水工金属结构制作与安装（本人修改版）

2压力钢管制作与安装

2.1压力钢管概述

压力钢管是水电站输水建筑物重要组成部分，它是在承受水库、压力前池或调压室中水压力的条件下，将水引入蜗壳，推动水轮机转动，或者将水引入其他设备以满足供水的要求。

压力钢管的布置形式是根据水电站所在地区地形、地质条件和挡水、引水结构形式的不同来确定。常见的压力钢管布置形式有：明管、地下埋管、回填管、坝后背管、坝后埋管等。见图2-1-1~图2-1-5。

伸缩节镇墩镇墩支墩压力钢管（明管）支承环管壁

图2-1-1明管

管壁引水隧洞调压室 压力钢管（地下埋管）混凝土

图2-1-2地下埋管

回填土引水隧洞管壁 压力钢管（回填管）混凝土

图2-1-3回填管

管壁 压力钢管（坝后背管）混凝土

图2-1-4坝后背管

管壁 压力钢管（坝内埋管）混凝土

图2-1-5坝内埋管

压力钢管一般都由进口渐变管、上平管、上弯管、斜管(或竖井钢管) 、下弯管、下平管、岔管、支管组成。

压力钢管的主要构件包括直管、弯管、锥管、渐变管、岔管、伸缩节和钢管上的附件（如支承环、加劲环、止水环、锚筋、进人孔、灌浆孔等），以及明管上的支座等部件。

随着水电水利工程建设的发展，高水头，大型、超大型水利水电工程的日益增多，压力钢管的规模、难度也相应加大。目前，我国水电站压力钢管设计水头最高的已超过千米，管径最大的已达14.4米。用于钢管制造的材料也由强度级别较低的普通材料发展到大量采用强度级别为600Mpa、800Mpa级别的高强度钢。焊接方法也由原来比较单纯的手工焊条电弧焊到大量采用埋弧自动焊、手工气体保护焊及全自动气体保护焊等。焊缝检测技术也不断完善，新的检测技术也不断应用于压力钢管制造与安装。

在一些大、中型电站，由于压力钢管体积较大，运输不便，大部分电站压力钢管加工厂都布置在工地，有的施工单位也利用已有制造厂制造瓦片，而在工地仅设立简易组焊车间，将瓦片在组焊车间组焊成钢管，以节省工地钢管厂建设费用。

压力钢管现场安装一般利用土建浇筑混凝土的大吨位起重机吊装，在隧洞内或地下厂房也可采用特殊的起重设备进行吊装就位。

2.2钢管制作场地布置 2.2.1概述

压力钢管制作场地布置与场地选址、场地至安装位置的交通运输条件、当地物资供应状况、钢管安装强度等诸多因素相关，制作单位可结合自身特点通过技术经济分析比较后建设压力钢管制作车间，满足工程需要。

钢管制作场地一般根据钢管的生产工艺过程、钢管的平均月生产强度、最大节钢管尺寸及重量等现有条件来设计。完整的制作场地应包括场地面积、厂房结构、厂内运输道路、加工设备配置、辅助设施、生活设施等方面。

2.2.2制作场地分类

钢管制作车间具体形式是多样的，大体上分为现场组焊车间和钢管制作车间两种形式。 (1) 现场组焊车间，

结构及设施较简单，只具备瓦片重新组圆、焊接以及油漆补涂等能力，钢管制作的其余工作由远离电站的加工厂完成。现场组焊车间一般适合现场场地条件受限、工程规模小等实际情况，但在有些国际项目施工时，大中型的钢管也常采用在现场组焊车间进行瓦片组圆、焊接的施工方案。

(2) 钢管制作车间

由于钢管制作车间的目的性强、使用时间短较（2～5年），因此一般建设成封闭式或半封闭式临时厂房。如果钢管制作车间是作为基地建设的一部分，则应该按永久性建筑设计和建设。车间应具备钢管从材料进厂、下料切割、卷板、组圆、焊接、探伤、喷砂（丸）、涂装、吊装运输等全部工艺过程的生产能力。如果根据工程需要，钢管制作车间还承担了其它金属结构件如水轮机埋件、闸门、拦污栅等制造任务，车间还得具备相应的热处理、机械加工等能力。大部分水电站压力钢管制作采用此种模式运作。

2.2.3场地主要配置

钢管制作场地的设计包括场地面积、厂房结构形式、投入设备、附属建筑、辅助系统等的确定。

(1) 场地、厂房面积

钢管制作场地包括原材料储存、切割下料、瓦片加工、钢管对圆、焊接、组装、探伤、喷砂（丸）、涂装等场地。钢管制造厂房和场地面积可分别参照公式（2-2-1）估算：

F?5Q?…(2-2-1)

式中：F—钢管制作场地（厂房)面积，m2；

Q—钢管制作工程量，t；

φ—场地（厂房）面积换算系数，单位：m2/t，参见表2-2-1。 表2-2-1 场地（厂房）面积换算系数表

钢管工程量Q（t） 200～500 600～1000 2000～5000 6000～10000 厂房面积系数φ（m2/t） 0.80～0.40 0.33～0.26 0.13～0.07 0.06～0.04 场地面积系数φ（m2/t） 2.40～1.20 1.17～0.90 0.52～0.28 0.24～0.18 (2) 主车间 主车间主要承担钢管下料、卷板、单节组焊、大节组焊等工作。

主厂房结构应满足安全需要，一般为砖、砼及钢结构，如设计为永久性建筑，则可选钢筋混凝土结构及全钢结构厂房。

1） 主车间应满足钢管下料、卷板、组圆、起吊、转运的场地和空间需要，跨度尺寸主要与钢管最大直径有关，其值可参照表2-2-2确定。 表2-2-2 主车间跨度参考表

钢管最大直径（m） 主车间跨度（m） ≤3 12 3～6 12～15 6～8 15～18 8～12 18～21 ＞12 ＞21 2） 主车间长度与钢管最大月制作强度紧密相关，一般可参照表2-2-3确定。 表2-2-3 主车间长度参考表

月生产能力（t） 钢管全部在现场车间制造 ≤100 50～55 100～200 60～80 200～400 80～100 400～700 100～120 700～1000 120～150 3） 主车间高度

主车间高度可按公式（2-2-2）计算确定。

H?D?h1?h2?h3?h4 … (2-2-2)

式中：H—主车间高度，m；

D—钢管的外径或大节钢管的高度，两者取其大值，m； h1—吊运钢管时，管底边离地面的距离，一般取0.5m； h2—吊运钢管时的吊具的高度，一般取1.5m～2m；

h3—桥式或龙门式起重机的吊钩升至最大高度时与起重机最高点的净距，m； h4—桥式或龙门式起重机的最高点至厂房屋架下弦的净空尺寸，m。 4） 主车间平面布置

主车间平面布置一般按钢管制作工序进行，主要包括划线平台、下料切割平台、修磨平台、卷板及瓦片存放区、组园平台、焊接平台、焊接检验平台和厂内运输台车及轨道等。

① 划线、切割平台

一般用型钢或钢板条铺成，位置应与数控切割平台，原材料堆放场相邻。 ② 打磨平台

型钢焊接结构，高度在0.8～1m 左右，面积按照2～3 块钢管瓦片的面积确定，应满足卷板及组装进度的需要。

③ 组圆平台

组圆平台是钢管组装的基础，平台形式有很多，常用的有：轻轨平台、钢板平台、混凝土支墩平台、混凝土型钢平台等。组圆平台数量根据钢管最大生产强度确定。

④ 卷板及瓦片存放区

根据卷板机特性、瓦片尺寸确定卷板机工作区域，同时应考虑瓦片检验和存放位置。 ⑤ 焊接平台

焊接平台可与对园平台交替使用，如果采用埋弧自动焊，可在主车间设置埋弧自动焊工位，平台或自动焊工位数量根据生产强度确定。当生产需要专门设置埋弧自动焊车间时，焊接车间可按如下参数确定。

