带加劲环超大直径输水管道立式制作工法

2020-05-05华绪银

广东水利水电 2020年4期

华绪银

(广东水电二局股份有限公司，广东广州 511340)

珠江三角洲水资源配置工程试验段，输水管道为内径为4 800 mm的大直径钢管，钢板厚度为14～22 mm。直径大、厚度小的特点决定了平放状态下容易变形的特性。按设计图纸要求钢管外壁需安装焊接加劲环，加劲环高为120 mm，宽为24 mm，间距为1.5 m。以往的工艺为：下料—单段管卷圆—纵缝焊接—回圆—横卧组对—环缝焊接—加劲环安装焊接(横卧)[1]，这个工艺在以往制作壁厚与管径比较小的钢管时适合。在本项目中由于管壁薄，管道平放因自重均会引起圆度形变，导致加劲环与管壁缝隙过大给环缝施焊带来不利因素。因此，在加劲环安装前必须对有加劲环管壁处进行形变及加固处理，对加劲环的安装带来极大的不便。

在珠江三角洲水资源配置工程试验段输水管道工厂预制化过程中，鉴于现场焊接施工难度大以及输水管道在狭窄隧洞内运输困难等问题，经过技术测定和讨论，决定输水管道在工厂预制中管节长度定为9 m/节。设计规范要求，每一管段应由整张板宽为3 000 mm的钢板卷制而成，每个9 m的管节就由3个3 m的管段组装而成，管节的纵缝、环缝焊接均在平放状态下完成。传统的小管径输水管道制作过程中，加劲环的安装是在管段纵缝焊接完成后，再由3个管段组装成1个管节，并完成此2条环缝焊接后进行。如果大管径且壁薄的输水管道按传统方法安装加劲环，势必因加劲环与管壁缝隙过大，对输水管壁的形变及加固处理带来很大的工作量。另一方面，本项目采用自动焊进行管节的环缝施焊，传统的卧式制作方法，由于管节自重原因，必然会使环缝处的圆度形变较大，给环缝焊接带来不利因素。因此，环缝处也应进行圆度校正并加固处理。

本文重点介绍珠江三角洲水资源配置工程试验段项目输水管道立式制作工法及优缺点。

1 管段卷制控制工艺

1.1 卷制管段质量验收

管段在卷制过程中的质量验收，最主要是验收其弧度和外壁周长。使用白铁皮制作的弧形样板，对已卷制好的管段内壁进行测量，弧形样板R=2 400 mm，弦长L=1 500 mm，样板与管壁极限间隙不大于2.5 mm为合格。在管段纵缝焊接并焊缝检验合格后，应对纵缝部位进行回圆处理。

1.2 放地样

在平整的地上铺设足够位置为管段立放钢板，要求钢板平整不易变形，铺设好后与地板固定，避免钢板移动。在钢板上划出地样，地样为同心圆，外圆半径R=2 414 mm(当管壁板厚为14 mm时)，内圆半径R=2 400 mm。在内外圆弧上均匀地打上样冲，在图1所示位置焊上定位块。

图1 定位块的放置位置示意(单位：mm)

1.3 管段圆度校正

利用千斤顶以定位块和地样为基准，对圆度不达标的位置进行校正，用挡板与地模钢板焊接的方式固定。测量管口圆度，圆度检验合格后在管段外壁安装加劲环处作标记，确保加劲环安装位置准确无误[2]。

1.4 加劲环安装

管段外壁作标记处安装加劲环，加劲环安装时应注意加劲环与管壁的垂直度。垂直度采用直角尺测量，垂直度控制在2.4 mm以内为合格[3](见图2)。加劲环与管壁固定后采用点焊的方式固定。整个加劲环分5块进行下料，加劲环下料时应考虑管壁周长误差预留余量，在安装加劲环的时候进行切割修整。加劲环焊缝、加劲环与管壁焊缝施焊在整个加劲环安装完成后进行。

施焊时，为减少由于焊接引起的形变，应按以下顺序施焊：

① 先焊加劲环间的对接焊缝；

② 由5个焊工均匀分布在圆周上，朝同个方向同时施焊。

技术规范要求加劲环与管壁焊缝两侧均需施焊，为使得另一侧焊缝方便施焊，待一侧施焊完成后对管段进行上下口翻转处理。由于管段上的加劲环均已安装点焊完毕，加劲环起到了加固作用，所以管段的翻转放置并不会影响其圆度。按同样的方法对加劲环与管壁的焊缝另一侧进行施焊(见图3)。经过大量制作实践，利用此工法安装加劲环，将加劲环工序从滚轮架上转移到平板上，使传统工法安装加劲环时的立焊和高空作业转化为平焊，不但减少滚轮架的占用时间，加劲环安装时还可以安排多个工人同时施工，有效提高了制作速度和设备利用效率，且焊接速度与焊缝质量有显著提高。