论文部分内容阅读
【摘要】：东升水电站工程中的引水管道采用岔管结构形式。由于岔管形体复杂，展开轨迹难以描述，计算机技术是解决水电站引水管道中应用最广泛的肋梁系岔管结构下料的一种行之有效的方法。 这些技术研究和运用，有力地保证了施工质量和施工进度，在实践中取得了很好的效果。
【关键词】：计算机制造岔管
中图分类号：G623文献标识码： A
前言
东升水电站位于黑龙江省东南部牡丹江市东宁县东宁镇西绥芬河干流上约20km处电站总装机容量33MW（4台×8MW+1台×1MW）。
压力管道由压力主管、分岔管、压力支管三部分组成。压力管道总长125m，其中压力主管长77.5m，压力主管直径6m,采用16mm厚钢板衬砌，外部回填80cm混凝土衬砌。分岔管一设在桩号3+558.50处，采用卜型分岔，分出一条小机支管，支管管径1m，中心线高程114.38m，采用50cm钢筋混凝土衬砌，内加8mm厚钢板衬砌。分岔管二设在桩号3+570处，分岔角60°，分岔管二～分岔管四均采用80cm钢筋混凝土衬砌，内加24mm厚钢板衬砌，分岔管二～分岔管四分出的四条支管均接入电站厂房，支管中心线高程117.34m。四条支管总长度为108.11m，采用60cm钢筋混凝土衬砌，内加12mm厚钢板衬砌，钢板材质均为16Mn钢。
1..场地布置
在钢管厂内设置有25t汽车起重机，16t平板货车。在起重机覆盖范围内浇筑了10m*45m的混凝土地坪。
在岔管组装地坪浇筑混凝土时，其表面应尽可能光滑。为使岔管组装焊接顺利进行，设置了一个10*10*8m的临时雨棚。岔管总装、焊接和专门的加工制作支撑台由水平框架和弧形支座两部分组成，以保证岔管在架台上组装后各管节处于同一水平。
现场施工交通利用土建施工公路。施工用电与土建施工公用一台变压器，以满足岔管的制造用电。
2.岔管的制造方案
2.1技术准备
在钢管制造过程中，按照设计图纸要求绘制详细的施工作业图纸，编制钢管零件加工艺、材料采购计划表、焊接工艺评定方法、工装设计方案、焊接工艺规程、无损检测工艺、防腐施工工艺、加工运输计划、编制总进度计划等报监理认可后，作为压力钢管制造作业的指导文件。
岔管的全部焊接均为手工焊，采用超低氢J507焊条，直径为3.2mm、4.0mm，要求焊缝在焊态下具有接近于钢板的机械性能和化学成分、与16Mn钢相匹配，附件的焊接采用与主管相同的焊条及工艺，焊条的烘陪、保温、贮存、保管符合焊条使用说明书的要求。
2.2岔管制造工藝设计
根据图纸要求，压力钢管制造分节长度为2.0m。岔管段制作分为1个主管、2个支管、一块月牙肋加强梁，在压力钢管加工厂内进行整体组拼，待各拼装尺寸符合施工图纸及规范要求后，整体运输至施工现场进行拼装焊接。
压力钢管的弧型边坡口采用火焰切割，人工打磨成形；直边坡口采用铣边机械铣削成形。压力钢管出厂前应装配内支撑。
压力钢管在车间防腐时应用使用无尘、洁净、干燥、有棱角的铁砂喷射处理钢板表面，喷射用的压缩空气应经过过滤，除去油水。使用高压无气喷漆机喷涂油漆。
2.3压力钢管的制造方法及技木措施
2.3.1计算展开
根据图纸给出分段图用计算机作展开图计算，以岔管A为代表编号。即A1～A17分块情况详见图1、图2
2.3.2平台放样
