桃源水電站尾水管里襯安裝工藝淺析

謝海濤

【摘 要】燈泡貫流式機(jī)組尾水管能回收轉(zhuǎn)輪出口處水流的動(dòng)能，對(duì)于像桃源這種低水頭大流量的水輪機(jī)，轉(zhuǎn)輪的出口動(dòng)能相對(duì)較大，尾水管的回收性能對(duì)水輪機(jī)的效率有顯著影響。本文結(jié)合桃源水電站尾水管里襯的特點(diǎn)及施工現(xiàn)場(chǎng)情況，對(duì)桃源尾水管里襯現(xiàn)場(chǎng)組裝、焊接、安裝作業(yè)及測(cè)量作論述。

【關(guān)鍵詞】桃源水電站；燈泡貫流式；尾水管里襯；安裝工藝

1、工程及機(jī)組概況

2、尾水管主要技術(shù)參數(shù)及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

尾水管里襯己在工廠內(nèi)進(jìn)行了預(yù)組裝并檢查尺寸合格，并在尾水管里襯各件上劃出了現(xiàn)場(chǎng)組裝時(shí)所需的中心線與水平基準(zhǔn)線標(biāo)記，工地安裝以這些基準(zhǔn)線為基準(zhǔn)安裝尾水管里襯，尾水管里襯工地焊接及安裝前，應(yīng)事先準(zhǔn)備好各種工具，現(xiàn)場(chǎng)焊接允許一定范圍的收縮變形。

3、尾水管的現(xiàn)場(chǎng)安裝流程（見(jiàn)圖1）

尾水管里襯為尾水管第一項(xiàng)安裝的部件，在安裝前，先進(jìn)行機(jī)組中心軸線及壩軸線尾水管首節(jié)管口基準(zhǔn)面放樣及復(fù)測(cè)，檢查尾水管里襯安裝基礎(chǔ)的位置，并確定其偏差在±15mm以內(nèi)。

4、尾水管的拼裝運(yùn)輸

尾水管在安裝場(chǎng)前拼裝，由于吊裝設(shè)備的限制，尾水管里襯分三節(jié)吊裝。尾水管里襯分三節(jié)拼裝，拼裝完畢后分節(jié)運(yùn)到6#塔機(jī)（K80/115型塔機(jī)）下面，由塔機(jī)依次起吊安裝尾水管里襯。

（1）尾水管里襯組裝前先制作2個(gè)拼裝平臺(tái)，尾水管里襯拼裝平臺(tái)搭建完畢后，對(duì)平臺(tái)的水平進(jìn)行調(diào)整每米不超過(guò)3㎜，且全程偏差不超過(guò)10㎜；

（2）根據(jù)尾水管里襯的尺寸和重量，同時(shí)考慮到現(xiàn)場(chǎng)吊裝設(shè)備實(shí)際情況，尾水管采用分節(jié)吊裝的方案；

（3）按尾水管里襯各節(jié)編號(hào)，由25T汽車吊將分瓣的尾水管里襯吊放在拼裝平臺(tái)上進(jìn)行拼裝。在拼裝前，應(yīng)檢查每瓣的弧長(zhǎng)、高度及焊接坡口尺寸等符合設(shè)計(jì)要求。并對(duì)各焊縫坡口進(jìn)行清理打磨除銹。清理完畢后，按照設(shè)計(jì)要求調(diào)節(jié)對(duì)縫，間隙為2㎜，錯(cuò)牙符合要求后用搭焊板臨時(shí)搭焊，焊縫進(jìn)行分段點(diǎn)焊（間距300㎜、點(diǎn)焊長(zhǎng)度50㎜），然后用拉桿調(diào)整其上、下管口圓度，并檢查其管口直徑、周長(zhǎng)和高度符合設(shè)計(jì)要求，并對(duì)其進(jìn)行加固，然后再進(jìn)行各縱縫對(duì)稱焊接；