● 车间长度可按公式（2-2-3）计算： L?2D?E …（2-2-3)

式中：L—焊接车间长度，m；

D—钢管最大直径，m；

E—车间长度的裕度，一般取4.5～5.5m。 ● 车间宽度：按公式（2-2-4）计算：

B?D?2b …（2-2-4) 式中：B—车间宽度，m；

D—钢管直径，m；

b—车间宽度的裕度，一般取2.0m。

● 车间高度：按公式(2-2-5)计算：

H?D?h1?h2 …（2-2-5)

式中：H—车间高度，m；

D—钢管直径，m；

h1— 钢管滚焊台车支承托辊处的高度，m； h2— 钢管顶部需要的净空。 ⑥ 焊接检验平台

焊接检验平台的数量可根据检验时间的周期及一次报检的数量确定，以满足进度要求为前提。结构型式与组圆平台相同。焊接检验平台与组圆平台有时根据需要可以共用，对需进行射线检验的平台，应充分考虑安全距离与防护措施。

⑦ 厂内运输台车及轨道应满足车间内外运送构件、材料等用，布置时应遵循转运快捷、

方便原则。

(3) 钢材堆放场地

钢材堆放场地，应靠近划线切割区，以便于钢材的转运。钢材堆放场地需求面积根据钢材进料时的数量和批次确定，以确保能够满足进料和制造的需要。钢材堆放场地面积按公式（2-2-6）计算。

F1?K1A … (2-2-6)

式中：F1—钢材堆放场面积，m2；

K1—系数，取0.2～0.5；

A—钢管全部在工地车间制造时所需要的主车间建筑面积，m2。 (4) 钢管半成品堆放场

钢管半成品堆放场一般设在主车间外侧，面积按公式（2-2-7）估算。

F2?K2A … (2-2-7)

式中：F2—半成品堆放场面积，m2；

K2—系数，一般取0.5～1.0；

A—钢管全部在工地制造所需的主车间建筑面积，m2。 (5) 电焊机房

手工电焊机房一般设在主车间一侧，靠近对圆平台处，布置时要考虑与焊接地点的距离，避免距离过长造成电缆压降过大而影响焊接质量， 电焊机房面积可按公式(2-2-8)估算：

F3?nA1?A2?A3 …（2-2-8)

式中：F3—电焊机室面积，m2；

n —焊机台数；

A1—单台电焊机占地面积；

A2—焊条烘焙箱和工具箱占地面积，取8m2～12m2；

A3—焊条临时堆放场及工作人员占地面积，取2m2～4m2。

(6) 无损检测检验室

无损检测检验室包括射线探伤室、超声波探伤室和暗室、表面探伤室及评片室等。射线探伤室可以和超声波探伤室集中布置，也可分开布置。射线探伤室必须与作业场地有一定的安全距离，同时在周围设置铅板防护墙等防护措施，防止因射线辐射影响人身健康。

(7) 焊接试验室

焊接试验室负责推广新的焊接工艺及设备、新材料焊接工艺评定试验，验证并实施，负责焊工考试和取证等工作。推荐面积为150m2～500m2。一般含有焊工理论培训室、实际操作训练室、考试室、焊接试验设备及焊缝检测室等。

(8) 防腐除锈车间

防腐除锈车间包括除锈室、涂装室、油漆贮存室和工具室、休息室等。除锈室面积按公式(2-2-9)计算。

F4?BL …（2-2-9)

式中：F4— 除锈室面积，m2；

B— 除锈室宽度，取钢管最大外径加2m；

L— 除锈室长度，取钢管最大管段长度或最大钢管外径加2m。 除锈车间高度可按公式(2-2-10)计算

H = h1 + h2 + h3

式中：H — 车间高度 h1— 台车高度

h2— 最大管节高度或外径

h3— 钢管顶部净空

除锈室应全部封闭，其内铺设运输轨道，室内应装置通风、除尘设备、消音降噪设备，以满足环保要求。同时还要求有足够的照度以便于检查钢管表面预处理质量。

涂装室应有足够大的面积，保证工件涂装后有充足的干燥时间。

油漆贮存室用来贮存油漆、稀释剂等危险品物质，要求有良好的通风并配备防火装置。 (9) 配电室、空气压缩机室和乙炔供气室 配电室、空气压缩机室和乙炔供气室可按选用的设备型号分别布置，其建筑面积为设备占地面积的3～4倍。

乙炔供气室应设在车间接近切割区端部，采用集中控制分道供气的方式。

空气压缩机室应布置在合理位置，兼顾除锈防腐和车间碳弧气刨压缩空气使用。 (10) 工具室、作业室（或休息室）

工具室、作业室（或休息室）可集中布置，也可分别附于有关车间的旁侧。 (11) 焊材二级库

车间焊材二级库主要满足焊条、焊丝、焊剂的临时保存、发放、烘干、及回收等。焊材二级库房面积可根据焊接材料储存量、储存方式、烘干箱数量等确定。焊材二级库保持干燥、空气流通。

(12) 成品堆放场

钢管成品堆放场一般布置在钢管厂外围，吊装和运输方便，便于钢管出厂。 成品堆放场面积可按公式(2-2-11)计算。

F5?nA …（2-2-11)

式中：F5— 成品堆放场面积；

n— 系数，一般取4～7；

A— 钢管全部在工地制造所需的主车间建筑面积，m2。 (13) 动力供应

压力钢管制造的动力供应包括压缩空气、水、电、氧气和乙炔的供应。

钢管厂氧气、乙炔及压缩空气一般通过管道集中供应，供气干管沿车间纵向布置，分别接至氧气供应站、乙炔供应站及空压机房，车间内明管固定在立柱及底层圈梁上，至氧气供应站、乙炔供应站及空压机房的管道宜采用埋管。

1） 压缩空气供应系统

生产所需压缩空气主要为气刨、风铲、喷砂设备、油漆喷涂、喷锌设备及吹扫等用气。制造厂内压缩空气用气采用集中供应方式，供气压力0.8Mpa，钢管厂区内布置空压机房，内设置空压机及储气罐，通过敷设干管将储气罐内压缩空气送至制作车间、防腐车间及成品钢管堆放场等各用气部位的储气包，各用气点则通过软管从储气包上取气，系统使用前应进行耐压、渗漏试验。