铺设面积足够大的钢板平台，每节管节都必须整体划在展开图上，划出分块、坡口、中心线和各种附件的焊接位置。以CA-5管节为例，展开图如图3
图3CA-5 管节分三块瓦片展开图
2.3.3模纸的制作
模纸的材料为白色透明的塑料厚膜，厚约0.3mm，与钢材有相同的热膨胀系数，将塑料膜纸平铺在已画好的平台上，用多块磁铁压紧，将图形画在塑料厚膜上，剪除后即为车间下料的样板。放样后的样纸应小心卷起保管。
将模纸用多块磁铁压紧在钢板上，照样画描于钢板上。 钢板切割及开坡口均使用高精度氧气切割,用卷制成形。
2.3.4岔管组装
单节管在地面对圆，调整焊缝的间隙、错牙。对圆后调整其椭圆度，并安装内支撑。
岔管组装以φ3.0m及φ4.8m的主支管管口为基准，调整各管节的同心度，组装完后进行总体尺寸检查。
2.3.5岔管本体焊接。
焊接方法的选择：钢管的纵缝、工厂内的环缝(变径管、弯管的环缝、加劲环等的角焊缝除外)均采用埋弧自动焊焊接，其它焊接采用手工电弧焊和CO2气体保护焊。现场安装焊接采用手工电弧焊。
所有焊接的点焊在组装检验合格后方能进行，以确保整体质量；采用在外部全体焊接一层焊缝来代替点焊。代替点焊的焊缝在外部焊缝正式焊接前用碳弧气刨清根，同时进行内支撑的制造组装点焊。
坡口设计：为减少焊接变形，岔管的全部纵向，环向焊缝均采用不对称的X型手工焊坡口，管壳与肋板的连接焊缝为不对称的K型坡口，切焊缝坡口角度随管壳与肋板的交角变化而变化。
焊接顺序：先纵缝，后环缝；先岔管附近的中心部位，后向三个管口方向延伸；先汗内缝，后焊外缝，外缝用碳弧气刨清根，以保证内外焊缝的填焊面积基本相等。
附件的焊接与割除：附件的焊接应采用与主管相同的焊接工艺和预热、后热标准；福建的割除可用氧气切割，但必须严格保留根部预留3mm以上，以防伤及管壳，然后用砂轮打磨至于管壳相平，若伤及母材，则先作母材表面裂纹探伤后方能补焊、磨平。
焊接缺陷处理及焊补：焊缝内部或表面发现有裂纹时应进行分析，找出其原因，制定措施后焊补。焊缝内部缺陷应用碳弧气刨和砂轮将缺陷清除并用砂轮修成便于焊接的凹槽。焊补前要认真检查，如缺陷为裂纹则应用磁粉或渗透探伤，当确认裂纹已经消除后方可焊补返修后的焊缝。应用射线探伤或超声波探伤复查，同一部位的返修次数不宜超过2次，超过2次后补焊时应制定可靠的技术措施，并经施工单位技术负责人批准后方可焊补，并做记录。
对于管壁表面凹坑深度大于10%或超过2mm的，补焊前应用碳弧气刨或砂轮将凹坑刨成和修磨成便于焊接的凹槽后在进行焊补，补焊后用砂轮将焊补处磨平，并认真检查有无微裂纹。焊接电缆接头不允许裸露金属部分，母材表面严禁有电弧擦伤，应用砂轮机将擦伤处作打磨处理，并认真检查有无细微裂纹。
2.3.6焊接检验
检验比例：岔管100%超声波检验。无损检测在焊接完毕24h后进行符合射线探伤GB3323-87《钢融化焊对接接头射线照相和质量等级标准评定》或GB11345-89《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果的分级标准评定》。如有缺陷应进行返修，对一、二类焊缝在同一部位返修不得超过2次，与超过2次，需制定可靠的技术措施，并经技术负责人批准，方可进行返修并做好记录。
岔管的质量检查：整体尺寸检查、焊接检查、焊接中间检查情况详见表1
表1岔管组装后的尺寸控制表
