大型岔管安装及水压试验

徐 磊

（中国水利水电第八工程局有限公司，湖南 长沙 410004）

1 工程概述

缅甸道耶坎 II 级水电站基本参数如表1所示。

表1 缅甸道耶坎II级水电站基本参数表

缅甸道耶坎II级水电站压力钢管及岔管安装工程，以1条主引水钢管通过2个二岔管分供3台机组的形式进行布置，钢管总长约为526.5 m，总重量约为3 370 t，其中2个岔管总重约350 t。主岔管直径为8 500/6 400/3 500 mm，重约240 t，分9节制作，次岔管直径6 400/3 500/3 500 mm，重约110 t，分8节制作，岔管主体材质均为07MnCrMoVR，板厚为δ40 mm，布置一个月牙肋，板厚为80 mm，材质为07MnCrMoVR，肋板与岔管的连接焊缝为工地焊接，岔管均为瓦块运至安装现场，并在现场进行拼装。

2 岔管挂装

根据缅甸道耶坎II级水电站基本参数，对大型岔管安装进行试验研究，通过焊缝内部检测与焊缝缺陷处理保障水电站岔管安装的安全性。

2.1 挂装准备

由于三分岔管重量和尺寸都非常大（瓦块单件最大吊装重量为7 428 kg，单件最大外形尺寸长7 900×1 650×3 900 mm），因此挂装采取在安装位置组装、焊接的方式[2]。首先用经纬仪、水平仪放出各控制中心线、基准点等。布置好安装支墩上的千斤顶，并备用多个千斤顶，做好组装前的各项准备工作。

2.2 挂装步骤

（1）放出岔管管节的左右腰线、顶底线以及各截面。

（2）以岔管进水口第一管节为定位节，然后依次挂装。

（3）挂装时，注意控制各管节断面的垂直度，左右腰的位置以及顶底线的位置。

（4）每挂装3节后，需要将图样与地样进行比较，若偏差过大，则不能再继续挂装，需要进行调整处理，处理合格后再继续挂装。

（5）挂装后的管节或瓦块加固应可靠牢固，然后再进行后续工作。

2.3 岔管安装尺寸公差控制

岔管安装尺寸公差控制表如表2所示。

表2 岔管安装尺寸公差控制表

3 岔管焊接

3.1 岔管焊接内容

岔管的焊接包括以下具体内容：管壁之间的对接缝（纵缝和环缝）、月牙肋之间的对接缝、管壁与月牙肋之间的组合焊缝。

3.2 岔管焊接顺序

岔管整体拼装完成后依次对单节管节的纵缝和环缝进行焊接，再焊接各管节之间的环缝，之后焊接月牙板对接缝，最后焊接月牙板与岔管管壁间的组合焊缝。

3.3 岔管焊接技术要求

（1）岔管焊接前将两侧坡口100 mm范围内的氧化层、油污、铁锈以及其他杂物彻底清除干净。

（2）岔管在焊接前必须先进行充分的预热，根据设计的板厚以及钢板材质，将预热温度设为120 ℃～150 ℃,在整个焊接的过程中，质量人员应随时监测层间温度，控制层间温度不低于预热温度。焊接完成后需进行后热处理，后热处理温度为150 ℃～200 ℃，保温1 h。

（3）焊接时，焊工必须将保温筒的电源插好，保温筒盖必须盖好。

（4）焊接时，同时作业的焊工焊接规范及焊接速度需保持一致，控制焊接速度和能量输入。

（5）焊接过程中，除打底层和盖面层外，每层焊接完后需用气铲进行锤击，以消除应力，并用角磨机将焊缝打磨干净后再进行下一步焊接。

（6）为保证内部质量，焊接接头必须错开，纵缝焊接应设引弧和断弧用的助焊板；严禁在母材上引弧和断弧，每条焊缝应一次性焊完。

（7）焊接时，焊工必须分道进行焊接，焊接的宽度不能超过14 mm，长度不能小于60 mm（φ=3.2）；70 mm(φ=4.0)。

（8）焊接盖面时必须从两侧向中间进行焊接，严禁最后一道焊缝与母材相接。

（9）压力钢管表面附着的吊耳、内支撑以及其他临时构件在拆除时，严禁用榔头直接锤击，正确的方法为：用碳弧气刨或割枪火焰在其距离管壁3 mm以上进行切除，操作时严禁损伤母材。

