金属结构设备制造与安装中的几个问题

【摘要】对水电站大型金属结构设备的制造、安装中的问题进行了总结，对一些特殊问题进行了简单说明。

【关键词】金属结构设备；焊接；安装

1、概述

水利水电工程中的金属结构设备主要包括启闭机械、起重机械、闸门设备和压力管道等，上述设备具有工程量大，制造安装过程较长，质量控制难度较大等特点。

在工程现场制造、安装的金属结构设备过程具有良好的连贯性，较强的实用性和极好的经济型，这一特点已经为国内越来越多的建设单位、设计单位认可，已发展成为极具特色的水利水电金属结构设备制造、安装总承包模式，并成为很多国内大型水利水电工程首选的金属结构设备采购方式。

2、施工组织与规划

金属结构现场制造、安装过程不同于工厂制造过程，同传统的安装工程也有明显区别。由于现场制造条件无法达到工厂制造条件， 而最后质量要求却是相同的。所以现场制造、安装必须采取有效的组织与工艺措施才能实现过程控制、保证工程质量。

3、制造

金属结构设备类型多，工程量大，但是其制造工艺流程类似。这里就金属结构设备制造的几个环节加以说明。图一是金属结构设备的制作流程图。

一般通过招投标方式获得金属结构设备的制造任务，设计工作由专门的设计院完成，在接到中标通知书后，就应该着手对施工图纸进行会审，由项目技术负责人主持，有关专业人员参加，作为有丰富制造经验的施工技术人员，从设备的制造、安装和使用角度可以给设计人员很多有价值的意见，这些意见对工程的深化和优化设计往往起到重要作用。

上述过程也是有关成本控制部门使用价值工程（VE）的关键阶段，工程实践过程中我们也做过很多有益的探索，这些工作对建设单位减少投资，设计单位提高设计质量，制造安装企业优化制造安装过程的工艺设计效果明显，本阶段的工作可以通过工程建设投资管理体制的有效运行和工程参建各方的共同努力做的更好。

工艺设计阶段的工作对于过程控制的实施至关重要，就是要把设计图纸转变成可以给制作加工人员直接使用的工艺文件。这些工作的完成当然要结合现场的资源情况。

材料的采购与检验环节应严格按设计文件要求进行，采购程序文件有明确的规定，实际工作中注意对材料供应商应该提供的材料证明文件、材质单进行抽测，做好检查记录。

钢材矫正、下料工序是制造过程的重要组成部分，下料工序应考虑足够的余量，满足焊缝收缩和机加工的要求。

水利水电工程中的金属结构设备制造安装的一个重要特点就是许多部件的制造要在现场完成，经过多年的制造安装实践，我们积累了一些现场制作经验，焊接结构生产是由单独的零件，部件逐步完成的装配过程，装配的工艺过程可以按预先划好的标准基线进行，也可以按样板或挡板进行。

焊接结构作为各种金属结构设备的组成部分，对于设备安全、对于设备的正常运转都是非常重要的。我们也加强了这方面的工作，从图纸会审、焊接工艺设计、材料采购、焊接设备、作业环境和人员控制等方面加强对焊接结构生产的全过程控制，并编制作业指导书，在严格执行有关工艺文件后，焊接结构的生产质量可以得到有效控制。

在此，提供一个具体的焊接工艺实例。焊接结构的工字钢在金属结构设备中被广泛采用，其焊接工艺极具代表性，对其焊接工艺进行了一些研究，采取如下的制作和焊接顺序，焊接变形极小。

在工厂、车间对较长的结构部件进行合理分段，此项工作对制作、安装，对焊接结构和整个设备的稳定安全运行非常重要，我们经常采用的分段方法如图二所示。即采用阶梯分段法，阶梯步长为500毫米为宜。工地安装时的焊接顺序为：先焊接翼缘对接焊缝1，接着焊接腹板对接焊缝2，再焊接角焊缝3、4、5、6，如图三顺序。工艺设计采用了如图二所示的上翼缘板与腹板、腹板与下翼缘板错开400-600毫米的设计，对于减少应力集中，对于现场焊接操作的便捷性，都有实用意义。

4、安装与使用

金属结构设备的安装与使用是水利水电工程施工的重要环节，也是《特种设备安全监察条例》监管的重要阶段，但很多技术人员却不是很了解，以下对此过程结合工程实例作点说明。其主要程序见图四金属结构设备安装流程图。

对于金属结构设备中的特种设备安装、改造、维修的施工单位应当在施工前将拟进行的金属结构设备安装、改造、维修情况书面告知直辖市或者设区的市的特种设备安全监督管理部门，才能进行施工。

特种金属结构设备的安装、改造、维修竣工后，安裝、改造、维修的施工单位应当在验收后30日内将有关技术资料移交使用单位。使用单位应当将其存入该设备的安全技术档案。

特种设备在投入使用前或者投入使用后30日内，设备使用单位应当向直辖市或者设区的市的金属结构设备安全监督管理部门登记。登记标志应当置于或者附着于该设备的显著位置。

以上几个时效性规定和水利水电施工行业规定是不同的，经常被忽视，以下是某工程实例，对此说明如下。

A公司承担了某水电站的设备安装工程，在设备安装完毕并单机试运转后，投运前的检查中发现8Mpa油压装置的压油罐发生故障，经过检查，发现压油罐设备制造焊缝内存在一超标的线状缺陷。设备桶体材料为16MnR。业主组织对焊缝缺陷分析后，决定由A公司负责对焊接缺陷清除并进行补焊。A公司拥有相应的压力容器制造资质，具有该钢种的焊接工艺评定和焊接实践经验。

首先应该明确的是，8Mpa油压装置的压油罐属压力容器，而压力容器的安装与维修必须书面告知直辖市或者设区的市的金属结构设备的安全监督管理部门，告知后才能施工。

其次，返修该焊接缺陷应该确定缺陷的准确部位，组织有关人员分析缺陷产生的原因，并制订返修方案，包括缺陷的清除、补焊的方法、补焊的工艺措施、以及补焊后应进行的检验等，方案应经监理工程师批准，并征得制造厂家的同意。

补焊的实施应该严格按返修方案进行，补焊完成后，按该设备的原设计要求进行后续检查，包括外观检查、焊缝无损探伤、焊后热处理等，全部检查符合设计要求后，将所有技术资料存档。

5、结论

金属结构设备作为水利水电工程的重要组成部分，关系到项目的投资效益，其制造安装质量至关重要，金属结构设备涉及人身生命安全、危险性较大，不但要接受社会监督，还要接受特种设备管理部门的监督。

作为水利水电行业的金属结构设备专业人员，有责任把我们从事金属结构设备制造安装的经验和教训进行总结，使自己在今后的工作中更好的服务于工程，造福于社会，按照国家有关规范要求，确保金属结构工程的安全运行。

参考文献：

[1]水利电力部第六工程局，水利电力第四工程局.水轮发电机的安装 [M].北京：水利电力出版社，1974年

作者简介：吴慎滨，（1967- ），民族，汉，辽宁大连，男，本科，高级工程师，主要从事水电站机电技术与金属结构设备制造安装。