王光军

(中国水利水电建设工程建设管理(咨询)公司，北京 100024)

1 工程概况

金寨抽水蓄能电站属于大Ⅰ型一等工程，主要由上水库，输水系统，地下厂房系统，地面开关站及下水库建筑物组成。本工程压力钢管按安装部位由引水中平洞钢管、引水下斜井钢管、引水下平洞钢管、引水钢岔管、引水支洞钢管及尾水支洞钢管组成，压力钢管材质主要为Q345R、B610CF、B780CF。其中引水支洞钢管瓦片式凑合节采用材质B780CF、厚δ38 mm的钢板，管径D4 m。

2 凑合节制作

针对金寨抽水蓄能电站引水支洞高强钢钢管上游进口钢岔管和下游出口钢管为始装定位节，上下游钢管相向安装，以瓦片式凑合节进行凑合；其引水支洞钢板材料为B780CF，制作完成的瓦片存放过程易发生扭曲变形，瓦片运输由凑合节相邻管节背入变形量大，造成现场拼装难度大的现象。针对瓦片安装难度大的特点，本文介绍一些瓦片制造拼装时采取的技术措施，来保证瓦片式凑合节安装质量。

2.1 凑合节划线和下料

1)凑合节由2个相等宽度(径向)、长度(轴向)瓦片组成。

2)凑合节瓦片宽度(径向)和长度(轴向)切割余量应大于设计标准瓦片200 mm。

3)按设计要求划出瓦片宽度(径向)纵缝切割标志线，并打出样冲眼。

4)切割及焊缝坡口采用数控切割机进行加工，并将切割表面熔渣、毛刺、淬硬层和过热组织等用砂轮机磨除。

2.2 凑合节瓦片卷制

1)采用压头机(卷板机)对瓦片纵缝两侧(径向)板头进行压制，在压头过程中，为保证钢板圆弧精度，采用压头样板来反复校验钢板压制后的两端圆弧尺寸，直至压制合格后，沿瓦片宽度(径向)纵缝切割标志线，切除纵缝两侧(径向)200 mm余量，并切出X型坡口。

2)在卷板机上采用多次卷制成形，卷板方向和钢板压制方向一致，卷制直至合格为止，保证瓦片圆弧卷制精度。

3)卷板前或卷制过程中，应将钢板表面已剥离的氧化皮和其他杂物清除干净。

4)成型后将凑合节瓦片以自由状态立于车间内钢平台上，用相匹配的样板检查瓦片的弧度，任何部位的接触间隙应符合规范要求。

2.3 凑合节瓦片组对

2.3.1 凑合节瓦片组圆

1)采用水准仪对瓦片组圆平台进行调平，且焊接牢固；在瓦片组圆平台上划好组圆管节的内径圆周线，并在内径圆周线内侧焊接12个等距圆头挡块。

2)将钢管凑合节2个瓦片放置在组圆平台内径圆周线圆头挡块外侧，在其瓦片外侧适当位置焊接与内侧挡块相对应的挡块，利用斜铁或千斤顶调整下管口圆度，使钢管凑合节瓦片内径圆度符合设计及规范要求，并保证其下管口平面度符合规范要求。

3)采用自制的八爪内支撑千斤顶调整瓦片组圆上管口内径圆度，使瓦片组圆上管口内径圆度符合设计要求，并保证其上管口平面度应符合规范要求。

4)检查瓦片组圆调整后，瓦片组圆上下管口实测周长差和纵缝处的孤度、对口径向错边量及间隙应符合规范要求。

5)瓦片组圆尺寸检查合格后，按焊接工艺要求进行瓦片组圆纵缝定位焊，两纵缝不进行正式焊接。

2.3.2 凑合节加劲环安装

为防止凑合节瓦片存放、运输过程中发生扭曲变形，在瓦片组圆完毕后安装加劲环进行焊接固定。

1)按图纸设计要求在瓦片组圆外壁上划出两道加劲环的定位线，并以瓦片上、下、左、右标志线为中心，确定加劲环串浆孔位置，使两道加劲环上串浆孔相对应在一条直线上，以便安装排水系统角钢，然后进行组对，其加劲环对接焊缝与瓦片组圆纵缝错开300 mm以上。

2)瓦片凑合节安装加劲环的垂直度、间隙和两道加劲环间距偏差应符合规范要求。

3)在加劲环与瓦片组圆纵缝交叉处，加劲环内弧侧开半径25～50 mm的避缝孔。

4)加劲环的避缝孔、串通孔与瓦片组圆外壁连接处焊缝端头应封闭焊接。

5)加劲环组对完成后进行贴角焊接，且在瓦片组圆两纵缝300～500 mm处不进行加劲环贴角焊接，待瓦片凑合安装就位后再进行焊接。

2.4 凑合节瓦片防腐及存放

1)凑合节瓦片纵缝及加劲环未焊接处进行富锌底漆防腐处理，其他部位进行正式整体防腐。

2)防腐完成的凑合节采用立式存放，防止存放过久造成瓦片扭曲变形，待运输安装时切除组圆瓦片纵缝定位焊，分解成2个瓦片进行运输。

3 凑合节运输安装

3.1 钢管运输及安装顺序

1)先将厂房侧下游出口始装节钢管运输就位，同时再安装其他1～2节钢管调整加固定位，测量厂房侧始装节钢管口质量满足要求后，钢管定位段安装焊缝无损探伤合格后，进行混凝土浇筑。

3)凑合节下游侧钢管段安装焊缝无损探伤合格后，进行混凝土浇筑至距离凑合节下游侧管口0.5 m，混凝土等强合格后，将分解的瓦片由凑合节上游相邻管节背入，其他钢管逐节运输到位，整个凑合节上游侧钢管存放偏向下游侧0.5 m处，给钢岔管安装调整预留空间。