序号 项目名称 尺寸或板厚（mm） 极限偏差（mm）
1 管节长度 ±5
2 主、支管管口截面圆度 3D/1000，且≤30
3 主、支管管口实测周长值与设计周长值偏差 3D/1000且≤24相邻管节周长≤10
4 主、支管中心距离 ±5
5 主、支管垂直度偏差 D≤5m
D>5m ±6
±8
6 主、支管垂直度偏差 D≤5m
D>5m 2
3
7 纵缝对口错边量 ≤10%，且≤2
8 环缝对口错边量 δ≤30mm ≤15%，且≤3
2.3.7涂装施工
在压力钢管加工厂进行防腐和涂装作业。压力钢管加工布置有空压机和除锈喷丸设备。待钢管管节制作完成，几何尺寸及焊缝NDT验收合格，除锈车间进行内外壁除锈然后按设计图样的规定完成除环缝两侧各200mm范围外的所有涂装作业。
钢管表面采用铁砂除锈工艺，内壁涂装采用高压无气喷漆机进行涂装，外壁无机改性水泥浆采用人工涂刷。
2.3.8岔管水压试验
岔管消除焊后残余应力处理后对岔管进行水压试验。
水压试验压力应根据施工图纸的要求确定。水压试验时，逐步缓慢升压。在达到设计内压值后，缓压10min，再升压至试验压力；达到试验压力后，再稳压30min以上，以便有足够时间观测和检查。
在整个实验过程中随时检查岔管的渗水和其他异常情况。
试验完成后应割去临时闷头（包括与管壁连接的热影响区），余留的管壁长度应满足施工图纸的规定。
3．结语
岔管制造安装往往是压力钢管制造与安装的最重要部分。东升水电站的压力钢管岔管制造应用计算机计算展开，精确计算岔管展开图的尺寸，从而大大减少了钢板的损耗量，节省了资金。对钢管制造中容易出现的问题采取了有效控制措施，确保了钢管制造的顺利进行。
宫本超，1987年11月出生，男，吉林长春人，助理工程师，主要从事水电站金属结构制造安装及机电安装工作。
【关键词】：计算机制造岔管
中图分类号：G623文献标识码： A
前言
东升水电站位于黑龙江省东南部牡丹江市东宁县东宁镇西绥芬河干流上约20km处电站总装机容量33MW（4台×8MW+1台×1MW）。
压力管道由压力主管、分岔管、压力支管三部分组成。压力管道总长125m，其中压力主管长77.5m，压力主管直径6m,采用16mm厚钢板衬砌，外部回填80cm混凝土衬砌。分岔管一设在桩号3+558.50处，采用卜型分岔，分出一条小机支管，支管管径1m，中心线高程114.38m，采用50cm钢筋混凝土衬砌，内加8mm厚钢板衬砌。分岔管二设在桩号3+570处，分岔角60°，分岔管二～分岔管四均采用80cm钢筋混凝土衬砌，内加24mm厚钢板衬砌，分岔管二～分岔管四分出的四条支管均接入电站厂房，支管中心线高程117.34m。四条支管总长度为108.11m，采用60cm钢筋混凝土衬砌，内加12mm厚钢板衬砌，钢板材质均为16Mn钢。
1..场地布置
在钢管厂内设置有25t汽车起重机，16t平板货车。在起重机覆盖范围内浇筑了10m*45m的混凝土地坪。
在岔管组装地坪浇筑混凝土时，其表面应尽可能光滑。为使岔管组装焊接顺利进行，设置了一个10*10*8m的临时雨棚。岔管总装、焊接和专门的加工制作支撑台由水平框架和弧形支座两部分组成，以保证岔管在架台上组装后各管节处于同一水平。
现场施工交通利用土建施工公路。施工用电与土建施工公用一台变压器，以满足岔管的制造用电。