（4）所有尺寸調(diào)整合格后，在廠家加固的基礎(chǔ)上對(duì)尾水管里襯內(nèi)部進(jìn)行再次加固，防止在吊裝過(guò)程中尾水管里襯發(fā)生變形；

（5）施工的質(zhì)檢人員會(huì)同監(jiān)理、總承包工程師及專業(yè)技術(shù)人員對(duì)拼裝的尾水管里襯進(jìn)行焊接前質(zhì)量驗(yàn)收，各項(xiàng)數(shù)據(jù)合格后進(jìn)行焊接；

（6）焊接完成后，對(duì)所有的焊縫進(jìn)行無(wú)損探傷檢測(cè)（UT），待檢測(cè)合格后，用25t汽車吊把拼裝好的里襯吊離平臺(tái)，進(jìn)行下一節(jié)拼裝；

（7）運(yùn)輸時(shí)，將尾水管里襯吊裝到拖車上，用鋼絲繩綁扎結(jié)實(shí)后，運(yùn)輸至塔吊下，做好吊裝前的準(zhǔn)備。

5、尾水管里襯的吊裝及調(diào)整

（1）用塔吊把尾水管里襯分節(jié)吊入，先把前錐段安裝到位，找正其中心、高程及位置并進(jìn)行初步固定；

（2）尾水管里襯安裝時(shí)，利用尾水管里襯上工地組裝用的裝配耳及螺栓調(diào)整對(duì)接焊縫間隙及錯(cuò)牙，組裝并粗調(diào)尾水管里襯的位置，用楔子板調(diào)整尾水管中心高程，用螺旋扣和管子千斤頂對(duì)尾水管里襯進(jìn)行水平調(diào)整；

（3）檢查和確認(rèn)尾水管里襯位置后，再用千斤頂和螺旋扣將其固定，尾水管里襯在工地焊接，出管口處中心朝下游面延伸，應(yīng)留有一定的焊接收縮余量。

6、尾水管設(shè)備焊接

按照設(shè)計(jì)要求對(duì)尾水管里襯進(jìn)行焊接和無(wú)損探傷，并布置測(cè)壓管路。

（1）參加焊接的人員，必須持有技術(shù)質(zhì)量監(jiān)督部門發(fā)給的鍋爐壓力容器焊工考試合格證書(shū)或通過(guò)能源部、水利部頒發(fā)的適用于水利水電工程壓力設(shè)備制造、安裝的焊工考試規(guī)則規(guī)定的考試，并持有有效合格證書(shū)；

（2）清掃、打磨尾水管焊縫坡口，坡口兩側(cè)50mm處無(wú)銹蝕、氧化皮、油污及其它雜物，并打磨出坡口的金屬光澤；對(duì)母材部分的缺陷作徹底打磨處理，并做好記錄；

（3）點(diǎn)焊焊條應(yīng)與焊接焊條相同，焊接前應(yīng)檢查點(diǎn)焊質(zhì)量，如有開(kāi)裂，未焊透及氣孔等缺陷，應(yīng)徹底清除。尾水管環(huán)縫和縱縫焊接使用的焊條，規(guī)格為Φ4.0mm和Φ3.2mmJ427焊條，Φ4.0mm用于中間層和蓋面，Φ3.2mm用于封底焊接。電焊條在使用前按規(guī)范要求將焊條放置在350℃的烘箱內(nèi)烘焙1小時(shí)，烘焙后的焊條保存在100℃-150℃的恒溫箱內(nèi)，藥皮應(yīng)無(wú)脫落和明顯的裂縫。施焊時(shí)，待用的電焊條放在保溫筒內(nèi)，隨焊隨取，嚴(yán)禁使用未經(jīng)烘干的冷焊條施焊。焊條在保溫筒內(nèi)的時(shí)間不易超過(guò)4小時(shí)，否則應(yīng)重新烘焙，重復(fù)烘焙次數(shù)不得超過(guò)兩次；

