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大內(nèi)徑輸水鋼管的制造工藝與質(zhì)量控制

2008-05-27 08:58    【  【打印】【我要糾錯(cuò)】

  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)干線工程,總長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832.9m.其中作為管橋的明管,管壁厚t=30mm,雙排管各長208.1m;埋地管管壁厚t=24mm,雙排管各長624.8m.

  直徑3.1m輸水鋼管的施工分兩個(gè)階段進(jìn)行,先在工廠加工制作成長6m(t=24mm)或5.4m(t=30mm)的管節(jié),然后運(yùn)到工地進(jìn)行對接。

  一、技術(shù)文件

  施工圖紙、設(shè)計(jì)說明書、現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

  二、選材

  鋼管用Q235鎮(zhèn)靜鋼。鋼板尺寸按長寬雙定尺-24×9870×2050和-30×9870×1850訂貨。對到貨的鋼板要求牌號清晰、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)焊對稱“X”形,將工地手工焊接坡口改為“偏X”形——即環(huán)縫水平中心線以上外側(cè)和水平中心線以下內(nèi)側(cè)均開大“V”形坡口,對應(yīng)相反方向開小“V”型坡口(見圖)。

  “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長度2000mm或t=30mm長度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)長節(jié),即壁厚24mm,長度6000mm,重量11094kg;壁厚30mm,長度5400m,重量12625kg.

  組裝是在長度7m的弧形轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)車上進(jìn)行的?刂葡噜徆芄(jié)縱縫錯(cuò)開1800mm,組裝的焊縫錯(cuò)邊量縱縫控制在2mm以內(nèi),環(huán)縫不超過3mm,定位焊的長度是每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<3D‰=9mm,都達(dá)到了規(guī)范要求。

  四、鋼管的焊接

  1.首先進(jìn)行焊接工藝評定

  以厚度30mm的鋼板作焊接工藝評定。鋼板材質(zhì)是Q235鎮(zhèn)靜鋼,采用自動(dòng)埋弧焊,焊絲牌號H08A,焊絲直徑5mm,焊劑牌號HJ431,環(huán)縫和縱縫均采用對接平焊,坡口型式是對稱“X”形,一邊先開坡口角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)外觀檢查和內(nèi)部無損檢測,均達(dá)一類焊縫標(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)長度2m,縱縫內(nèi)側(cè)先開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)拼起來為1個(gè)大節(jié),長度為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

  焊縫的外觀檢查:根據(jù)DL/T5017-93鋼管制造安裝及驗(yàn)收規(guī)范,對工廠內(nèi)焊接的縱縫和環(huán)縫,屬于一類和二類焊縫,重點(diǎn)檢查有無裂紋、氣孔、未焊滿、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)部的無損檢測: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,所以對焊接的質(zhì)量要求特別高。對于管橋用的t=30mm厚的鋼管,其縱縫和環(huán)縫均屬于一類焊縫,要求進(jìn)行100%的X光射線拍片檢查和100%的超聲波探傷檢查;而對厚度t=24mm的埋地鋼管,縱縫屬于一類焊接,進(jìn)行20%的X光拍片檢查和50%的超聲波探傷檢查。X光射線探傷儀型號為XXH-3005,超聲波探傷儀型號為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:外觀檢查:漆表面均勻、平滑、無流掛、無泡、無折皺。使用測厚儀,抽檢5%,全部測點(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,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,采用無氣高壓噴槍,噴第一層紅色底漆,待漆干不粘手,再噴第二道底,漆膜厚度達(dá)到300μm.

  油漆的檢驗(yàn):外觀檢查,同埋地管厚度測量采用磁性測厚儀進(jìn)行測量,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1380mm范圍內(nèi)不鋪設(shè)鐵絲網(wǎng),以便于噴涂小車行走;鐵絲網(wǎng)與管壁之間墊直徑φ6、長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):一段鋼管噴涂完畢,立即封堵所有通氣孔,使管內(nèi)保持濕潤,進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

  檢查驗(yàn)收:測量防腐厚度、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O.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)。通過質(zhì)量驗(yàn)收,單元工程優(yōu)良品率為96%,達(dá)到了較滿意的效果,為工程的安全運(yùn)行打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

延伸閱讀:大內(nèi)徑 輸水 鋼管
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