2.岔管的制造方案
2.1技术准备
在钢管制造过程中，按照设计图纸要求绘制详细的施工作业图纸，编制钢管零件加工艺、材料采购计划表、焊接工艺评定方法、工装设计方案、焊接工艺规程、无损检测工艺、防腐施工工艺、加工运输计划、编制总进度计划等报监理认可后，作为压力钢管制造作业的指导文件。
岔管的全部焊接均为手工焊，采用超低氢J507焊条，直径为3.2mm、4.0mm，要求焊缝在焊态下具有接近于钢板的机械性能和化学成分、与16Mn钢相匹配，附件的焊接采用与主管相同的焊条及工艺，焊条的烘陪、保温、贮存、保管符合焊条使用说明书的要求。
2.2岔管制造工藝设计
根据图纸要求，压力钢管制造分节长度为2.0m。岔管段制作分为1个主管、2个支管、一块月牙肋加强梁，在压力钢管加工厂内进行整体组拼，待各拼装尺寸符合施工图纸及规范要求后，整体运输至施工现场进行拼装焊接。
压力钢管的弧型边坡口采用火焰切割，人工打磨成形；直边坡口采用铣边机械铣削成形。压力钢管出厂前应装配内支撑。
压力钢管在车间防腐时应用使用无尘、洁净、干燥、有棱角的铁砂喷射处理钢板表面，喷射用的压缩空气应经过过滤，除去油水。使用高压无气喷漆机喷涂油漆。
2.3压力钢管的制造方法及技木措施
2.3.1计算展开
根据图纸给出分段图用计算机作展开图计算，以岔管A为代表编号。即A1～A17分块情况详见图1、图2
2.3.2平台放样
铺设面积足够大的钢板平台，每节管节都必须整体划在展开图上，划出分块、坡口、中心线和各种附件的焊接位置。以CA-5管节为例，展开图如图3
图3CA-5 管节分三块瓦片展开图
2.3.3模纸的制作
模纸的材料为白色透明的塑料厚膜，厚约0.3mm，与钢材有相同的热膨胀系数，将塑料膜纸平铺在已画好的平台上，用多块磁铁压紧，将图形画在塑料厚膜上，剪除后即为车间下料的样板。放样后的样纸应小心卷起保管。
将模纸用多块磁铁压紧在钢板上，照样画描于钢板上。 钢板切割及开坡口均使用高精度氧气切割,用卷制成形。
2.3.4岔管组装
单节管在地面对圆，调整焊缝的间隙、错牙。对圆后调整其椭圆度，并安装内支撑。
岔管组装以φ3.0m及φ4.8m的主支管管口为基准，调整各管节的同心度，组装完后进行总体尺寸检查。
2.3.5岔管本体焊接。
焊接方法的选择：钢管的纵缝、工厂内的环缝(变径管、弯管的环缝、加劲环等的角焊缝除外)均采用埋弧自动焊焊接，其它焊接采用手工电弧焊和CO2气体保护焊。现场安装焊接采用手工电弧焊。
所有焊接的点焊在组装检验合格后方能进行，以确保整体质量；采用在外部全体焊接一层焊缝来代替点焊。代替点焊的焊缝在外部焊缝正式焊接前用碳弧气刨清根，同时进行内支撑的制造组装点焊。
坡口设计：为减少焊接变形，岔管的全部纵向，环向焊缝均采用不对称的X型手工焊坡口，管壳与肋板的连接焊缝为不对称的K型坡口，切焊缝坡口角度随管壳与肋板的交角变化而变化。
焊接顺序：先纵缝，后环缝；先岔管附近的中心部位，后向三个管口方向延伸；先汗内缝，后焊外缝，外缝用碳弧气刨清根，以保证内外焊缝的填焊面积基本相等。
附件的焊接与割除：附件的焊接应采用与主管相同的焊接工艺和预热、后热标准；福建的割除可用氧气切割，但必须严格保留根部预留3mm以上，以防伤及管壳，然后用砂轮打磨至于管壳相平，若伤及母材，则先作母材表面裂纹探伤后方能补焊、磨平。