2） 氧气供应系统

钢管厂内宜采用氧气供应站集中供应氧气方式，氧气总管供气压力不大于1.0Mpa。氧气供应站布置于制作车间附属房内，采用氧气瓶或低温液体储氧罐供气，通过敷设干管将氧

气送至制作车间及成品钢管堆放场等各用气部位的储气包，各用气点则通过软管从储气包上取气。

所有氧气管道及其附件均进行脱脂处理，系统使用前将进行耐压、渗漏试验。 3） 乙炔供应系统

钢管厂内宜采用乙炔供应站集中供应乙炔方式，乙炔总管供气压力不大于0.1Mpa。乙炔供应站布置于制作车间附属房内，采用乙炔瓶或储气罐供气，通过敷设干管将乙炔送至制作车间及成品钢管堆放场等各用气部位的储气包，各用气点则通过软管从储气包上取气。为防止乙炔使用中回火而引起安全事故，在供气总管上及各用气点的软管前均设有回火防止器。乙炔系统使用前将进行耐压、渗漏试验。

4） 供电系统

钢管钢管厂内设置交流配电房，厂内供电电源点则取自配电房。大型施工设备的用电直接由配电房内动力配电屏供给；为了生产用电的方便，车间现地布置动力箱，小型设备、工具用电则由现地布置的动力箱供给。供电电缆的敷设和供电设备的布置应充分考虑其安全性。

5） 供水系统

钢管厂内可敷设一条供水总管，根据需要在总管上设置供水点，场内各用水点用水均取自该供水总管上。

(14) 消防设施

钢管厂内消防采用灭火器及水消防，氧气供应站、乙炔供应站及设备器材库等为重点防火部位。灭火器悬挂于建筑物墙壁上，离地面约1.5m高，采用膨胀螺栓固定；水消防设施主要在钢管厂重要防火部位布置消防栓，并应有相应的满足消防车行驶的通道。

(15) 接地系统

车间接地：暗敷接地扁钢网、接地极连接以及车间金属构架三者连成一体，以保证接地电阻控制在6~8Ω，最大不得超过10Ω。暗敷接地扁钢采用“-50×5”的扁钢构成纵横接地网，每个接地极采用长度为3米的“∠50×5”的角钢打入土壤，在高阻区采用降阻剂降低土壤电阻率，以保证车间接地电阻，车间暗敷接地与车间金属构架连成一体构成整个车间的接地系统网。

电气设备接地：按要求与预留的接地网的接地端子联接接地。 (16) 常用设备

钢管厂制造设备的选择应根据钢管技术要求、钢管特性、工地环境、运输条件、工程进度、制造强度等确定，钢管厂常用设备如下：

1） 起重运输设备：龙门吊（或桥吊）、汽车起重机、牵引平板车、载重汽车、电动卷扬机、转运台车；

2） 切割加工设备：数控切割机、半自动气割机、等离子切割机、铣边机、摇臂钻床、刨边机、剪板机；

3） 焊接设备：全自动电焊机、逆变焊机、气保焊机、埋弧焊机、滚焊台车、空气去湿机、碳弧气刨装置、红外线加热装置、焊剂烘烤箱、焊条烘烤箱；

4） 压制设备：三辊卷扳机、油压弯曲矫直机、压力机、平板机；

5） 防腐设备：喷丸机、空压机、除尘设备、降噪设备、高压无气喷涂机、电弧喷涂设备、数值式覆层测厚仪、湿度露点仪、针孔测试仪、粗糙度仪；

6） 检测设备：水准仪、γ射线探伤仪、X射线探伤仪、超声波探伤仪、磁粉探伤仪、全站仪、经纬仪；

2.2.4压力钢管制造厂的布置实例

(1) 水电七局向家坝金结制作厂

水电七局向家坝金结厂位于距云南省水富县城约3公里的向家坝莲花池ZB8渣场，总占地面积约20000m2。金结厂月制造能力1500t，主要由材料存放场、生产车间、防腐车间、钢管及设备存放场、生活区、办公区、道路及绿化七大区域组成。生产车间由两个单跨轻钢结构厂房交叉组成，形状为“Γ”，总面积为6600m2。其中靠下游侧部分厂房尺寸为59m×26m×15 m(长×宽×高)，主要进行钢管的下料和坡口的加工。另一侧厂房尺寸为180m×28m×15 m(长×宽×高),主要进行钢管瓦片的卷制、组圆及焊接。金结厂环绕四周均为入场公路。金结厂承担了向家坝右岸地下电站压力钢管及排沙钢管、水轮机埋件、及溪洛渡电站进水口拦污栅等金属结构制造任务。向家坝右岸电站引水钢管总工程量3600t，为超大型地下埋管，最大直径达14.4m，该公司采取了在钢管进水口设置钢管组焊平台（配可移动的轻钢结构棚）的施工方案，金结厂主要负责钢管瓦片的制作、防腐。

金结厂主要配置见表2-2-4。

表2-2-4 水电七局向家坝金结厂主要设备配置表 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 设 备 名 称 龙门起重机 龙门起重机 龙门起重机 龙门起重机 三辊卷板机 刨边机 摇臂钻床 半自动切割机 数控切割机 万向切割机 空气压缩机 防腐台车 规 格 型 号 16t（轨距22m） 20t（轨距24m） 50t（轨距24m） 60t（轨距36m） 140mm×4000mm B81120A 普通摇臂钻50型 GCDD2-100A PHOENLXDP-5 IK-72T W-9/10-/5、0.9m3/min、 15t 单 位 台 台 台 台 台 台 台 台 台 台 台 台 数 量 1 1 1 1 1 1 1 4 1 1 6 2 备 注 水电七局向家坝金结厂现场布置见图见2-2-1。 (2) 水电四局向家坝金属结构厂

中国水利水电第四工程局向家坝金属结构厂布置在ZB9渣场内，占地面积约3万m2。金属结构厂主要承担全部向家坝左岸电站引水压力钢管、冲沙孔钢衬的制作、防腐以及拦污栅槽埋件等其它金属结构的制作，按5000t/年的生产能力设计布置。金属结构厂内主要布置有钢管车间、结构车间、焊接车间、金加工车间、防腐车间、MQ1260门机等。钢管车间尺寸60m×21.5m×16m（长×宽×高），采用轻型钢结构型式，两侧采用彩板围护。车间内布置有刨边机、数控切割机、压力机、划线下料平台及其它焊接、切割设备。1台80mm×3000mm卷板机布置在钢管车间外部。钢管车间布置1台25t龙门起重机用于车间内的起吊工作以及车间外钢板的转运、卷制时的起吊和其它半成品的起吊工作。焊接车间与钢管车间并排布置，紧靠SDMQ1260门机轨道，采用混凝土地坪、推拉式工棚布置型式。 钢管防腐车间共布置3间，可供三节钢管同时防腐。每个防腐车间布置一台平板台车，用于钢管倒运。防腐车间为砖墙、钢屋架、钢玻瓦盖顶的封闭结构。

水电四局向家坝金结厂主要配置见表2-2-5。

表2-2-5 水电四局向家坝金结厂主要设备配置表

序号 1 设 备 名 称 半自动切割机 规 格 型 号 G1-100A 单 位 台 数 量 4 备 注 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 数控切割机 压力机 纵缝矫正机 卷板机 摇臂钻床 普通车床 刨边机 桥式起重机 高架门机 移动式空压机 加劲环自动角焊缝跟踪仪 推拉式厂房 防腐台车 BODA5000*1600 315t 80mm*3000mm Z3063 CA6140 B81120A 30t/5t SDMQ1260 0.9m3/min 28m×18m 15t 台 台 台 台 台 台 台 台 台 台 台 个 台 1 1 1 1 1 1 1 1 1 4 3 2 3 水电四局向家坝金结厂现场布置见图见2-2-2。 (3) 水电八局湘阴金结厂

