大內(nèi)徑輸水鋼管的制造工藝與質(zhì)量控制
來(lái)源：發(fā)布時(shí)間：2008-12-17 11:27:12
深圳市東部引水工程包括東部供水水源工程和供水網(wǎng)絡(luò)干線(xiàn)工程，總長(zhǎng)104.57km。近期引水11m3/s，遠(yuǎn)期可達(dá)30m3/s。大壩河倒虹吸工程是該項(xiàng)工程的一個(gè)重要組成部分，它采用了雙排壓力鋼管，內(nèi)徑3.1m，雙排管各長(zhǎng)832.9m。其中作為管橋的明管，管壁厚t＝30mm，雙排管各長(zhǎng)208.1m；埋地管管壁厚t=24mm，雙排管各長(zhǎng)624.8m。
直徑3.1m輸水鋼管的施工分兩個(gè)階段進(jìn)行，先在工廠(chǎng)加工制作成長(zhǎng)6m(t=24mm)或5.4m(t＝30mm)的管節(jié)，然后運(yùn)到工地進(jìn)行對(duì)接。
一、技術(shù)文件
施工圖紙、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)、現(xiàn)行的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
二、選材
鋼管用Q235鎮(zhèn)靜鋼。鋼板尺寸按長(zhǎng)寬雙定尺-24×9870×2050和-30×9870×1850訂貨。對(duì)到貨的鋼板要求牌號(hào)清晰、合格證齊全，并進(jìn)行了5%的檢查。
焊材：埋弧自動(dòng)焊的焊絲采用HO8A，焊接采用HJ431，手工焊焊條采用J427。
防腐材料：鋼管內(nèi)防腐采用鍍鋅鐵絲網(wǎng)水泥砂漿襯里；外防腐埋地管采用特加強(qiáng)級(jí)環(huán)氧煤瀝青涂料，明管采用STIC重防腐涂料。
三、鋼板的下料、卷板和組裝
1．鋼管制作的下料
鋼管縱縫和環(huán)繞坡口，設(shè)計(jì)采用“V”形和“U”形。根據(jù)施工單位現(xiàn)有加工設(shè)備的具體情況，經(jīng)設(shè)計(jì)單位同意，改為埋弧自動(dòng)焊對(duì)稱(chēng)“X”形，將工地手工焊接坡口改為”偏X”形——即環(huán)縫水平中心線(xiàn)以上外側(cè)和水平中心線(xiàn)以下內(nèi)側(cè)均開(kāi)大“V”形坡口，對(duì)應(yīng)相反方向開(kāi)小“V”型坡口(見(jiàn)圖)。
“偏X”坡口，便于先焊仰臉焊的小坡口，接著采用電弧氣刨正面清根，再焊上部大焊縫。
鋼板采用自動(dòng)火焰氣割槍切割，先割直邊，再加割坡口。切割氧氣壓力O.6MPa，乙炔氣壓力O.5MPa。然后使用高速角式磨光機(jī)，清除坡口內(nèi)的熔渣、毛刺、氧化鐵、磨光焊縫坡口。
2．卷板
卷板機(jī)的卷板能力為板厚25mm×板寬4000mm。
首先用卷板機(jī)壓出鋼板兩端頭的弧度，再卷中間部位。一般要卷碾4～5次，不斷用樣板檢查弧度，弧度合格后，點(diǎn)焊縱縫接口。
為了達(dá)到規(guī)范要求的圓度，當(dāng)每小節(jié)(t＝24mm長(zhǎng)度2000mm或t=30mm長(zhǎng)度1800mm)的接口縱縫焊完之后，再次套入卷板機(jī)進(jìn)行復(fù)卷，確保質(zhì)量合格。
3．管節(jié)的組裝
考慮工地起吊和運(yùn)輸能力，減少工地焊縫，將3個(gè)短節(jié)組裝成一個(gè)長(zhǎng)節(jié)，即壁厚24mm，長(zhǎng)度6000mm，重量11094kg；壁厚30mm，長(zhǎng)度5400m，重量12625kg。
組裝是在長(zhǎng)度7m的弧形轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)車(chē)上進(jìn)行的。控制相鄰管節(jié)縱縫錯(cuò)開(kāi)1800mm，組裝的焊縫錯(cuò)邊量縱縫控制在2mm以?xún)?nèi)，環(huán)縫不超過(guò)3mm，定位焊的長(zhǎng)度是每250mm焊50mm。