4)钢岔管以始装节运输安装就位满足要求后，混凝土浇筑钢岔管下半部约2/3高度混凝土，预留钢管外施工通道，同时距上、下管口处预留0.5 m不浇筑混凝土。

5)钢岔管混凝土浇筑等强合格后，逐节安装钢岔管下游侧所有钢管至凑合节，上游侧钢管安装位置满足要求后(见表1)，检查合格后逐节进行焊接，并安装钢管外排水系统。

表1 钢管安装中心极限偏差

3.2 钢管安装辅助设施布置

根据安装需要，布置卷扬机3台、80 t天锚一个(其中最大件为钢岔管63 t)、地锚若干。其中JM10卷扬机为卸车用卷扬机；2台JM5卷扬机分别为牵引卷扬机及后方拖拽保护卷扬机。

3.2.1 运输轨道布置

为从根本上分析青少年自我价值观及道德判断能力与价值观之间的关系，本文以某地部分高中生及大学生为主要研究对象，以此提升研究结果的准确性和全面性。

高压支管洞内运输轨道型号采用可焊接的24 kg钢轨，间距2 m。铺设位置包括：1#、2#引水下平洞之间的5#施工支洞部位，5#支洞上游侧至厂房侧钢管末端，包下平段、直管段全部(包括1#﹑2#﹑3#﹑4#支洞)。

3.2.2 运输台车布置

自制钢管洞内运输台车，材料采用钢管制造边角余量钢板及部分型钢，车轮采用双轮缘可转向车轮，车轮可进行360°旋转变向。运输前进行全段模型运输试验，保证运输通道尺寸满足钢管运输需求。

3.2.3 锚点布置

在5#施工支洞与2#引水下平洞交叉处设置1组卸车天锚。在各洞室拐点设置转向地锚、侧锚或牵引地锚，滑轮组、钢丝绳等布置已完成，钢管运输台车的牵引及转向，满足钢管运输要求。

3.3 凑合节拼装

1)凑合节上下游钢管严格控制中心偏差，与凑合节相接的2节钢管的中心偏差控制在5 mm内。

2)以管口8等分量测凑合节上、下游管口之间的距离，分配到2个瓦片上，每个瓦片分配4个测量数据进行现场轴向划线切割，并加工出焊接坡口。

3)在凑合节上、下游相邻钢管内壁上部安装2根10#支撑工字钢，配合千斤顶、手拉葫芦对已切割完成的下半部分凑合节瓦片确定位置后进行组对安装，靠下游侧环缝采用钢拉板进行错位焊接加固，保证环缝处于自由收缩状态；上半部分凑合节瓦片拼装采用同样的方法进行组对纵缝和环缝。

4)凑合节瓦片组对纵缝、环缝对口错边量、间隙和瓦片纵缝位置应符合规范要求，如表2～表4所示。

表2 瓦片组对纵缝、环缝对口错边量

表3 瓦片组对纵缝、环缝对口间隙

表4 瓦片组对相邻管节纵缝距离

4 凑合节焊缝焊接

4.1 凑合节纵缝焊接

1)采用角磨机清除凑合节纵缝两侧规定范围内的氧化皮、铁锈、油污或其他杂物并露出金属光泽面后，同时对2条纵缝进行加温至80℃～100℃以上。

2)安装纵缝采用手工电弧焊，由考试合格的4名焊工进行对称焊接，焊接过程严格按照焊接工艺评定确定的焊接参数进行定位焊及正式焊接，焊接参数如表5所示。

表5 B780CF/B780CF环缝手工电弧焊焊接工艺参数表

3)纵缝焊接完成后进行后热处理，后热温度为150℃～200℃保温1 h。

4.2 凑合节环缝焊接

1)采用角磨机清除凑合节下游侧环缝两侧规定范围内的氧化皮、铁锈、油污或其他杂物露出金属光泽面后，并对环缝进行加温至80℃～100℃以上。

2)钢管环缝焊接采用多层多道、对称、分段退步的焊接工艺，焊接人员分2～3班连续施焊，每班安排6名焊工，焊接过程严格按照焊接工艺评定确定的焊接参数进行定位焊及正式焊接。

3)环缝焊接完成后进行后热处理，后热温度为150℃～200℃保温1 h。

4)凑合节下游侧环缝与上游侧环缝焊接方式相同，由于凑合节上下游钢管均已固定完成，焊接过程中必须严格控制焊接速度，采用对焊缝打磨的方式消除焊缝内部应力防止冷裂纹产生。

5)凑合节纵缝﹑环缝焊接完成后，严格按焊接工艺规程要求组对﹑焊接凑合节瓦片加劲环。

6)凑合节纵缝﹑上下游环缝均为一类焊缝必须进行100%探伤检测，探伤检测比例如表6所示。

表6 焊缝无损探伤长度占全长百分数

7)凑合节及上游段钢管安装完成，焊缝无损探伤检查全部合格后，进行混凝土回填浇筑。

5 结语

本文以金寨抽水蓄能电站项目为实践基础，对引水支洞高强钢钢管凑合节拼装过程进行了详细的分析，该工程的凑合节拼装完全符合设计要求，并安全顺利完成。

该工程的实践表明：采用在厂内预制并加装部分加劲环焊接的凑合节，对防止瓦片的扭曲和塑性变形有很好的效果，减少了安装的困难，增加了工作效率，确保了钢管凑合节的拼装、焊接质量，为今后抽水蓄能电站瓦片式凑合节拼装﹑焊接提供参考。