水电八局湘阴制造厂位于湖南湘阴县城，水陆交通便利。厂区面积124亩，包括5个生产车间和1个防腐车间。车间1、2、3、5及防腐车间为钢结构封闭车间，车间4为露天车间，设计有2个活动工棚。在车间1主要进行钢管下料、坡口加工等工作；车间2布置有140mm卷板机和50t桥机，主要在此车间进行卷板和钢管组圆、焊接工作；车间4为露天车间，布置有100t龙门吊1台，满足超大件的组装和焊接，沿车间纵向布置了2个活动工棚，用于大件组装和焊接时的防雨、防风。此制作厂设计月生产金属结构强度1200t。该金结厂主要承担了马来西亚沫若电站1.2万吨钢管的制作任务。

水电八局湘阴金结厂主要配置见表2-2-6。

表2-2-6 水电八局湘阴制造厂主要设备配置表 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 设 备 名 称 龙门起重机 桥式起重机 桥式起重机 桥式起重机 桥式起重机 三辊卷板机 刨边机 摇臂钻床 油压机 数控切割机 活动工棚 空气压缩机 防腐台车 规 格 型 号 50t+50t（轨距19.5m） 50t（轨距23m） 15t（轨距23m、21m） 15t（轨距15m） 5t（轨距15m） 140mm×4000mm B81120A 普通摇臂钻50型 800t EXA-5500 20m×20m 3L-10/8 60t 单 位 台 台 台 台 台 台 台 台 台 台 个 台 台 数 量 1 1 各1 2 1 1 1 1 1 1 2 2 1 备 注 水电八局湘阴金结厂现场布置见图见2-2-3。

7.5左岸公路车库15卸车区氧气库仓库207.5乙炔库6100工作休息室54半数控动切切割割平平台台12m刨边机2223

4材料存放场自待刨钢板待卷瓦块2机3门41t161机板卷门大区机mm车门04t1装0室2卫4门瓦片存放位4楼0公办台平机放板存卷m片m0瓦46台 机 门平 5.t 10 276圆10 2 组流水6场61放堆品成台管平带钢钢化绿04机门t05车车台台腐输防运45151室台61机间03压车平空腐钢防4路道3220场362242渣405.528

厕所6工加间车房门R室大4条5焊伤物资13探房理房管公5办室5室厂15班15值10.57315机门018621QMD机钻S房边臂气刨氧m摇21区6放区机机堆放割力片堆9切压瓦板控t0管钢6数561钢3房炔间乙下下车场线台线台接5放划平料划平料焊1管1堆品转料台车钢成管钢机桥t0机3板棚卷接m焊m0动8活支作字制台米撑平81防腐车间防腐车间18

宿舍区

14015t桥机车间5防腐车间车间450t+50t龙门吊21活动工棚19.5244m台车轨道3m台车轨道130钢管成品堆放场201356Z50钻床1215t桥机5t桥机6评片室办公室工具房焊条房6891215t桥机钢板堆放区车间3氧气库设备物资库空压机房401514钢管组焊场140mm卷板机2015t桥机15瓦片临时堆放区50t桥机滚焊台车8236下料平台数控切割平台50车间2206156车间16800t油压机12m刨边机乙炔库

2.3压力钢管制作 2.3.1技术准备工作

钢管制作前，技术人员应充分熟悉设计图纸、技术规范和相关标准，为钢管材料采购、下料、组装、焊接、消应、防腐、产品交付等提供技术支持。钢管制作所需技术文件一般包括：施工组织设计、工厂制作工艺图、钢板采购清单、制作工艺文件、钢管质量检验检测计划、发货清单、钢管安装说明等。

(1) 施工组织设计

钢管制作施工组织设计一般根据合同要求、设计图纸、现场条件等由企业管理层结合项目综合成本来决策。施工组织设计应包括制作场地和成品堆放场的规划、生产设备、器材、人员等资源投入清单、组织机构配置、钢管主要制作方案、成品交货计划等。

(2) 钢管展开图

钢管展开图是工厂制作工艺图的一部分，在此基础上可以绘制下料图、加工图、拼装图、焊接图等。根据不同的钢管结构，可采取相应的方法绘制展开图。

1） 直管展开图绘制。

直管是钢管的主要结构形式。如图2-3-1，假设钢管进、出口直径为φ (中性层直径)，钢管即为标准圆柱，其展开图是宽度为b的矩形，矩形长度等于钢管周长，即??。

2） 锥管展开图的绘制

如图2-3-2所示，锥管小口直径为d1，大口直径为d2，锥管垂直高度为h，母线长为L，

bφ水流πφb

则此锥管的锥顶角α值计算见公式（2-3-1）： ??2sin?1d2?d1 …（2-3-1） 2L锥管展开圆心角θ值计算见公式（2-3-2）： ??d2?d1?360? …（2-3-2） 2L扇形区域abcd即为单节锥管展开图。 3） 渐变段展开图绘制

渐变管是衔接闸门后的矩形断面过渡到圆形断面的连接管段，采用圆角过渡，即在方形断面的四个角上，以小圆弧连接并使圆弧半径逐渐变大，以至四个圆弧最后连成一个圆。

通常渐变管圆弧的中心位置和半径按直线规律变化。如图2-3-3,渐变管从进水口矩形截面（B×H）通过圆弧过渡到直径为D的出水口圆形截面。渐变管中间任一横截面为带圆角的矩形，其圆角半径值为线性变化的一组数据。

如图2-3-4所示，钢管渐变段展开包括直边区和斜锥管区，其中直边区很容易通过计算得出，斜锥管需通过投影计算圆弧上各对应点素线长度的方法展开。由于渐变段钢管是分节制作，展开图可以根据线性变化规律，计算出分节位置截面尺寸，在相应视图上均匀量取圆弧上各点1～11以及对应的素线投影位置1＇～11＇，进而求出圆弧上各点锥管的实际长度。各分节位置与各素线长度一一对应，在各条素线上以顶点为起点分别量取各分节位置，将各点光滑连接，即形成各断面的展开图边缘线，最后与直边段连接成整体，各节展开图绘制完成。

图2-3-3 渐变管单线图

图2-3-4 渐变管展开图

4） 弯管段展开图绘制

弯管段进、出口的断面为圆形截面，弯管段一般由等分的多节组成，其进、出口管节为其他管节的二分之一，且各截面中心在同一设计圆弧上，管节两管口截面成一定角度，如图2-3-5所示为一电站压力钢管弯管段部分单线图及单节弯管单线图。

a水流ΦφRγbΦ水流R图2-3-5 弯管段单线图

根据素线展开原理，可按如图2-3-6所示方法绘制单节弯管的展开图。根据投影规律可画出进、出水管口在管节对称中心面上的投影，形状为圆形。

123456789111213151416ab图2-3-6弯管段展开图

分别在两圆周上取等分点1~16（等分点数量可根据实际展开需要确定），量取其对应素线长度，平移至对应位置，即得1/2单节弯管展开图，根据对称性，进一步可画出整节弯管的展开图。

