抽水蓄能电站压力钢管制造及安装技术探讨.docx

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1、仙游抽水蓄能压力钢管制造及安装技术探讨摘要福建仙游抽水蓄能电站是福建省内唯一i座抽水蓄能电站，也是国内第座完全自主设计、制造、安装、调试的抽水蓄能电站。本文主要介绍了福建仙游抽水蓄能电站压力钢管制造及安装工艺流程和技术要求，并描述了钢管加工厂的布置和组成，为新建电站提供参考借鉴。关键词抽水蓄能引水系统压力钢管制造安装1工程概况福建仙游抽水蓄能电站是福建省“十一五”重点规划项目，坐落于福建省仙游县，电站主体工程于2009年5月1日正式开工，首台机组于2013年4月4日投入商业运行，电站于2013年12月19日全面投产。电站工程枢纽建筑物主要有上水库、下水库、输水系统、地下厂房、开关站等，其中输水

2、系统由引水系统和尾水系统组成，引水系统中除4条高压支管采用钢衬外，其余洞段均采用钢筋混凝土衬砌。支管段钢管材料为600Mpa级钢材，加劲环、止推环、止水环和灌浆塞堵头材料为16MR,支管设计直径为3.8m2.3m,板材厚度为30mm54mm。钢管主要工程量：600Mpa级钢管制作、安装工程量共计1601to钢管防腐总量为内壁环氧沥清防锈漆11871m2,外壁水泥浆为13755m2o2场地布置根据电站提供的施工场地的地形、地貌以及供水、供电接口和钢管制作工程量以及制作月强度，设计布置钢管加工制造厂。生产区域布置瓦片存放场地和钢管装卸车场地、防腐车间、钢管制造平台以及生产办公区域等组成，如图1所示

3、。图1钢管加工厂场地布置钢管厂布置一间钢管制作钢结构厂房，厂房尺寸为16m（宽）90m（长）15m（高）,里面布置1台20t龙门吊、1台数控切割机、1台压头机、1台三辑卷板机、2个钢管纵缝焊接滚焊台车、1个钢管环缝焊接滚焊台车、2个组圆平台、2个加劲环焊接平台、1个大节组装平台。钢管加工厂位于进厂公路K4+300附近，占地面积约1万平方米。钢管厂承担全部压力钢管的单节制作、拼接及防腐任务。钢管加工厂按月最高生产强度80Ot进行布置。3钢管制造钢管制造工艺流程包括施工准备、钢板下料和坡口切割、钢板端头压制和钢板卷制、纵缝焊接、调圆、加劲环组装焊接等步序，其中施工准备包括材料检验和存放、人员配置、

4、场地布置、焊接工艺试验和评定、设备配置和调试等内容。(1)材料检验和存放每批钢板抽样数量为2%且不少于2张。发现有不合格者，再加倍，如此类推。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列为一批。钢板抽样检验项目应包括：表面检查，并按JB4730.6-2005作超声波探伤检查。合格标准为：低合金钢In级，高强钢级。为了保证钢板在存放过程中不产生变形、锈蚀，存放在设置有防雨棚的专用混凝土钢板平台上。防腐材料存放在远离动火施工作业区的专用库房里。焊接材料放置在专用库房里，存放时垫离地面。保证焊材库房的通风及干燥，相对湿度保持在70%以下、温度在5以上。库房里设置干湿

5、度计、温度计，由专人定时进行温度、相对湿度的记录及焊接材料的发放,(2)钢板下料和坡口切割为了保证钢板的下料精度，所有钢板均采用数控火焰切割机进行切割下料，坡口采用半自动切割机进行切割。 相邻管节的纵缝间距离应大于板厚的5倍，且不小于300mm；同一管节上相邻纵缝间距不应小于500mm；直管环缝间距不应小于500mmo 钢板坡口切割后，切割面的熔渣、毛刺应用砂轮磨去。切割时造成的坡口沟槽深度不应大于0.5mm,当在0.5mm2mm时，应进行砂轮打磨，当大于2mm时应按要求进行焊补后磨平。 切割质量和尺寸偏差应符合JB/T10045.3-1999、JB/T10045.4-1999的规定。 坡口加

