师组织相关技术人员进行

技术性审图和工艺性审图，并根据审图结果编制审图记录。如审图发现有疑问，报送监理，

根据返回意见以书面形式相应修改工艺文件。

2.2.2由技术人员编制《工艺大纲》、《材料需用量计划》、《外协外购件清单》和《检验

试验计划》，以及《零件工艺卡》、《组圆工艺卡》、《焊接方案（工艺卡）》、《无损检

测工艺方案（规程）》、《防腐工艺方案（规程）》等工艺文件，报送监理审批后，作为压

力钢管制造作业指导文件。

2.3原材料检验

2.3.1压力钢管板材

①钢管钢板以三块瓦片组圆的尺寸定尺交货。每批钢材入库验收时，应向监理人提交产

品质量证明书，并接受监理人的检查，没有产品合格证件的钢材不得投料使用。对进厂所有

钢板进行抽样检验，每批钢板抽样数量，Q345R、Q345c钢板为2%,且不少于2张，610Mpa

级别高强钢板为10%,必要时根据监理人的指令随机抽样，增加附加检验量。

②外观检查：逐张检验钢板表面质量，不允许有气泡、结疤、裂纹、拉裂、折叠、夹杂

和压入氧化皮等。钢板不得有分层，切边钢板的边缘不得有锯齿形凸凹。并应符合DL"5017

-2007附录A中的现行有关标准和设计文件中的有关规定。

③外形尺寸检查：逐张检验钢板尺寸、外形，其允许偏差应符合GB/T709的有关规定.