θ12345678

910111213141516

(3) 下料图绘制

以单节展开图为基础，按照单节钢管详细分块方案确定单节纵缝位置（包括现场焊缝和厂内焊缝），绘制钢管下料单元的外形图，同时，对所需材料进行优化组合，确定所需采购钢板等材料的规格、尺寸。在下料图中应标注出单元编号、外形尺寸、水流方向、滚压线位置、坡口角度、拼装基准线等内容。全套的下料图还需包括环肋、进人孔配件等附件。

钢管管节总体分块方案由施工组织设计确定，单节的详细分块方案应在此基础之上制订，并注意分缝位置满足：

1） 管节纵缝与钢管水平轴线和铅垂轴线圆心夹角大于10°，且相应弧线距离大于300mm及10δ（管壁厚度）。

2） 相邻管节的纵缝错开距离大于板厚的5倍且不小于300mm。 3） 同一管节的相邻纵缝间距大于500mm。 4） 直管环缝间距大于500mm，弯管、方圆渐变管等环缝间距不宜小于下列各项值中的最大值：① 10倍管壁厚度；② 300mm；③ 3.5rδ，其中r为钢管内径，δ为钢管壁厚。 (4) 钢板采购清单的编制

钢板采购清单编制是一项重要的技术工作，必须保证准确和完整。以下料图为主要依据整理出钢管制作所有需要下料钢板的尺寸、数量和牌号即为采购钢板的清单。清单所列钢板应与管节及瓦片一一对应，并且考虑切割、坡口加工、卷板压头、焊接收缩等工艺预留量和材料复验、商检、焊接工艺评定、生产性试板等对材料的需求量。钢板采购需求量与设计重量一般符合表2-3-1的要求。

表2-3-1 钢管材料损耗率表

管节形式 材料损耗率（%） 直管段 2～5 弯管段 8～25 锥管段 8～15 渐变段 8~25 钢板采购清单应有技术说明，说明采购钢板的牌号、探伤比例、探伤合格级别、执行的探伤标准、钢板交货状态等。

压力钢管制作用钢板如需超声波检查应按JB/T4730.3标准进行无损检测。合格标准为：低碳钢和低合金钢应符合Ⅲ级。高强钢应符合Ⅱ级。而厚度方向（Z向）受力的月牙肋或梁等所用的低碳钢、低合金钢和高强钢钢板均应符合Ⅰ级。

(5) 其他技术文件的编制

钢管制作的其他技术准备工作，是用来指导钢管制作和检验各道工序的操作性强的文件，是实施过程控制的主要依据。包括制作工艺、焊接工艺、防腐工艺及质量检验计划等工艺和质量控制文件。

2.3.2钢管制作工艺

(1) 工艺流程

压力钢管通常制作工艺流程见图2-3-7。

材料采购 采购清单编制、审核 材料进厂、登记入库 材料检查、复验 焊接工艺评定 平板 划线、切割下料 坡口制备 瓦片压头 压头余量切割 瓦片卷板 弧度检查 瓦片对圆、纵缝拼装 纵缝焊接 焊缝检验 安装内部支撑 变形矫正 环肋、吊攀、灌浆孔背板拼装、焊接 焊缝检验 单节钢管验收 相邻管节组装 环缝焊接 表面预处理 表面质量检查 涂装工艺试验验 底漆喷涂 焊缝检验 中间漆、面漆喷涂 涂层检查 唛头填写、中心线标识

图2-3-7 压力钢管制作工艺流程图

(2) 工艺细则

1） 材料进厂与保管

钢板按钢种、厚度分类堆放，垫离地面，并注意灰尘、油脂及酸性有机物等的污染；如户外堆放，可架设防雨棚，防止腐蚀污染和变形。

2） 材料进厂检查和复验

材料进厂检验主要是检验钢材的材质证明是否齐全，同时按照合同及技术标准的要求对材料进行复验，以确保原材料符合要求。

钢板到货后，要求提供每块钢板的材质证明书，材质证明书内容应齐全，其中应包括证书号、尺寸重量、炉批号、化学成分、机械性能、交货状态、外观检查和探伤结果以及其他采购合同要求检测条目等。

① 外观质量检查

检查钢板长度、宽度、厚度、牌号等与材质证明书的一致性。 钢板表面不允许存在裂纹、气泡、结疤、折叠和夹杂等使用有害的缺陷。钢板不得分层。 钢板表面如有上述表面缺陷，可以清理，清理深度从钢板实际尺寸算起，不得大于钢板厚度公差之半，同时保证清理处钢板的最小厚度不小于钢板允许最小厚度，缺陷清理处应平滑无棱角。

钢板如出现其他缺陷，缺陷深度从钢板实际尺寸算起，不得超过钢板厚度允许公差之半，并保证缺陷处钢板厚度不小于钢板允许最小厚度。

② 内部质量抽查

采取超声波抽样检查：每批钢板按比例进行超声波探伤复查，执行JB4730标准。如发现有探伤不合格者，再加倍抽查，如此类推。同一炉罐号、同一厚度、同一热处理制成的钢板为一批。

③ 材料复验

按钢板比例对材料取样、复验化学成分、力学性能等。钢板取样尺寸为230×400，取样位置见图2-3-8所示。

钢板长度钢板宽度（S）钢板轧制方向14s230400

图2-3-8 钢板复验取样位置图

试板取样完成后，将钢板的炉号、批号和板厚用油漆醒目标识在试验块和余料上，并在试验块上标出钢板的轧制方向，并做好记录。

试样的检查由具备资质的单位进行，检查项目包括：材料化学成份、材料的抗拉强度、屈服强度、弯曲及延伸率、冲击功等力学性能指标的实验测定。钢板抽样检验结果如有任一项不符合标准要求，都应进行再复验，若复验仍不符合标准要求，钢板报废不得使用。

试样复验合格后，由复验单位出具试样复验报告存档保存。 3） 平板

钢板在使用前，检查有无急弯、卷角、扭曲等变形，假如变形会影响划线、下料、加工出现较大偏差，则应对钢板进行平板矫正。常见平板设备有平板机、三辊卷板机以及压力机。

在钢管制造厂没有平板机条件下，一般采用三辊卷板机来矫正钢板不平度。刚性较强的厚板或较厚板可直接在三辊卷板机上进行，利用上下辊筒的互相滚压，使钢板反复弯曲延展，从而使不平度得到矫正。薄板在三辊卷板机上矫正可采用较大面积的厚钢板（通常称为胎膜板）作垫，在厚板上摆放薄板或厚度相同的多块小钢板一起滚压。

平板矫正应按小进辊量滚压，防止压坏钢板，在平板过程中，用平尺检查矫正效果。 4） 划线下料 ① 划线

下料图和配料图是车间工人划线的主要依据。 目前大多数钢管制作厂布置有数控切割机，如采用数控切割，则不需进行手工划线工作，但应对切割完的构件进行手工标示工作。

划线在专用划线平台上（平台应经常修整平齐，确保划线准确）进行。划线所用钢尺精度达到Ⅱ级以上，且有计量检定机构检定误差表，在有效检定期内使用。

开始划线前，核对所用钢板尺寸、牌号是否与工艺图一致。正式划线严格按配料图、下料图进行。用钢尺、角尺按矩形的平面画图法划出钢板四周切割线、坡口切割线、加工基准线。钢板划线极限偏差应符合表1-2中的规定。