（10）岔管过流面的纵缝、环缝表面要求打磨平整、光滑，焊缝余高为0～3 mm（不得低于母材）。

（11）避免集中焊接和加热，岔管整体应均匀受热。

3.4 焊缝检查

3.4.1 焊缝外观检查

岔管所有焊缝均为一类焊缝，焊缝按照DL5017规定进行外观检查。具体要求见表3焊缝外观检查表。

3.4.2 焊缝内部检测

在焊缝表面探伤前应对其进行适当处理，以其不平整度不影响探伤评定为宜。焊缝的无损探伤应遵守DL5017-2007第6.4.2～6.4.7条相关规定，岔管拼装所涉及的所有焊缝均为一类焊缝，应进行100 %焊缝无损探伤检查。

3.5 焊缝缺陷处理

发现焊缝缺陷时，应对不同的焊缝进行分析，确定焊缝的缺陷类型，标记出缺陷返修的部位，并制定返修的具体措施，根据具体措施进行返修，返修操作应符合DL5017-2007第6.5节的规定。返修后的焊缝，应进行复检，同时做好记录，同一部位返修次数不应超过一次。

表3 焊缝外观检查表

4 岔管水压试验

4.1 闷头制作与安装

岔管的设计压力为1.3 MPa，最高打压压力取其设计压力的1.25倍，即1.63 MPa。φ8.5 m闷头尺寸偏大，在国内分5瓣运至安装现场并组装成整体，φ3.5 m闷头整体制作运输至现场。

4.2 打压准备

（1）岔管组装和焊接完成后，检查岔管的相关几何尺寸，对焊缝进行无损探伤检查，检查结果应合格，并由现场监理工程师的签字认可。

（2）检查岔管支撑加固情况，由于充水后的岔管重量比较重（估算1 900余t），因此必须保证支撑的强度和稳定性。将原有的独立支墩，用φ30圆钢连接成整体，并根据现场实际情况分段用混凝土筑成环状支墩。支墩应避开焊缝位置，并预留检查通道。

（3）在岔管周围布置两台排水泵，做好排水应急措施，排水管路直接敷设到道耶坎河下游。

（4）水压试验所需的相关试验设备及专用工器具准备好，将电动加压泵、排气阀、进水阀、泄压阀、压力表计组装就位，检查打压设备工作应正常、管路连接应正确、检测仪表显示正常。

（5）检验进水口和排气口的安装情况，检查焊缝的质量情况。

（6）在岔管周围需要对称搭设脚手架和爬梯，作为在水压试验时对试验情况进行观测和检查的安全通道。

（7）选用量程0～4.0 MP压力表分别装在闷头顶部与底部。在充水过程及建压开始阶段，水压变化较小，可加装量程0～1.0 MP压力表，以检测初期压力变化过程。

（8）在岔管顶部、底部、两侧腰部分别布置百分表，用来监测充水和压力试验过程中岔管的变形情况，以及泄压排水后，岔管变形恢复情况。在现场条件允许的情况下，根据数据需要，其他部位可以加装百分表，同时增加数据记录人员的投入。这样可以更加真实地了解岔管在充水及压力试验过程中的变形或位移情况。

4.3 打压试验程序

（1）将充水用的软管牵引至岔管附近，通过旁通阀对岔管进行注水，需要注意的是，，在注水时应开启闷头上部的排气阀，进行充分排气，避免岔管内部形成空腔。观察排气管，当上部出水且不再有气泡时关闭旁通阀与排气阀，岔管注水结束。