Q345R及610MPa级钢板厚度不允许负偏差，其正偏差按照GB/T709单轧钢板的厚度允许

偏差中C类进行控制。Q345c厚度偏差按GB/T709单凡钢板的厚度允许偏差中N类进行控

制。

④探伤检查：探伤检查应按JB"4730.3标准进行探伤。合格标准为：碳素钢和低合金

钢应符合in级，高强钢应符合n级。

⑤机械性能及化学分析：每批钢板的检验项目、取样方法及试验方法应符合表2—2的

规定。在钢管厂内按试验要求切割试板送有资质的检验单位进行检验。

表2-2机械性能及化学分析试验方法

序号检验项目取样方法试验方法

1化学分析GB222GB223

2拉伸GB228GB6397

3冷弯GB232

4常温冲击GB2975GB2106

5低温冲击GB4159

6高温拉伸GB4338

2.3.2焊接材料

①焊接钢管的全部焊接闿料的化学成分、机械性能和扩散氢含量等各项指标均应符合现

行国家标准规定，并具有出厂质量证明书，否则不得在钢管制造中使用。

②承包人应按监理人的指示，对焊接材料进行抽样检验，并将检验报告及产品质量证明

书、使用说明书提交监理人。

③焊材应根据生产计划分批订货，不得使用有锈的、药皮受潮的焊丝与焊条。焊接材料

在存放和运输过程中，应密封防潮。焊材入库前要进行外观检查，查验出厂日期、出厂合格

质量证明。焊材应存放在专门的焊材仓库内（库内通风应良好，室温不应低于5℃,相对湿

度不应高于70%）,并定时记录室温和相对湿度。

2.3.3涂装材料

①钢管外壁防腐采用无机改性水泥砂浆，干膜厚度应不小于300um；钢管内壁、位于

伸缩节室的明管外壁（下游侧延长500mm）及弹性垫层范围内钢管上半圆（上游侧延长500mm）

为涂料防腐（颜色为黄色），防腐涂料为厚浆型无溶剂超强耐磨环氧漆，漆膜总厚度应不小

于800um,并按涂料生产厂家提供的涂装工艺涂装。

②每批到货的涂料应附有制造厂的产品质量证明书和使用说明书。说明书内容应包括涂

料特性、配比、使用设备、干硬时间、再涂时间、养护、运输和保管办法等。到货涂料应按

监理人的指示进行抽样检验合格后方可使用。

3.下料、瓦片卷制

压力钢管瓦片制作工艺流程见下图3-lo

图3—1瓦片制作工艺流程图

3.1排料、划线

3.1.1材质确认与复验

钢板投料前，下料人员应根据材料入库检验单，下料工艺卡对待下料钢板的材质，外形

尺寸等进行确认。

3.1.2钢板划线

①钢板划线采用人工划线，划线后的标记应符合DL5017的规定。钢板划线的极限偏差

应符合表3—1规定。

②弯管、直管为一张钢板下一块瓦片，划线时划出下料线和检查线，下料线是下料切割

的依据（下料线应清晰），检查线校核整个下料过程是否正确，检查线对弯管瓦片尤为重要。

③钢管瓦片排料及划线时，还应符合下列要求：

A.相邻管节纵缝间距应大于板厚的5倍，且不小于3（）0mm：

B.同一管节上相邻纵缝间距不应小于500mmo

C.钢管纵缝与钢管横断面的水平轴线和垂直轴线的夹角大于10°,相应弧线距离大于

850mm。

D.与伸缩节和蜗壳相邻的管节纵缝错缝应满足规范要求，制造过程中应与伸缩节和蜗

壳制造厂家保持联系。

表3—1划线极限偏差

序号项目极限偏差（mm）

1宽度和K度±1

2对角线相对差2

3对应边相对差1

4矢高（曲线部分）±0.5

④钢板划线后用钢印、油漆和冲眼分别标出钢管分段、分节、分块的编号、水流方向、

水平和垂直中心线、坡口角度以及切割线等符号；高强钢严禁用锯或凿子、钢印作标记，不

得在卷板外侧表面打冲眼，在卷板内侧表面用于校核划线准确性和卷板后的外侧表面允许有

深度不大于0.5mm冲眼标记。

⑤凑合节的钢管不能提前进行划线、下料，应根据与其相邻的管节安装后的实测成果进

行分析计算，确定其制作尺寸后再进行划线、下料及制造工作。

3.2下料、坡口加工

①划线合格后的钢板采用半自切割机或数控切割机进行下料，纵缝和环缝（直线部分）

坡口用数控切割机或半自动切割机切割；环缝曲线坡匚采用改造的半自动切割机切割。

②切割面的溶渣、毛刺和由于切割造成的缺口采用砂轮修整，并将淬硬层磨除。所有钢

板加工后的边缘不得有裂纹、夹层和夹渣等缺陷。

③切割后坡口尺寸极限偏差应符合GB985—88《气焊、电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的