表2-3-2 钢板划线的极限偏差

序号 1 2 3 4 项 目 宽度和长度 对角线相对差 对应边相对差 矢高（曲线部分） 极限偏差（mm） ±1 2 1 ±0.5 划线完成后用油漆和样冲眼标识出各部件序号、坡口角度、加工基准线、拼装基准线（顶、底、腰位置）、卷板半径等。

划线工作必须经车间班组质检人员检查合格，并记录部件编号、钢板炉批号、划线时间、划线人员等基本数据，确保钢板切割、卷板的正确无误及所用材料的可追溯性。

② 切割

钢管下料采用数控切割机或半自动切割机火焰切割。制造厂为了提高效率，一般采用自动化程度高的数控切割机切割非直线形构件，如弯管段、锥管段、天方地圆曲线部分、岔管段、钢管外圈环肋等，而直管段瓦片则采取半自动切割机下料。

数控切割前，应输入切割机识别的数控程序。在CAD软件环境下，按1:1比例绘制出构件下料图，然后通过专门的转换软件即可形成切割程序。程序输入控制系统后，应参照配料图复核程序的正确无误并按钢板位置找正图形。正式切割前还需选择合适的起割点以避免在切割过程中产生较大的热变形同时进行试割以校正割嘴角度。切割应一次连续切割完成一个完整的部件。切割中密切监视钢板热变形，通过比较割嘴与预切割位置偏差来确定变形量，如果发生较大的变形，暂停切割，排除引起变形的原因后方继续切割。

钢管直管段瓦片在划线完成并经检查后，铺设直线型轨道，调整轨道方向使其与钢板所划切割线平行，然后将半自动切割机置于轨道上。开启切割火焰和电机，使切割机沿轨道方向切割。此种半自动切割方法的速度由操作人员通过手动控制。

钢板切割完成后切割面的熔渣、毛刺用砂轮机打磨。切割时造成的坡口沟槽深度小于0.5mm，可以不处理，如果沟槽深度在0.5mm～2mm范围内，需用砂轮打磨光滑过渡，当沟槽深度大于2mm时，须进行补焊和磨平，必要时进行表面探伤检查。

5） 坡口制备

下料完成后，按工艺图进行坡口制备。钢管本体的焊缝要求高，焊接坡口的形式应严格按照设计图纸、规范、焊接工艺评定等执行，一般为V型、X型，厚板焊接可采用U型坡

口。

钢管瓦片坡口的制备一般采取火焰切割和机械加工两种方法，焊缝为直线的坡口（V、X型）采用半自动切割机切割，通过调整割嘴角度，切割出不同的坡口。焊缝为曲线的坡口（V、X型）切割，也采用半自动切割，在材料表面铺设类似靠模轨道（可采取多种形式的轨道，满足切割机行走轨迹接近焊缝边缘形状），切割机在轨道上行进的同时，操作人员需要少量调节割嘴位置，保证切割精度。此种坡口切割方法需由经验丰富的操作人员进行，以保证切割精度，满足拼装和焊接要求。此种曲线坡口切割方法简单可行，效率较高，可减少设备投入。

直线焊缝的坡口如需采机械加工，下料时材料应留有加工余量，并标识加工基准线。将材料调平、对正、夹紧在加工平台上，启动机床分多次切削，调整刀具角度，按顺序加工出V型、X型和U型坡口。加工设备有刨边机、铣边机等。

如果曲线焊缝采取U型坡口形式，则需要采用数控或立车等加工设备。实际焊接中很少采用此种坡口形式。

钢管材料如是淬硬倾向大的高强钢，其坡口一般应采用机械加工成形，因条件限制无法进行机械加工时，可采取氧气切割坡口，但切割后应用砂轮磨光机将坡口表面的淬硬层、过热组织打磨，最小打磨厚度应在0.8mm以上。

坡口制备完成后，在坡口表面刷涂坡口漆，防止生锈。 6） 卷板

钢管的卷板一般都在三辊卷板机等压力设备上进行。利用设备沿滚压方向对钢板瓦片施加外力，使其发生弹性和塑性变形，同时用样板控制和调整瓦片弧度，多次反复滚压，直至瓦片弧度满足设计要求。

① 钢管卷板方案

鉴于钢板常温卷制会出现材料屈服、塑性降低现象，如果卷制曲率过大、材料偏厚，钢板卷板后塑性会大大降低，降低钢板实际使用强度。根据《水电水利工程压力钢管制造安装及验收规范》的相关规定，钢板常温卷制应满足表2-3-3中最小径厚比的要求。 表2-3-3 钢板冷卷的最小径厚比

屈服强度（N/mm2） Rel（Rp0.2）≤350 350＜Rel（Rp0.2）≤450 450＜Rel（Rp0.2）≤540 540＜Rel（Rp0.2）≤800 Rel（Rp0.2）＞800 注：ReL(Rp0.2)——为所卷钢板实际的屈服强度。

钢管内直径D与壁厚δ关系 D≥33δ D≥40δ D≥48δ D≥57δ 由试验确定 如果钢管径厚比数据小于表格数据，则卷制方案应慎重制订，避免出现返工甚至材料报废现象。一般可从以下方面考虑：

? 熟悉、了解所使用钢板的基本性能，根据钢材生产厂家的建议，制订卷板成形工艺措施及配套的热处理方案。

? 热卷或冷卷后进行去应力热处理是很费工的和高风险的。由于温度不易控制，容易出现因操作不当，使材料的金相组织恶化、钢板强度下降的现象。因此在条件不充分时，与卷板有关的热处理应设法避免。

? 在钢板采购时，可与钢厂协商，对卷板曲率大的钢板可作特殊要求，便于钢厂采取必要的处理工艺。

② 压头

在卷板机上卷板后钢板两端不可避免的会出现直边，需采取措施使钢板端头弧度满足要求。通常采用压头法或预留直边余量的方法。

压头法常采用胎压法和预压弯法。在钢板厚度小、制造厂压制成形能力弱的情况下，采取胎压法是一种有效的解决办法：即先用较厚的钢板卷制成一块胎具（弧度曲率比钢板所需弧度曲率稍大），再将需要滚压的瓦片材料放在胎板上滚压两端头，滚压过程中用标准样板检查弧度，直至合格。

预压弯法就是在卷板前利用压力设备将钢板两端压制成所需弧度。板厚和屈服强度高的钢板，可采用预压弯法实现两端圆弧成形。

如图2-3-9所示，为钢管制造厂利用大型卷板机压制钢板端头弧度的方案，卷板机两个下辊筒位置可水平移动。压头时，移动下辊筒，三个辊筒成不对称结构，将钢板的一端头置于位置接近的上下辊筒之间，在保证钢板不打滑的前提下，利用上辊筒沿压制方向施压，使钢板在小幅受压范围内发生塑性变形，并用样板检查钢板端头弧度；一端弧度合格后，将钢板换向进行另一端头的压制。用此压头方案，钢管两端直边长度可控制在50mm左右。