4．鋼管組裝后的檢驗(yàn)
經(jīng)檢查，管口平面性<2mm，圓度<3D‰=9mm，周長(zhǎng)＜3D‰=9mm，都達(dá)到了規(guī)范要求。
四、鋼管的焊接
1．首先進(jìn)行焊接工藝評(píng)定
以厚度30mm的鋼板作焊接工藝評(píng)定。鋼板材質(zhì)是Q235鎮(zhèn)靜鋼，采用自動(dòng)埋弧焊，焊絲牌號(hào)H08A，焊絲直徑5mm，焊劑牌號(hào)HJ431，環(huán)縫和縱縫均采用對(duì)接平焊，坡口型式是對(duì)稱(chēng)“X”形，一邊先開(kāi)坡口角60°，坡口深度8mm，鈍邊14mm，焊機(jī)為MZ-1-1000A自動(dòng)弧焊機(jī)，焊接電流900～950A，電弧電壓38V，焊接速度200～250mm/min。正面焊完后，背縫采用電弧氣刨清根，再行焊接。焊縫經(jīng)外觀(guān)檢查和內(nèi)部無(wú)損檢測(cè)，均達(dá)一類(lèi)焊縫標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)械性能試驗(yàn)結(jié)果符合GB700-88要求。
2．鋼管的焊接
埋地鋼管：材質(zhì)Q235、厚度t＝24mm。焊接參數(shù)為電壓36V、電流850～900A、速度35mm/min。
焊接順序：每個(gè)小節(jié)長(zhǎng)度2m，縱縫內(nèi)側(cè)先開(kāi)60°坡口，深度6mm，焊件固定后，由焊機(jī)臂伸縮，進(jìn)行自動(dòng)焊接；縱縫外側(cè)用電弧氣刨，開(kāi)60°坡口，深度6mm，清根到底，再用高速角式磨光機(jī)清除熔渣、毛刺和受熱層，進(jìn)行自動(dòng)焊接。
將3個(gè)小節(jié)拼起來(lái)為1個(gè)大節(jié)，長(zhǎng)度為6m。先焊內(nèi)側(cè)，后焊外側(cè)。方向同上。所不同的是，這時(shí)鋼管放在滾焊臺(tái)車(chē)上，作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，而裝在焊臂上的焊機(jī)作送絲焊接。
明管的焊接：管材用Q235，厚度t=30mm。嚴(yán)格按照焊接工藝評(píng)定報(bào)告中所確定的焊接電特性執(zhí)行，電壓38V，電流900～950A，速度200～250mm/min。
3．鋼管焊縫的質(zhì)量檢查
焊縫的外觀(guān)檢查：根據(jù)DL/T5017-93鋼管制造安裝及驗(yàn)收規(guī)范，對(duì)工廠(chǎng)內(nèi)焊接的縱縫和環(huán)縫，屬于一類(lèi)和二類(lèi)焊縫，重點(diǎn)檢查有無(wú)裂紋、氣孔、未焊滿(mǎn)、表面灰渣等缺陷，經(jīng)檢查達(dá)不到規(guī)范要求的，必須進(jìn)行處理。
焊縫內(nèi)部的無(wú)損檢測(cè)：由于該管道在供水工程中屬于特大型鋼管，特別是厚度t=30mm的鋼管是作為管橋使用的，既要承受內(nèi)水壓力，又要負(fù)擔(dān)由鋼管自重和水體形成的彎矩，所以對(duì)焊接的質(zhì)量要求特別高。對(duì)于管橋用的t=30mm厚的鋼管，其縱縫和環(huán)縫均屬于一類(lèi)焊縫，要求進(jìn)行100%的X光射線(xiàn)拍片檢查和100%的超聲波探傷檢查；而對(duì)厚度t=24mm的埋地鋼管，縱縫屬于一類(lèi)焊接，進(jìn)行20%的X光拍片檢查和50%的超聲波探傷檢查。X光射線(xiàn)探傷儀型號(hào)為XXH-3005，超聲波探傷儀型號(hào)為CTS-22。
五、鋼管的防腐
1．埋地管外防腐
噴丸除銹：除銹按Sa2.5控制，采用噴鋼丸除銹，金屬表面全部露出銀白色金屬光澤，粗糙度為40～70μm。