（2）开启电动试压泵，开始对岔管进行逐步加压。检查所有阀门及其与岔管连接处有无漏水情况，如果发现异常情况，暂停加压并进行处理。由于主岔管与次岔管连成整体打压，体积较庞大，压力上升较慢，需要两台电动试压泵同时向岔管内加压，待压力接近试验压力时，关闭一台电动试压泵。

（3）水压试验压力应缓慢上升，上升速度控制在0.05 MPa/min以内。当水压缓慢升至设计压力时，关闭电动试压泵，停止加压，保持当前压力10 min。

（4）岔管水压试验过程中，如发现泄漏或其他异常现象时，应立即关闭电动试压泵，停止加压，如需要处理焊缝或法兰把合面时，必须在岔管泄压后进行。

（5）岔管水压试验升压、降压过程均顺利完成，试验过程未发现异常现象，经现场监理、设计人员、业主会签后水压试验结束。

（6）水压试验验收全部合格，则将岔管整体移交给土建单位，并进行回填混凝土，混凝土回填过程中，应派专人在现场进行监测，避免岔管发生位移的情况。

5 质量控制措施

（1）施工前，相关的施工人员、质检人员、技术人员应充分熟悉图纸。对施工过程中发现的问题，及时向项目部的技术部门反映，未查明原因前，不得进行后续工作。

（2）安装前认真复查岔管周长、高度以及相邻管节几何尺寸差等参数。相关的施工人员必须参加技术交底。严格按照下发的图纸、工艺等文件进行施工，未经技术部门批准不能随意更改工艺。

（3）材料到货后按要求对材料进行验收，材料均具有材质证明书和出厂合格证，到货焊材与材质证明相符，验收合格后编号登记，并妥善保管。存放焊条的焊材库需保持干燥通风。

（4）安装时实行“内部三检，验收一次通过”。即每一节、每一段岔管安装完成后安装人员先自检，然后现场技术人员复检，合格后通知项目部质检人员，当内部终检也合格后，最后通知监理人员到现场进行验收签证。

（5）现场涉及控制点线的工作，应由专业测量人员完成，并通过测量监理复核。

（6）定期对全部焊接设备进行检修，防止设备“带病”运行。

（7）焊接严格按焊接工艺指导书执行，控制焊接热能量的输入，尤其高强钢的焊接要尽量避免电弧擦伤，加强工艺纪律的执行。

6 安全措施

（1）安装，工作环境较差，且为高空作业，因此，所有工作人员必须提高安全意识，认真学习并严格遵守有关安全制度。

（2）各作业班组在施工前必须进行安全技术交底。坚持每天“班前五分钟”讲话，将当天的工作内容与安全注意事项告知每一位施工人员。

（3）所有工作人员必须戴好安全帽，不要因为天气炎热或施工不方便而麻痹大意。

（4）施工平台的脚手架应搭接牢固，踏板进行可靠牢固，设置安全防护栏，高度不低于1.4 m，护栏空挡间距不大于400mm。

（5）高空作业必须正确佩戴安全带，并将安全带一头拴在可靠的固定部位。

（6）岔管瓦块挂装前，准备挂装的岔管上必须焊接有足够的、合适位置的吊耳(吊耳必须开坡口焊接)，正式吊装前必须进行试吊。

（7）按照场地对岔管设置安全通道。安全通道以及岔管内应设置充足的照明，岔管内应设置进风机与排风机，增强内部空间的空气流动。

（8）施工人员离开工作现场前应关闭焊机、电源、钢瓶，并检查周围是否有火灾隐患点。

（9）现场设有值班救护车，一旦有人受伤，可以及时送往医院救治。

7 经验数据

从岔管拼装到最终水压试验结束总工期用140天，安装工10人，电焊工20名，气刨工2名，起重工4名。水压试验从建压开始到试验压力共用时20 h。时间与压力关系见图1压力时间曲线图。

图1 压力时间曲线图

8 结语

水压试验仅是作为一种质量检测手段，根本的质量保证还是需要在各施工环节严格按标准执行，层层把关，杜绝将缺陷留到下一道工序进行处理。只有合格的质量作为基础，才是设备安全运行最可靠的保证。