基本型式与尺寸》、GB986-88《埋弧焊焊缝坡口的基本型式与尺寸》，具体坡口型式由焊

接工艺评定确定。坡口加工完毕应按有关规定立即涂刷无机富锌底漆以防坡口生锈。

④加劲环采用数控切割机下料，内弧尺寸作为控制指标，外弧尺寸作为参考指标，具体

排料图报监理批准后执行。

3.3瓦片卷制

①坡口加工检查合格后，方可用8OX3OO()mm卷板机进行瓦片卷制，卷制方向应和钢板

压延方向一致。钢板在卷制过程中，随时用弦长2.0m的样板对钢板弧度进行检查，样板与

瓦片间隙＜3.0mm。

②卷板时不得锤击钢板，应防止在钢板上出现任何痕迹。610MPa级高强度钢卷板后，

严禁用火焰校正弧度。

③对附着在钢板表面的氧化皮，在卷制过程中随时进行清扫，避免钢板在卷制过程中产

生压痕、凹坑等现象。

3.4瓦片检验

瓦片卷制成型后，以自由状态立于平台上，用弦长2.0m样板检查弧度，样板与瓦片间

的极限间隙小于3.0mmo

4.钢管组圆、焊接、调圆

压力钢管管节组焊工艺流程见下图4-1o

4.1组圆

4.1.1用于钢管组圆用的平台，由9个混凝土支墩组成，支墩基础加以夯实，其顶部埋件设

有铁板，9个支墩组成的平面，其平面度Wlmm,并且定期检查、调整，保证钢管管口平面

度的要求。组圆和摞节平台暂定布置9个，其中3个用于摞节也可用于组圆，根据制造需要

可以在5()t龙门吊下再增设5个。

4.1.2将组成管节的三张瓦片立于组圆平台上，利用自制专门的拉对、压缝工装进行组圆，

纵缝间隙边调整边定位，最后一条纵缝的调整应满足设计周长要求，同时检查各项钢管的技

术指标。钢管组圆后测量钢管两端管口的周长，同时测量纵缝合缝的间隙宽度，待纵缝焊接

完成后，再测量一次两端口的周长，其偏差满足设计(或规范)的要求。

4.1.3为组装、运输和安装需要，在钢管管节上加焊和拆除卡具、吊耳等附加物时，应注意

不伤及母材，焊接部位应保证起吊时钢管不受损伤和产生过大的局部应力。

4.2焊接

4.2.1钢管组圆后，检测纵缝合缝处的弧度，根据检测结果，制定出防止焊接变形的焊接工

艺。手工焊纵缝长度超过1m以上的焊缝采用从中央反向分段退步焊法，以减少焊接变形。

整个焊接过程应严格遵循经审定的焊接工艺规程，纵缝焊接时随时用弧度样板检查纵缝处的

变形情况。

4.2.2焊接完成后，对焊缝表面进行外观检查。检测比例按设计和规范执行，无损检测整个

过程遵照己经批准的《无损检测工艺方案（规程）》和有关规范规定。

4.2.3纵缝的焊接采用现弧自动焊或者气体保护焊，具体焊接工艺按《焊接方案（工艺卡）》

的规定执行。

图4一1压力钢管管节组焊工艺流程

4.3调圆

4.3.1纵缝焊接完毕，对棱角度不符和要求的纵缝用专用棱角度矫正架进行机械矫正，使纵

缝全长范围内棱角变形（内凹或外凸值）不超过DL5017-2007的规定。禁止使用火焰法矫正

纵缝棱角度。

4.3.2棱角度矫正合格后，用头部带有液压千斤顶的米字调圆工装进行调圆，合格后用内支

撑全部顶紧，不得松动。钢管调圆各项指标应符合表4—1要求：

表4—1钢管允许偏差

序号项目允许偏差（mm）备注

1管口平面度3

2周长与设计周长差±24

3相邻管节周长差W10

4纵缝对口错边量2任意厚度

板厚W30mm时,错边W3mm；30mm<

5环缝对口错边量

板厚W大于60mm时，板厚10%。

6纵缝处弧度W6.0样板弦长1200mm

7钢管圆度27.60每端管口至少测两对直径

8轴线长度±5.0

5,装焊加劲环、支腿、吊耳等附件

5.1加劲环组焊

5.1.1加劲环、阻水环、止推环（统称加劲环），加劲环由若干片组成，下料用数控切割机

切害I」，加劲环的内圈弧度用2m样板抽查，间隙不大于3mm,与钢管外壁的局部间隙W3mm,

以免焊接引起管壁局部变形，加劲环组装的极限偏差符合表5—1要求。

表5-1加劲环组装的极限偏差

序号项目极限偏差备注

1加劲环与管壁垂直度W5mm

2加劲环组成平面与管轴线垂直度2mm

3相邻两环的间距偏差±30

5.1.2加劲环与管壁角焊缝的焊接采用手工焊焊接或半自动焊，对接缝采用手工电弧焊；加

劲环的对接焊缝与钢管纵缝错开200mm以上。

5.1.3在加劲环与管壁的连接焊缝（贴角或组合角焊缝）和钢管纵缝交叉处，应在加劲环内

弧侧开半径50mm的避缝孔。

5.1.4加劲环上的避缝孔、排气孔焊缝端头应封闭焊接。

5.2支腿、吊耳

根据现场安装的需要，由安装作业指导书确定支腿和吊耳的布置部位和形式，在加劲环

焊接过程中同时焊接吊耳。

6.钢管摞节

6.1钢管单节验收合格后，视工地安装情况，按每2节在钢管厂摞节平台摞节组装成一个吊

装单元，环缝手工焊打底一道后翻身吊到滚焊台车上进行埋弧自动焊，或者在摞节平台上手

工电弧焊焊接环缝。

6.2钢管摞节前测量相邻管口周长值，计算出对口错边量。环缝压缝采用旋转式后缝工装，

