周红宁
中国水利水电第四工程局有限公司 河北保定 072750
摘要：文章论述了山东沂蒙抽水蓄能电站不同材质、不同壁厚、不同直径的压力钢管制作施工技术，其施工工艺标准化流程为类似压力钢管制作提供了借鉴性经验。
关键词：压力钢管 制作
1、工程概述
沂蒙抽水蓄能电站压力钢管由引水隧洞段、高压管道上平段、高压管道竖井段、高压管道下平段、高压支管段及尾水支管段钢管组成。主管直径为6.8m→6.2m→5.4m。主管材质为500MPa级钢、600MPa级高强钢及800MPa级高强钢，钢管壁厚为20mm~60mm。钢管设置有加劲环或阻水环，加劲环环高为150mm，阻水环高位300mm，厚度均为24mm。
2、施工技术
（1）钢管制造包括直管、弯管、渐变管、方变圆及加劲环、阻水环和灌浆孔堵头等附件的制造、焊接和防腐等工作。
（2）引水隧洞、上平段、上弯段、竖井段、下弯段、下平段压力钢管设计内径变化依次为6.8m→6.2m→5.4m；尾水支管段压力钢管设计内径5.0m，该段钢管采用两张钢板分瓦片卷制，卷制完成后两瓦片拼接组圆，高压支管段钢管设计内径变化依次为3.8m→2.5m，该段钢管直径较小，该段钢管采用整张钢板卷制完成。
（3）本工程压力钢管单节最大设计长度3m，除特殊管节（凑合节等）外，两节压力钢管组合摞节出厂，组合摞节单节最大长度为6m。
3、施工控制要点
3.1材料采购及存放
（1）钢板存放于钢管加工厂厂房外侧钢板存放区，钢板存放时避免雨淋、锈蚀，钢板叠放与支撑垫条间隔设置合理，避免产生变形。钢板进场后按厚度、材质、试验板等分类存放并整齐堆放，设置标识牌，并做好标记、标识,专用专取；严禁乱堆乱放及不按计划随意用料。
（2）焊接材料设专库存放，防腐材料设专库存放，焊条型号或焊丝代号及其焊剂符合施工图纸及规范的规定，焊接材料、防腐材料都必须具有产品质量合格证。
3.2下料及坡口加工
（1）放样、画线
1）直管放样、画线
钢管下料画线时，按图示方向画线取直角下料，以钢板较直的一个长边为基准划单边修边划切割线。
2）弯管放样
弯管下料放样前先根据设计图纸进行弯管管节的放样展开，待模拟正确后，按展开图纸利用数控火焰切割机专用软件编程，编程完成后，数控火焰切割机按编程程序画线，画线尺寸符合要求后准备下料。
（2）下料
1）下料采用数控火焰切割机进行下料，切割面的熔渣、毛刺用角磨机清理干净。所有板材加工后的边缘不得有裂纹、夹层和夹渣等缺陷。
2）焊接坡口严格按设计图纸要求和施工工艺要求加工，加工后坡口尺寸极限偏差符合施工图纸的要求，或符合GB985.1-2008《气焊、焊条电弧焊、气体保护焊和高能束焊的推荐坡口》的规定。
（3）标记、标识
根据设计图纸要求与最终确定的压力钢管排料图，在钢板画线后每一块下料钢板上用钢印、油漆和冲眼标识，分别标识出钢管分节、分块的编号，水流方向、水平中心线、垂直中心线、灌浆孔位置、坡口角度以及切割线等符号。用钢印、油漆、样冲作标记并在周边坡口处涂刷不影响焊接的车间底漆。所有标识和信息具有可追溯性。
3.3 钢板两纵缝端头预弯
钢板纵缝端头预弯采用压力机加衬垫的方式在卷板机上进行，衬垫为事先按一定弧度卷成并加工的钢制专用胎模，预弯预留回弹量，预弯后钢板端头弧度用样板检查达到设计要求。
3.4钢管卷制
（1）管节卷制前开动卷板机进行空车运转检查，各转动部分运转声音正常，电器开关动作灵敏，润滑好，运转正常后方可进行管节卷制。
（2）卷板时使钢板逐渐弯曲卷制成形。
