大型鋼岔管非常規(guī)安裝技術(shù)探討

代貴友

摘要：隨著社會經(jīng)濟快速發(fā)展，用電負荷日益增長，受資源的限制導(dǎo)致國內(nèi)水力發(fā)電建設(shè)不平衡，電網(wǎng)調(diào)峰矛盾日益突出。作為電力調(diào)峰作用的抽水蓄能電站，在水力資源少的地區(qū)大力開發(fā)，高水頭、“一管多機”的抽蓄電站不斷面世，高強鋼、大型鋼岔管安裝逐漸增多，一種采取非常規(guī)方法安裝大型鋼岔管的技術(shù)，具有一定的代表性，對其安裝技術(shù)進行總結(jié)和探討，可供類似工程施工作為參考。

關(guān)鍵詞：大型；鋼岔管；非常規(guī)；安裝技術(shù)

1 概述

敦化抽水蓄能電站位于吉林省敦化市北部，距長春市直線距離約220km。電站安裝四臺單機容量為350MW的抽水蓄能機組，總裝機容量為1400MW，設(shè)計年平均發(fā)電量23.42億KWh，年平均抽水電量31.23億KWh，綜合效率75%。引水道采用“一管兩機”布置方式，1#、2#高壓管道長度分別為2080.3m、2076.6m，采用鋼襯；高壓岔管，采用對稱Y型內(nèi)加強肋鋼岔管；1#、3#高壓支管長度均為61.66m，2#、4#高壓支管長度均為57.49m；鋼岔管和支管均采用800MPa級鋼。鋼岔管以瓦片形式供貨，在現(xiàn)場拼裝廠內(nèi)組裝、焊接、打壓，再運輸?shù)桨惭b現(xiàn)場整體安裝。

2 鋼岔管及支管布置形式

引水高壓支管由水平彎管、直管、錐管及湊合節(jié)4部分組成，直徑2.1～2.7m，板厚36～66mm，出口段中心距23.636m。高壓鋼岔管支管中心夾角70°，中心距4110.4mm，對稱Y型內(nèi)加強肋形式布置，主管內(nèi)徑3.8m板厚66mm，支管內(nèi)徑2.7m板厚66mm，單套岔管重約50t。為保證球閥與支管間延伸段施工質(zhì)量，延伸段鋼管由廠家制造、打壓后整體運至現(xiàn)場安裝。為此，支管段湊合節(jié)設(shè)置在支管出口與延伸段連接管節(jié)。

3 鋼岔管運輸

鋼岔管選用60t拖車運輸，廠內(nèi)50t門機裝車，經(jīng)封車檢查后，“臥式”（鋼管軸線平行于地面）通過公路、各施工支洞運輸至施工支洞與主洞交叉位置，天錨卸車，然后利用主洞卷揚機系統(tǒng)、運輸軌道及運輸臺車將鋼岔管牽引至安裝位置。

4 鋼岔管安裝方法

鋼岔管安裝質(zhì)量直接影響后續(xù)壓力鋼管安裝和后期發(fā)電水流量分配大小，對其安裝里程、高程及中心控制要求較高。

4.1 鋼岔管常規(guī)安裝方法

鋼岔管整體現(xiàn)場安裝，一般是先將支管段壓力鋼管運輸?shù)蕉磧?nèi)存放，再根據(jù)設(shè)計安裝里程、中心等將岔管安裝坐標(biāo)控制點放樣到底部或巖壁上，按放樣點進行調(diào)整、安裝岔管，經(jīng)驗收合格后澆筑回填混凝土，最后將支管段壓力鋼管倒拉至安裝位置進行對裝、焊接。

4.2鋼岔管非常規(guī)安裝方法

敦化抽蓄電站支管段具備壓力鋼管安裝條件比鋼岔管供貨時間早一年多，為了降低后期壓力鋼管安裝強度和保證安裝節(jié)點工期目標(biāo)，需提前進行支管段壓力鋼管安裝，即支管段壓力鋼管以湊合節(jié)前的錐管做定位節(jié)，依次安裝上游側(cè)支管鋼管及回填混凝土，最后才安裝岔管的順序進行安裝。