图2-3-9 三辊卷板机压制钢板端头示意图

由于压头是钢板局部变形过程，需要的压力远远高于正常卷板所需，根据三辊卷板机压头原理，影响压制力大小(P)的主要因素：

? 钢板板厚(δ)；

? 钢板有效压制宽度(b)； ? 钢板屈服强度(Rel)。

针对一指定的三辊卷板机，可以参照公式2-3-3，用类比法来判断设备压制能力是否满足压头要求：

P??bRel …（2-3-3）

在厚板压头过程中，设备负荷大，设备操作人员应注意“点动”控制辊筒下降量，对钢板进行少量、多次反复压制，用压头样板检查，当钢板与样板间隙小于0.5mm时，压头即为合格。

预留直边余量的方法也是常用的保证钢板两端弧度的一种方法，下料时，在瓦片净料两端增加下料长度，并标出基准线。下料完成后，在卷板机上直接卷板成形。此方法虽然简单，但材料浪费偏大，适合量少、设备成形能力弱的情况。

在实际生产中，预留直边余量和压头法可以合并进行：特别是对厚板、超宽板、高强板的压制，预留一定的直边余量在卷板机上压制，既可以保证弧度质量，也可以大大减少设备负荷，提高生产效率。

2③ 卷板

钢管的卷板在卷板机上进行，卷板所需压力（P）与钢板板厚(δ)、钢板有效卷板宽度(b)、钢板屈服强度(Rel)及其卷板机设备自身结构等有关,可以参照公式2-3-3用类比法来判断设备卷制能力是否满足。

钢板的压头、卷板按照下料图等工艺文件进行，只有当确认钢管瓦片的滚压线方向、卷板曲率半径等基本参数正确后才可以开始压头和卷板。通过压头使钢管瓦片两端弧度合格后，调整钢板摆放方向，使瓦片滚压线方向与辊筒中心线方向位置一致，然后启动设备卷板。

标准的直管段钢管的展开图是矩形，其滚压线是一组互相平行的素线，只需要在卷板前调整滚压方向即可一次性卷制完成。

锥管、弯管、方圆渐变管等结构的钢管展开图是曲线图形，其滚压线是互不平行的，卷板过程中需要不断调整钢管瓦片方向。操作人员应根据卷板设备性能和钢板成形特性确定调整次数、调整位置。瓦片卷板时辊筒应采用小进辊量进给，反复3～5次卷制，防止弯曲过度。并在卷板过程中经常用弧度样板检查卷制成形情况。

在卷板过程中应及时消除氧化皮等杂物，卷制过程中发现有拉痕、毛刺现象应停止卷板，用抛光机去除杂物后再进行卷制。

对于长而且板薄的钢管瓦片，在卷板过程中应采用吊车起吊配合，防止瓦片重力作用而产生局部急弯，见图2-3-10。

吊钩钢板夹头卷板机上辊瓦片卷板机下辊

图2-3-10 吊车配合卷板示意图

卷制好的瓦块在无约束状态下竖立于平台上，用弧度样板检查管口弧度，样板与瓦片间隙不超过表2-3-4的允许误差范围值。弧度合格后，必要时可对瓦片立体尺寸检查，确认瓦片是否存在扭曲现象。

表2-3-4 样板与瓦片间隙偏差表 钢管内径D （m ） D≤2 2＜D≤5 5＜D≤8 D＞8 样板弦长（m） 0.5D（且不小于500mm） 1.0 1.5 2.0 样板与瓦片的极限间隙（mm） 1.5 2.0 2.5 3.0 瓦片卷板后不符合要求的，应根据情况采取处理措施。如果钢管材料（非调质钢、非复合钢板）允许加热，可由有经验的员工用氧气乙炔火焰对瓦片表面局部加热，利用钢板的热胀冷缩使局部弧度达到要求。对于调质钢等不宜热处理的钢管瓦片则须采取机械校正。

瓦片卷板后的校正一般只适合于局部弧度的修整，如果瓦片整体扭曲，需重新在卷板机上校正。

需要开设灌浆孔的瓦片，应在卷板后定位并制备。 ④ 方圆渐变段瓦块成形

方圆渐变管段从进口到出口曲率半径由0渐变到钢管设计半径，一般情况下当半径大于500mm时可直接利用卷板机卷板，当半径小于500mm时，此管节圆弧段需热压成形。

在正式热压前应进行热压工艺试验以确定热压工装与工艺参数。瓦块下料尺寸应考虑热压引起的收缩量，收缩率按δ=α×△t×100%计算（α——材料的线膨胀系数、△t——脱模温度与室温之差℃）。

热压模具设计应考虑瓦块的收缩量，脱模方法应简单、方便、可靠，模具结构设计时应考虑受热变形因素，模具定位装置应使操作简单、迅速、准确。模具分上、下模，可采用钢板拼焊而成。上模安装在油压机活塞杆上，为动模；下模安装在油压机底座上，为固定模。模具形状如图2-3-11所示。

bc90°eaf90°dR1ba上模下模g图2-3-11热压模具

热压在油压机上进行，附近布置一台电加热炉进行瓦块加热。瓦块热压起始温根据材料性质确定，加热后利用专用夹具将瓦块吊入下模定位装置，迅速找正后落下上模进行压制。脱模温度应小于150℃，脱模后用样板检查瓦块弧度、用钢尺检查扭曲，超差部位应校正。

7） 钢管组装

钢管组装在刚性平台上进行，一般钢管制作厂采取钢结构平台或混凝土支墩平台。平台是钢管组装的基础，除应具备足够的强度和刚性外，还要保证与钢管接触处水平度在允许范围内，一般要求≤2mm。

将同节钢管的单块瓦片按顺序在平台上组装成圆，对纵向焊缝进行拼装。一般采取码子、楔铁对圆和专用工装对圆。

用码子、楔铁装置调整错牙适应于各种厚度的钢板，操作性也较强，但需要采取去除码子的消缺、打磨措施。一般只用于普通材料的钢管组装。

如图2-3-12为采用专用工装对圆示意图，在将瓦片1、2纵缝底端调整固定后，将夹卡装入瓦片上口，用撬棍撬动瓦块，由下往上，逐步调整焊缝间隙和错牙，并点焊固定。这样可以避免工装的焊接，钢管表面没有焊疤。一般情况下钢管特别是钢管材料为调质钢的钢管对园，都采用此种组圆的方法。

R2

AA-A瓦片1瓦片2夹卡A

图2-3-12工装拼装纵缝示意图

钢管最后一条纵缝对圆时，需复查管节周长，符合要求才可以最后合拢。单节钢管纵缝拼装具体质量控制要求见表2-3-5。

表2-3-5 钢管组圆允许偏差表

管口平面度 极限偏差 mm 2 3 实测值与设计值偏差 mm ±3D/1000 板厚 mm 极限偏差±D＞5 24 δ＜10 δ≥10 极限偏差 mm 6 10 碳钢 相邻管节周长差 钢管材质 周长偏差 纵缝对口错边量 极限偏差 mm 10%δ 且不大于2 10%δ 且不大于1.5 内径D m D≤5 不锈钢、复合钢板 8） 纵缝焊接

钢管组圆且经检查合格后，先进行定位焊加固，后进行纵缝的焊接，纵缝焊接工艺必须是经焊接工艺评定合格的，参与焊接的焊工必须经相关部门考试并持有有效合格证书。

9） 钢管调圆

由于钢管纵缝焊接时通常处于无约束状态，焊接时的热输入会使钢管纵缝局部变形及钢管的圆度发生较大变化，因此需采取校正措施以满足要求。

① 钢管纵缝焊后弧度校正

纵缝焊接后纵缝处的弧度用样板检查，当样板与纵缝的间隙超过4mm时，应校正。校正方法分机械冷校法与火焰热校法两种，当材料不宜采用火焰热校时可采用机械校正的方法，如图2-3-13所示为简易移动式钢管纵缝校正装置。