6、工完毕后立即涂刷无毒，且不影响焊接性能和焊接质量的坡口防锈涂料。 钢板切割后用油漆分别标出钢管分段、分节、分块的编号、水流方向、水平和垂直中心线。(3)钢板端头压制和钢板卷制龙门吊与压头机配合进行钢板端头压制。在端头压制施工过程中，每次的下压量不能过大，要分次成型。预弯后钢板端头弧度用样板检查应达到设计要求。钢板端头压制完成后，用卷板机进行瓦片冷卷成型。卷制前将钢板表面已剥落的氧化皮和其它杂物清除干净。钢板卷制方向应和钢板压延方向一致，钢板经多次卷制，直至达到设计弧度。瓦片卷制成型后，以自由状态立于平台上，用样板检查弧度，样板弦长及样板与瓦片的极限间隙应符合表1的规定。表1样板弦长及样板与瓦片

7、的极限间隙序号钢管内径D(m)样板弦长(m)样板与瓦片的极限间隙(nun)12D51.02.0(4)纵缝焊接钢管的纵缝焊接在滚焊台车上进行，采用埋弧自动焊接。严格按照焊接工艺评定中确定的焊接参数进行焊前预热温度、层间温度、线能量、后热温度及后热时间的控制。具体焊接要求见第5节的焊接要求。(5)调圆、加劲环组装焊接钢管纵缝焊接完成后，吊到调圆平台，用调圆器进行调圆。钢管圆度达到要求后，进行加劲环的安装、焊接。加劲环与管壁角焊缝的焊接采用C02气体保护焊焊接，加劲环的对接焊缝采用手工电弧焊接，对接焊缝应与钢管纵缝错开IOOmnI以上。加劲环焊接施工。4钢管运输与安装钢管出厂单元为单节或大节(绝大多

8、数为大节钢管)，钢管装车任务由45t汽车吊来完成。钢管的运输路线：钢管厂一进厂公路一进厂交通洞-3#交通洞T安装工作面。钢管在制作时焊接4个吊耳，此吊耳用于钢管厂内装车和洞内卸车。钢管运输进洞后，利用4个吊点把钢管吊起约300mm,拖板车开离卸车位置，把运输台车用卷扬机拖至钢管正下方。钢管旋转90后，落于台车上，运输至洞中。钢管运输至安装位置后，使用安装在台车上的两个调圆器进行钢管管口的对装调整。安装调整过程中，利用在洞壁上的左、右、下中心三个理论点确定的一个平面作为基准面，以此平面来控制平段钢管的安装精度.钢管调整合格后，进行对称加固，沿圆周方向加固六个支撑。由于本工程钢管材料为600Mpa

9、级高强钢，所以需在管壁上焊接尺寸为16mmIOOmmX1OOmnI的垫板，把加固件焊接在垫板上。支撑件的垫板为16mmX200mmX200mm。现场钢管环缝焊接前，首先对钢管的位置和圆度进行校测，如安装偏差超出规范的规定，应及时的给予校正，校正时不得强行把钢管连接在一起，校正措施应报监理人批准后方可实施。校正后经监理人检查认可，才可以进行施焊。现场环缝采用手工焊焊接，除图样有规定外，应逐条焊接，不跳越焊接，不强行组装。定位焊后尽快进行焊接，每条焊缝应连续焊接完成，不得中断。管壁上不得随意焊接临时支撑或脚踏板等构件，不得在碎浇筑后再焊接环缝；环缝焊接严格按监理工程师批准的焊接工艺执行。需要焊后消