噴涂防腐層：特加強(qiáng)級(jí)環(huán)氧煤瀝青防腐，即底漆1道，面龐5道，中間夾4層環(huán)氧玻璃絲布，厚度達(dá)到0.9～1mm，涂每層漆的間隔時(shí)間以涂上的漆干燥達(dá)不粘手為準(zhǔn)。
質(zhì)量檢查：外觀(guān)檢查：漆表面均勻、平滑、無(wú)流掛、無(wú)泡、無(wú)折皺。使用測(cè)厚儀，抽檢5%，全部測(cè)點(diǎn)要達(dá)到設(shè)計(jì)厚度，否則，補(bǔ)漆加厚。用5000V電火花針孔檢漏儀，進(jìn)行針孔和絕緣檢查，以不打火花為合格。附著力檢查，將防腐層切三角口，用力進(jìn)行撕拉，應(yīng)不易拉起；若被拉起來(lái)，但第一層底漆必須附著在鋼管金屬表面上，這樣才算合格。
2．明管的外防腐
采用STIC重防腐涂料。
噴丸除銹：同埋地管除銹。
噴涂防腐涂料：當(dāng)除銹合格，采用無(wú)氣高壓噴槍?zhuān)瑖姷谝粚蛹t色底漆，待漆干不粘手，再?lài)姷诙赖�，漆膜厚度達(dá)到300μm。
油漆的檢驗(yàn)：外觀(guān)檢查，同埋地管厚度測(cè)量采用磁性測(cè)厚儀進(jìn)行測(cè)量，漆膜總厚度應(yīng)達(dá)600μm以上。
3．鋼管的內(nèi)防腐
埋地管和明管的內(nèi)防腐，均采用掛鍍鋅鐵絲網(wǎng)，噴涂抗壓強(qiáng)度不小于30N/mm2的水泥砂漿襯里。其水泥砂漿配合比是，水：水泥：砂子＝22：200：270；采用生活用水；#525硅酸鹽水泥；堅(jiān)硬、潔凈、級(jí)配良好的天然砂，含泥量小于2%最大粒徑小于1.2mm。
除銹：在鋼管安裝、焊接、回填覆土、豎向變位等驗(yàn)收合格后，用鋼絲輪刷徹底清除管道內(nèi)部的浮銹、氧化皮、焊渣、油污等。
梆扎鍍鋅鐵絲網(wǎng)：鋪設(shè)直徑3mm鐵絲網(wǎng)，網(wǎng)格尺寸50mm×50mm，網(wǎng)片間隔10mm，鋼管底部弧長(zhǎng)1380mm范圍內(nèi)不鋪設(shè)鐵絲網(wǎng)，以便于噴涂小車(chē)行走；鐵絲網(wǎng)與管壁之間墊直徑φ6、長(zhǎng)7mm的Q235鋼筋，點(diǎn)焊連接，間距350mm，鋼管內(nèi)壁距鐵絲表面9mm。
機(jī)械噴涂水泥砂漿：分兩層噴涂，第一層噴10～12mm厚，第二層噴8～10mm，確保刮磨平整光滑。
養(yǎng)護(hù)：一段鋼管?chē)娡客戤�，立即封堵所有通氣孔，使管�?nèi)保持濕潤(rùn)，進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。
檢查驗(yàn)收：測(cè)量防腐厚度、表面平整度，檢查是否有裂紋、空鼓現(xiàn)象，水泥漿抗壓強(qiáng)度要達(dá)到30N/m㎡，對(duì)超標(biāo)部位要進(jìn)行處理使之達(dá)到規(guī)范要求。
六、整條鋼管水壓試驗(yàn)
根據(jù)設(shè)計(jì)要求：試驗(yàn)壓力為0.481MPa，滲水要求全長(zhǎng)827m不大于2.41/min。2000年4月，進(jìn)行了打壓后滲漏降壓和打壓后放水降壓試驗(yàn)，結(jié)果兩根鋼管滲水量分別為0.1051/min和0.281/min，符合設(shè)計(jì)要求。
倒虹吸鋼管從設(shè)計(jì)到制造安裝，都嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，克服了鋼管制作和施工安裝的種種技術(shù)難題，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)。通過(guò)質(zhì)量驗(yàn)收，單元工程優(yōu)良品率為96%，達(dá)到了較滿(mǎn)意的效果，為工程的安全運(yùn)行打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