（4）環(huán)縫焊接時(shí)，首先焊接正縫，然后背縫清根、打磨，除掉碳化層后將背縫焊滿。焊接時(shí)由4名焊工在尾水管里襯的內(nèi)、外兩側(cè)同時(shí)對(duì)稱進(jìn)行，其焊接速度應(yīng)一致，要求每邊焊層在全部焊縫長(zhǎng)度上焊完以后才能焊接下一層，焊接時(shí)采用小電流、小范圍、多道多層焊接。為保證焊縫長(zhǎng)度得到均勻的橫向收縮，避免出現(xiàn)裂紋，填充焊縫時(shí)采用多層多道“逆向?qū)ΨQ退步焊”焊接，每次退步分段長(zhǎng)度為200～300mm，層間接頭應(yīng)錯(cuò)開(kāi)30mm以上，焊條擺幅不超過(guò)焊條直徑的3倍。每層焊縫焊完后，應(yīng)立即將焊渣等清除干凈，方可進(jìn)行下一層焊接，全部焊完后清除焊渣，并進(jìn)行外觀檢查，適當(dāng)打磨修整；

（5）對(duì)于焊縫坡口間隙較大的，應(yīng)事先進(jìn)行堆焊或鑲邊焊，在全部堆焊結(jié)束并作適當(dāng)打磨后再施焊。在堆焊時(shí)，背縫可貼鋼板，焊完后全部鏟除；

（6）在焊接過(guò)程中對(duì)每層焊縫（封底焊縫和面縫除外）可以采用風(fēng)鏟錘擊法，也可以采用焊后局部消應(yīng)力熱處理；

（7）焊工焊完每道焊縫后必須進(jìn)行自檢，清除表面飛濺、焊渣、等雜物。自檢合格后，電焊工打上自己相應(yīng)的焊工鋼印號(hào)，交專職質(zhì)檢人員進(jìn)行焊縫表面外觀檢驗(yàn)，其焊縫表面應(yīng)平整光滑，面縫寬度應(yīng)大于焊縫坡口寬度2～3mm，面縫焊應(yīng)高起1～3mm，焊縫的背縫應(yīng)高起0～2mm。外觀檢驗(yàn)合格后，交檢驗(yàn)人員進(jìn)行焊縫無(wú)損探傷檢驗(yàn)，合格后簽發(fā)合格報(bào)告；

（8）焊縫的外觀檢查發(fā)現(xiàn)有裂紋、未熔和等表面缺陷時(shí)，必須用角磨機(jī)將缺陷磨掉（或者在裂紋末端鉆止裂孔，以限制裂紋的發(fā)展，鉆孔后用風(fēng)鏟清除裂紋），經(jīng)探傷無(wú)缺陷后，再對(duì)缺陷處進(jìn)行表面修補(bǔ)，修補(bǔ)的焊接工藝與正式焊縫的焊接工藝相同。補(bǔ)焊時(shí)要將每一層焊波進(jìn)行錘擊，第一層和最后一層焊波不錘擊，以避免金屬冷作硬化與提高焊縫脆性，錘擊要在焊縫金屬冷卻至300℃后進(jìn)行。

7、尾水管安裝及調(diào)整

（1）尾水錐管里襯為二期安裝，按照設(shè)計(jì)要求，必須在土建混凝土一期澆筑時(shí)，安裝地錨和支撐基礎(chǔ)板；

（2）在吊裝前根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在尾水管里襯支墩上放好楔子板。尾水管里襯中心、高程調(diào)整到位后將尾水里襯、楔子板、尾水里襯支墩焊接；

（3）尾水管安裝時(shí)，起吊、翻身均機(jī)械使用土建尾水3#門機(jī)（MQ900/30t型門機(jī)）和6#塔機(jī)（K80/115型塔機(jī)）；