10、氧的焊缝按照焊接工艺评定结果和设计要求执行，用远红外电加热片加热并保温。环缝焊完后进行无损检测及缺陷处理。具体焊接工艺详见第5节的焊接要求。5钢管焊接工艺要求压力钢管制造和安装过程中存在四种焊接方法：纵缝焊接、厂内拼接环缝焊接、加劲环焊接和安装环缝焊接，钢管装配完成检查合格后，方准施焊。坡口尺寸及瓦片对接对口错位应符合规范要求，施焊前应将坡口及坡口两侧各10-2Omm范围内的毛刺、铁锈、油污、氧化皮等清除干净。每一层焊道焊完后也应及时清理、打磨。焊接工艺要求如下：(1)施焊前，应对主要部件的组装进行检查，有偏差时应及时予以校正。(2)焊接时，应严格按确定的焊接工艺实施，不得随意更改工艺参数。(

11、3)同一种钢材焊接，低合金钢和高强钢其焊缝金属的力学性能应与母材相当，且焊缝金属的抗拉强度不宜大于母材标准规定的抗拉强度上限值加30Nmm)异种钢材焊接时，应按强度低的一侧钢板选择焊接材料，按强度高的一侧钢板选择焊接工艺。(5)为尽量减少变形和收缩应力，在施焊前选定定位焊焊点和焊接顺序应从构件周围受约束较大的部位开始焊接，向约束较小的部位推进。(6)纵缝埋弧焊应在焊缝两端设引弧和熄弧用的助焊板，严禁在母材上引弧和熄弧，定位焊的引弧和熄弧应在坡口内进行，熄弧时应将弧坑填满。埋弧焊助焊板尺寸应大于等于50mm100mmo(7)多层焊的层间接头应错开，焊条电弧焊、C02气体保护焊的焊道接头应错开25

12、mm以上，见下图2所示。埋弧自动焊的焊道接头应错开IOOn1m以上，见下图3所示：第一层焊道图2焊条电弧焊、C02气体保护焊的焊道接头大于IOOtnI1第一层焊道第二层焊道图3埋弧自动焊的焊道接头(8)对于加劲环、止推环、阻水环与钢管管壁的全熔透的组合焊缝，除设计规定外，贴管壁侧允许角焊缝焊角为1/4环板高度，且不大于9mm。(9)每条焊缝应一次连续焊完，当因故中断焊接时，应采取防裂措施。在重新焊接前，应将表面清理干净，确认无裂纹后，方可按原工艺继续施焊。(U)纵缝埋弧焊在焊缝两端设置引弧板和熄弧板，引弧板和熄弧板清除时不得用锤击落，应用氧-乙快火焰或碳弧气刨切除，并用砂轮修磨成原坡口型式。(

13、12)双面焊接时，单侧焊接后应用碳弧气刨进行背面清根，将焊在清根侧的定位焊缝金属清除。清根后用砂轮修整刨槽，对高强钢应磨除渗碳层并认真检查，保证无缺陷。对需预热焊接的钢板，清根前应预热。(13)纵缝焊接过程中随时用样板检查与瓦片间隙，调整正反面的焊接顺序，以便控制焊接变形。厚板的焊接，每条缝应连续焊成，不宜中断。所有焊缝均应进行外观检查和超声波无损探伤，一类焊缝射线探伤抽查比例应达到40%,二类焊缝射线探伤抽查比例应达到40%,外观质量、超声波探伤和射线探伤应分别符合D15017-93.GB1134589和GB332387规范有关规定。6结束语仙游抽水蓄能电站是福建省首座开工的抽水蓄能电站，同

14、时是我国首家使用高水头、国产化机组的抽水蓄能电站。输水系统连接上、下水库，机组上游输水系统采用“一洞两机”布置，四条高压引水支管，尾水系统为“两机一洞”，4条尾水支管，2条尾水隧洞。电站输水隧道压力钢管制造和安装是电站建设的非常关键工艺工序，水电十六局机电制造安装分公司在规定的工期内顺利完成钢管的安装，为电站后期建设打下坚实的基石。承压设备无损检测JB4730.1.6-2005热切割气割质量和尺寸偏差JB/T10045.3-1999热切割等离子弧切割质量和尺寸偏差JB/T10045.4-1999压力钢管制造安装及验收规范D15017-93GB11345-89钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果的分级GB3323-87钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级