（3）被卷钢板应放在卷板机轴辊长度方向的中间位置，钢板的对接口边缘必须与轴辊中心线平行，锥管、岔管卷制时钢板的素线必须与轴辊方向一致。
（4）卷制时，多次调整上辊向下移动，使钢板弯曲，卷制成筒体。上辊每下降一次需开动卷板机，使工件在卷板机上返卷一、二次。
（5）在每一次调整三辊卷板机上轴辊下移后卷弯时，都需要用样板检查圆弧曲率的大小，以防过量，直至符合样板与瓦片间隙要求为止。
（6）在卷制过程中，使钢板两侧边缘与轴辊中心线垂直，应经常进行检查以防跑偏造成端面错口。并调整卷板机的轴辊相互保持平行，以避免卷制出的管节出现锥形。
（7）在卷制过程中，钢板必须随着卷板机轴辊同时滚动，不能有滑动现象，如出现滑动立即排除。
（8）钢板卷板控制要求：
1）卷板方向和钢板的压延方向一致；
2） 卷板前或卷制过程中，将钢板表面已剥离的氧化皮和其他杂物清除干净；
3）卷板后，将瓦片以自由状态立于平台上，用样板检查弧度，
4）卷板时，高强钢不得用金属直接锤击钢板。
5）瓦片卷制前，用压力机模板预弯端部圆弧。
6）钢管卷制按下图1图示卷制。
图1 钢管卷制图示
（9）钢管卷制
钢板端头预弯完成后，用150×3200mm卷板机进行钢板冷卷成型。钢板卷制方向和钢板压延方向一致，钢板经多次卷制，直至达到设计弧度。
（10）钢管卷制进料平台与卷管支撑架
卷板机下辊距车间底部约1.4m，需制作安装进料平台供卷板机钢管卷制钢板进料，进料平台高度1.2m，上部根据钢板进料需求，布设8-10个滚动轮，减少钢板进料摩擦阻力。
3.5钢管拼圆
钢管拼圆在车间内拼圆区拼接，钢管拼圆在钢支墩拼圆钢平台上拼接，拼接时，钢管纵缝位置配置稳定可靠的操作平台或支架，组圆前先将组成管节的2个瓦片立于组圆平台进行组圆，组圆时不允许焊接临时构件，纵缝间隙边调整边定位焊接，钢管调圆采用米字撑调圆，最后一条纵缝的调整满足设计周长的要求，同时检查相邻管节周长差、管口平面度、圆度、纵缝径向对口错边量等各项性能指标，各项指标符合要求后方可进行下一步工序。
3.6纵缝焊接
钢管纵缝在焊接平台上采用埋弧自动焊焊接，施焊前根据焊接工艺规程或设计要求需要进行焊前预热，控制层间温度的，严格按照工艺要求进行焊接。纵缝内部焊接质量检查采用超声波检测，TOFD复验，焊缝缺陷处理并补探。
3.7 加劲环、阻水环安装
压力钢管加劲环、阻水环采用整体卷制成型的加劲环，加劲环卷制完成后，加劲环的内圈弧度用样板抽查，间隙符合表5的规定，加劲环安装采用永磁电动葫芦起吊安装，加劲环与钢管外壁的局部间隙严格控制，不大于3mm，以免焊接引起管壁局部变形，加劲环对接头焊缝采用手工焊焊接，加劲环与钢管外壁间角焊缝焊缝采用埋弧自动焊焊接，加劲环、阻水环的对接焊缝与钢管纵缝错开200mm以上。
3.8钢管摞节组对
摞节组对情况管节根据现场工作面情况确定，摞节组对管节严格按照管节标识、标记的管节号、水流方向、轴线位置摞节组对，钢管摞节前按照管壁记录的管节周长计算对口管节的环缝错边量，钢管摞节组对在滚轮架上进行，摞节组对完成后，检查摞节组对钢管标识、标号、方向及对口错变量等是否正确或符合图纸及规范要求。
3.9钢管环缝焊接
环缝焊接在压力钢管厂加工车间环缝焊接区焊接，环缝焊接采用埋弧自动焊焊接。
四、总结
通过对沂蒙抽水蓄能电站不同材质、不同壁厚、不同直径压力钢管的制作施工，其流程化、标准化施工技术已得到成熟运用，尤其加劲环的卷制技术代替以往的钢板切割，给同类钢管制作施工提供了一定的参考经验。