由于鋼岔管和錐管之間沒有設(shè)置湊合節(jié)，且鋼管采取“雙定尺”鋼板，并已按照設(shè)計圖紙制作完成。提前將兩條支管安裝完成后，再將岔管與支管對裝，難度非常大，對支管段鋼管安裝里程、高程及中心要求較高。若支管段壓力鋼管安裝尺寸出現(xiàn)較大的偏差，都有可能導(dǎo)致岔管與支管無法對裝或錯牙過大，安裝質(zhì)量達不到規(guī)范及設(shè)計要求。

敦化電站引水鋼岔管及支管安裝，經(jīng)研究決定，還是采取先安裝支管后安裝岔管方式進行。支管段每節(jié)壓力鋼管安裝過程中，嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙控制其高程、里程及中心，安裝里程要求比設(shè)計里程長2～3mm，以便補償焊接收縮量；中心、高程控制在規(guī)范及設(shè)計要求之內(nèi)。支管鋼管安裝、回填至支管段第4節(jié)壓力鋼管。每條支管的第1～3節(jié)鋼管在鋼岔管安裝前，焊縫不留間隙對裝，不焊接，待鋼岔管安裝完成后再焊接。鋼岔管安裝前，先進行鋼岔管安裝控制點放樣，再將鋼岔管運輸?shù)轿?，調(diào)整安裝尺寸，保證與支管對裝質(zhì)量和主管安裝尺寸，若出現(xiàn)鋼岔管與支管對裝錯牙、焊縫間隙過大等現(xiàn)象時，將對裝好的支管鋼管打開，重新調(diào)整、對裝。

5 鋼岔管焊接方法

敦化抽蓄電站鋼岔管采取上述方法安裝完成后，岔管及支管預(yù)留了4條焊縫未焊接，為保證焊接質(zhì)量、減少焊接應(yīng)力和變形，制定科學(xué)合理的焊接方法至關(guān)重要。

5.1焊接工藝參數(shù)

鋼岔管及支管現(xiàn)場安裝焊縫采用手工電弧焊焊接，焊接前，先進行焊接工藝評定，確定焊接參數(shù)，選擇焊接性能良好的焊條型號，焊條選用XY-J80SD。

5.2焊接順序及控制

根據(jù)現(xiàn)場預(yù)留焊縫分布形式，制定合理焊接順序（見圖2）。焊接時，岔管兩側(cè)支管的相同部位焊縫同時對稱焊接，焊接人數(shù)相同，焊接順序及速度控制一致，焊接過程中，嚴(yán)格控制焊接電流、電壓及焊接速度，多層多道焊接。

5.3 預(yù)熱及后熱

鋼岔管及支管母材為800MPa級高強鋼，焊接性能較差，焊接過程中容易產(chǎn)生冷裂紋。焊縫焊接前，采用溫控儀及加熱片對焊縫進行預(yù)熱，預(yù)熱溫度100～120℃。焊后及時進行消氫處理，防止焊后出現(xiàn)冷裂紋，后熱溫度160～200℃。焊接中途停止焊接時，對焊縫進行保溫，保溫溫度30～50℃。

5.4 焊縫檢測

鋼岔管及支管鋼管為高強鋼，按照規(guī)范要求，焊接完成48小時后才能進行探傷，安裝現(xiàn)場焊縫采取100%UT和50%TOFD無損檢測。

6 結(jié)束語

敦化抽水蓄能電站采取先安裝支管、后岔管安裝方式，提前完成了支管段壓力鋼管安裝任務(wù)，有效消除了后期壓力鋼管安裝峰值，降低施工成本，有利后期節(jié)點目標(biāo)工期的實現(xiàn)。為大型鋼岔管整體安裝施工技術(shù)積累了經(jīng)驗，可供今后類似工程施工作借鑒。

參考文獻：

[1]王文忠. 葫蘆壩水電站大型鋼岔管制造與安裝. 技術(shù)與市場. 2015.5 P127-129.

[2]馮茂振. 新疆某水電站鋼岔管安裝技術(shù)及質(zhì)量控制.新疆水利.2013第2期.P39.

（作者單位：中國水利水電第七工程有限公司）