焊接缺陷处理及焊补：焊缝内部或表面发现有裂纹时应进行分析，找出其原因，制定措施后焊补。焊缝内部缺陷应用碳弧气刨和砂轮将缺陷清除并用砂轮修成便于焊接的凹槽。焊补前要认真检查，如缺陷为裂纹则应用磁粉或渗透探伤，当确认裂纹已经消除后方可焊补返修后的焊缝。应用射线探伤或超声波探伤复查，同一部位的返修次数不宜超过2次，超过2次后补焊时应制定可靠的技术措施，并经施工单位技术负责人批准后方可焊补，并做记录。
对于管壁表面凹坑深度大于10%或超过2mm的，补焊前应用碳弧气刨或砂轮将凹坑刨成和修磨成便于焊接的凹槽后在进行焊补，补焊后用砂轮将焊补处磨平，并认真检查有无微裂纹。焊接电缆接头不允许裸露金属部分，母材表面严禁有电弧擦伤，应用砂轮机将擦伤处作打磨处理，并认真检查有无细微裂纹。
2.3.6焊接检验
检验比例：岔管100%超声波检验。无损检测在焊接完毕24h后进行符合射线探伤GB3323-87《钢融化焊对接接头射线照相和质量等级标准评定》或GB11345-89《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果的分级标准评定》。如有缺陷应进行返修，对一、二类焊缝在同一部位返修不得超过2次，与超过2次，需制定可靠的技术措施，并经技术负责人批准，方可进行返修并做好记录。
岔管的质量检查：整体尺寸检查、焊接检查、焊接中间检查情况详见表1
表1岔管组装后的尺寸控制表
序号 项目名称 尺寸或板厚（mm） 极限偏差（mm）
1 管节长度 ±5
2 主、支管管口截面圆度 3D/1000，且≤30
3 主、支管管口实测周长值与设计周长值偏差 3D/1000且≤24相邻管节周长≤10
4 主、支管中心距离 ±5
5 主、支管垂直度偏差 D≤5m
D>5m ±6
±8
6 主、支管垂直度偏差 D≤5m
D>5m 2
3
7 纵缝对口错边量 ≤10%，且≤2
8 环缝对口错边量 δ≤30mm ≤15%，且≤3
2.3.7涂装施工
在压力钢管加工厂进行防腐和涂装作业。压力钢管加工布置有空压机和除锈喷丸设备。待钢管管节制作完成，几何尺寸及焊缝NDT验收合格，除锈车间进行内外壁除锈然后按设计图样的规定完成除环缝两侧各200mm范围外的所有涂装作业。
钢管表面采用铁砂除锈工艺，内壁涂装采用高压无气喷漆机进行涂装，外壁无机改性水泥浆采用人工涂刷。
2.3.8岔管水压试验
岔管消除焊后残余应力处理后对岔管进行水压试验。
水压试验压力应根据施工图纸的要求确定。水压试验时，逐步缓慢升压。在达到设计内压值后，缓压10min，再升压至试验压力；达到试验压力后，再稳压30min以上，以便有足够时间观测和检查。
在整个实验过程中随时检查岔管的渗水和其他异常情况。
试验完成后应割去临时闷头（包括与管壁连接的热影响区），余留的管壁长度应满足施工图纸的规定。
3．结语
岔管制造安装往往是压力钢管制造与安装的最重要部分。东升水电站的压力钢管岔管制造应用计算机计算展开，精确计算岔管展开图的尺寸，从而大大减少了钢板的损耗量，节省了资金。对钢管制造中容易出现的问题采取了有效控制措施，确保了钢管制造的顺利进行。
宫本超，1987年11月出生，男，吉林长春人，助理工程师，主要从事水电站金属结构制造安装及机电安装工作。