（4）尾水管調(diào)整采用掛鋼琴線和全站儀校正的方法測(cè)量管口里程、垂直度和平面度，調(diào)整使用管子千斤頂和自備機(jī)械千斤頂調(diào)整，高程用楔子板調(diào)整，調(diào)整完畢后固定。固定后復(fù)測(cè)其管口的平面和垂直度，應(yīng)滿足設(shè)計(jì)及有關(guān)規(guī)范要求。調(diào)整合格焊接楔子板等加固材料，對(duì)其進(jìn)行最后的加固定位。加固材料用拉筋搭配加固。驗(yàn)收合格后向土建單位交面進(jìn)行二期混凝土的回填。

8、尾水管二期混凝土澆筑

尾水管二期混凝土澆筑在土木工程師指導(dǎo)下進(jìn)行，按以下順序作業(yè)：

（1）混凝土澆筑前在尾水管里襯小頭處選擇一周向斷面涂一層連續(xù)的遇水膨脹的密封膠；

（2）對(duì)混凝土澆筑的次數(shù)和范圍進(jìn)行徹底檢查，以防止在澆筑二期混凝土?xí)r，尾水管里襯支撐因松動(dòng)而脫落；

（3）尾水管里襯二期混凝土澆筑應(yīng)嚴(yán)格控制混凝土回填速度（每小時(shí)不超過(guò)30厘米，每倉(cāng)澆筑高度不超過(guò)2米，澆筑應(yīng)對(duì)稱分層分塊）；

（4）為了混凝土充分凝固，在澆筑時(shí)應(yīng)振動(dòng)，但不允許所使用的振動(dòng)設(shè)施與尾水管里襯、管子千斤頂、螺旋扣相接觸；

（5）用混凝土將尾水管里襯下部填滿，檢查混凝土經(jīng)過(guò)澆注孔時(shí)的流動(dòng)情況，當(dāng)混凝土將尾水管下部填滿時(shí)，應(yīng)及時(shí)用蓋板將澆筑孔蓋上；

（6）在混凝土澆筑施工全過(guò)程，對(duì)尾水管里襯管口平面度和垂直度變化進(jìn)行密切監(jiān)測(cè)，一旦發(fā)生異常變化應(yīng)立即通知土建單位停止?jié)仓?，并及時(shí)采取措施進(jìn)行處理，處理合格后方可繼續(xù)澆筑。

9、混凝土澆筑孔蓋、灌漿孔蓋焊接及組合法蘭內(nèi)側(cè)密封焊接

（1）尾水管里襯混凝土澆筑完成后，進(jìn)行焊接澆筑蓋板，由于尾水管里襯承受較大約束力，焊接不當(dāng)，會(huì)產(chǎn)生焊縫開(kāi)裂，焊接前必須徹底清除水和其他雜物，使用抗裂性較好的低氫型焊條，焊接時(shí)最重要的是防止出現(xiàn)焊縫開(kāi)裂，如果發(fā)現(xiàn)有裂紋時(shí)，應(yīng)立即將其修磨掉，并補(bǔ)焊其表面；

（2）灌漿作業(yè)結(jié)束后，用榔頭檢查混凝土內(nèi)部有無(wú)空洞，若有空洞，灌漿填滿，對(duì)灌漿孔進(jìn)行密封焊；

（3）組合法蘭內(nèi)側(cè)密封焊接，有兩名焊工根據(jù)圖2順序?qū)η板F段上、中、下部尾水管里襯組合法蘭進(jìn)行密封焊接，密封焊接后，對(duì)入管口法蘭不平度及圓度進(jìn)行再檢查，如不合格，打磨修復(fù)。

10、結(jié)語(yǔ)

桃源水電站尾水管里襯按照上述方法施工安裝，在安裝后對(duì)尾水管里襯管口法蘭最大與最小直徑差、中心及高程差、管口法蘭至轉(zhuǎn)輪中心距離差、法蘭面垂直度及平面度、波浪度及無(wú)損探傷進(jìn)行檢查均在設(shè)計(jì)要求的范圍內(nèi)，在尾水管里襯澆筑過(guò)程中進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，尾水管里襯沒(méi)有發(fā)生變形位移，桃源水電站尾水管里襯安裝工藝切實(shí)可行。

參考文獻(xiàn)：

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