保证环缝的组对间隙及错边量。环缝的组对间隙W4mm,环缝对口错边量：板厚工30mm时，

错边W3mm；30mme板厚W大于60mm时,板厚的10%且不大于6mm。相邻管节纵缝间距不

小于300mmo

6.3摞节环缝的焊接采用埋弧自动焊或者手工焊，具体焊接工艺按《焊接方案（工艺卡）》

的规定执行。

6.4焊接完成后，对焊缝表面进行外观检查。检测比例按设计和规范执行，无损检测整个过

程遵照已经批准的《无损检测工艺方案（规程）》和有关规范规定。

6.5探伤检测合格后进行防腐涂装，防腐工艺按《防腐施工方案》的规定执行。

6.6摞节钢管允许偏差见表6—4

表6—1摞节钢管允许偏差

序号项目允许偏差（mm）备注

1管口平面度3

2周长与设计周长差±24

3相邻管节周长差<10

板厚W30mm时，错边W3mm；30mm<

4环缝对口错边量

板厚W大于60mm时，板厚10%。

5钢管圆度27.60每端管口至少测两对直径

6轴线长度±5.0

7.钢管焊接

7.1钢管焊接方式

①钢管管节纵缝焊接采用二种焊接方式

A.富氮气体(80%Ar+20%C02)保护实芯焊丝熔化极半自动或自动焊接方式，电源采用

脉冲IGBT逆变电源。

B.埋弧自动焊。

②钢管加劲环焊接采用二种焊接方式

A.C02气体保护实芯焊丝(或药芯焊丝)熔化极自动或半自动焊接方式，电源为脉冲

IGBT逆变电源。

B.手工电弧焊。

③钢管摞节组装环缝焊接三种焊接方式

A.主要采用埋弧自动焊接。

B.富氮气体(80%Ar+20%C02)保护实芯焊丝熔化极半自动或自动焊接方式，电源采用

脉冲IGBT逆变电源。

C.手工电弧焊。

7.2压力钢管焊接前应做焊接工艺评定并根据工艺评定编制《焊接方案(工艺卡)》。已经

有焊接工艺评定的可以用于焊接方案的编制，但必须报监理审核批准。

7.2.1焊接工艺评定报告内容如下：焊接程序、材料标准、焊缝设计、焊接位置、焊材牌号

及规格、焊接工艺参数、焊缝层道布置、电力特性、技术措施、预热温度、焊后热处理。

7.2.2焊接工艺应包括以下内容：

(1)材料标准、焊接规范及焊接的厚度范围；

(2)焊接位置和焊缝设干(包括坡口型式、尺寸和加工方法等)：

(3)焊接材料的型号、性能，熔敷金属的主要成份，烘焙及保温措施等；

(4)焊接顺序，焊接层数和道数；

(5)电力特性：

(6)定位焊要求和控制变形的措施；

(7)预热、后热和焊后热处理；

(8)焊接工艺试验(包括同种钢材之间和异种钢材之间的焊接工艺试验)；

(9)消除焊缝应力的方法及工艺；

(10)焊接工作环境要求；

(11)质量检验的方法及标准；

(12)监理人认为需要提交的其它内容。

7.3生产性施焊

7.3.1凡属以下钢板品种的管壁纵缝，应作产品焊接试板：

A.钢板厚度为24mm、28mm及32mm的Q345R级钢板；

B,厚度为32mm、36mm、38mm及46mm的610MPa级高强钢。

7.3.2上述类别的钢板，应每种厚度作两块产品焊接试板。试板尺寸、试件数量及试验项目

与焊接工艺评定的规定相同。

7.3.3试板须在纵缝的延长部位与管壁同时施焊，试板的厚度和焊接工艺须与管壁相同，可

以延长试板长度而不设助焊板。

7.4焊缝检验

7.4.1焊缝分类

①一类焊缝：包括所有主要受力焊缝，例如：钢管管壁纵缝；主厂房内钢管段环缝；

预留环缝；

②二类焊缝：包括较次要的受力焊缝，例如：不属于一类焊缝的其他钢管管壁环缝；加

劲环及阻水环的对接焊缝；阻水环与管壁的角焊缝。

③三类焊缝：包括受力很小的其他次要焊缝。

7.4.2所有焊缝均应按DL5017的规定进行外观检查。

7.4.307MnCrMoVR无损探伤应在焊接完成24h以后进行，Q345R无损探伤不受此限制。

7.4.4无损检测应编制《无损探伤方案(工艺卡)》并报监理人批准。

7.4.5TOFT探伤按JB/T473()及TGPS.J70《金属结构及机电设备超声衍射时差检验标

准》标准评定；超声波探伤按GB113454的标准评定，一类焊缝BI级为合格，二类焊

缝BH级为合格。

7.4.6焊缝内部缺陷探伤采用超声波探伤、TOFT探伤，焊缝无损探伤检测百分比应不

少于招标文件技术条款中19.4.5.3条中第(5)项的规定。当采用超声波探伤时，应记录缺

陷波形备查。抽查部位应按监理人的指示选择在容易产生缺陷的部位，并应抽查到每个焊工

的施焊部位。焊缝无损探伤抽(复)查率见表7—1。

7.4.7缺陷的处理和焊补

①焊缝内部或表面发现有裂纹时，应进行分析，找出原因，制订措施后，方可焊补。

②焊缝内部缺陷应用碳弧气刨或砂轮将缺陷清除并用砂轮修磨成便于焊接的凹槽，

焊补前要认真检查。如缺陷为裂纹，则应用磁粉或渗透探伤，确认裂纹已经消除，方可

焊补。

③当焊补的焊缝需要预热、后热时，则应按规定进行预热和后热。

④返修后的焊缝，应用超声波探伤复查，同一部位的返修次数不宜超过2