图2-3-13 移动式钢管纵缝校正装置

② 椭圆度调整 ? 米字型支撑调圆

采用米字型内部活动支撑调圆是常用的方法，如图2-3-14所示，米字型活动支撑为整体焊接结构，由焊管和支架焊接而成。单根支撑端部为活动螺旋结构，可作径向调整。在调圆前，将米字型支撑整体装配、焊接完成，并旋转螺旋结构使支撑径向尺寸最小，然后吊至钢管内部临时支架上，开始调圆。调圆应遵循先下层后上层、先粗调后微调的原则。待各支撑点位置圆度合格后，复查支撑受力情况，确保圆周各点均匀受力，不出现滑落事故。

上层支撑下层支撑组圆平台螺母螺旋顶杆钢管橡皮垫板焊管型钢支架

图2-3-14米字型活动支撑调圆图

如果钢管刚性小，从厂内至现场安装完毕全过程都有支撑加固时，采用米字型内支撑调圆和加固是非常有效的。

由于钢管在调整过程中实际上是处于一种弹性受力状态，一旦支撑拆除，钢管很有可能就恢复成原始形状，因此刚性大的钢管，如果不设计安装内支撑，则可采用单支撑来矫正钢管圆度。

? 单支撑调圆

如图2-3-15，径向支撑管与法兰套管为一刚性焊接结构，两端带有千斤顶。法兰套管可沿平台中心钢管立柱上下移动，法兰套管通过法兰与立柱连接。调圆时，首先将整节钢管置于调圆平台上，根据钢管圆度实际，确定校正的高度、周向位置，随后将支撑管套入中间立柱、锁紧，然后开始调圆。

在用千斤顶调圆过程中，调节量应考虑钢管的回弹量，同时也不能局部调整过量。由于钢管是一个封闭结构，在调整过程中，会出现变形移位现象，所以应经常复查周向各点的尺寸，有针对性的调整。

立柱钢管法兰套管焊管钢管千斤顶混凝土支墩锁定法兰钢管调圆平台

图2-3-15单支撑调圆示意图

单支撑调整和米字型支撑调整也可以根据需要配合使用，提高生产效率。 钢管圆度的调整还有采用其他工装、设备的方法，特别是针对钢板板厚、强度大的情况，用千斤顶和螺旋装置无法实现，需要采用大型的压力设备与辅助工装进行调整。

10) 环肋拼装

钢管环肋是为增强钢管抗外压的稳定性而采取的设计形式，是钢管的重要组成部分。包括加劲环、支承环、止推环、阻水环等结构。

钢管环肋一般采用数控切割下料，以保证内圈弧度与钢管外表面吻合。除止水环外，加劲环、支承环、止推环与钢管外表面接触位置的灌浆串通孔和避缝孔也一次性下料成形。当单块环肋弧度检查合格且钢管圆度符合要求后才可以拼装。

将环肋拼装位置进行去锈处理，然后单块定位、拼装。拼装时要使各对接焊缝位置错开钢管本体纵缝位置200mm以上，环肋内圈与钢管间隙小于3mm，环肋与钢管表面的垂直度也应满足相关要求。

环肋拼装的同时可以进行灌浆孔结构、安装吊耳、支座的拼装工作。完成后进入焊接程序。

环肋焊接后，复查钢管圆度、直线度等尺寸，刚性较大的钢管可以拆除内部活动支撑。 11) 管节环缝拼装

管节环缝拼装方案是根据现场安装需求、运输条件、制造厂制造能力等因素来确定的。 管节环缝拼装前应对单节钢管的几何尺寸、焊缝质量、附件等进行全面验收，单节合格后方可以进行环缝组拼。

将管节在组圆平台上按钢管基准线（顶、底、腰线）组拼，调整管口水平、管口同心度、环缝间隙等。根据管节同一端面的周长偏差确认环缝管口的平均错牙值后，利用单支撑调圆工装分区、对称调整，每调整合格一处就点焊加固一处，旋转支撑，调整整圈环缝。如图2-3-16为单支撑压缝示意图。

米字型支撑管节1钢管立柱单支撑调节管管节2管节环缝组圆平台

图2-3-16单支撑压缝示意图

由于方圆渐变管结构较特殊，为了检查结构整体制作效果，一般都需要在制造厂内进行整体预组装检查或相邻管节预组装检查。

为了减少高空作业及便于组装，常采取先小拼后大拼的工艺。首先进行管节分组组装工作，最后将各分组单元进行整体组装。分组组装采取与钢管直管段相邻管节组装相同的压缝工艺，各单元整体组装时，由于位置偏高，可以采用少量压码和楔铁调整管口错位。

方圆渐变管车间组装是临时组装，环缝不进行焊接，在环缝调整合格后应同步焊接节间临时连接装置。

12) 吊攀装焊

钢管吊攀的拼装和焊接是必不可少的，用于钢管在制造厂内和现场安装时的吊装、翻身、转运等。吊攀一般在制造厂内焊接完成。

吊攀的具体设计可根据制造、安装方案来进行，单节钢管制作时，钢管呈竖立状态，可沿管口周向均布3个满足起吊负荷的吊攀即可；而单节钢管现场安装时的吊攀一般布置在钢管水平安装状态顶部，2组（4个）对称布置。

13) 表面缺欠处理 钢管管节尺寸、焊缝质量验收合格后，按照出厂单元逐个仔细检查在钢管制作过程中出现的刮痕、夹印、焊疤、毛刺等表面缺欠，采用砂轮磨光机打磨处理，如需要补焊，则应按照正式补焊工艺选择焊材、焊接方法及预热措施。

14) 钢管防腐

钢管管节或瓦片验收合格后，转运至喷砂（丸）、防腐车间进行防腐施工处理。防腐施工主要包括表面处理和涂料喷涂两过程。

① 表面处理

钢管的表面处理包括手工处理、机械处理、火焰处理、化学处理、喷射处理等。一般施工采用喷射处理为主其他方法为辅的表面处理工艺。喷射处理是通过压缩空气的高速流动，带动铁（钢）砂（丸）磨粒高速喷射钢管表面，产生强烈冲击和摩擦，从而去除金属表面的灰尘、铁锈、焊接飞溅物以及旧的防蚀层等各种污染物的一种施工工艺。喷射处理系统需要空气压缩机、气水分离器、干砂容器、喷砂枪等设备。根据使用磨料种类不同，喷射处理可分为喷丸处理和喷砂处理。喷丸处理使用的是丸状磨料如铁丸、钢丸等；喷砂处理使用的为石英砂、金刚砂、铁砂、钢砂等棱角状磨料。

? 钢管表面喷射处理时需注意的要点

? 表面预处理前，将钢管内外表面的焊渣、毛刺、油脂等污物用手工或机械清扫方法清除干净。

? 表面喷射处理应使用无尘、洁净、干燥、有棱角的铁（钢）砂（丸），磨料粒度范围应为0.5mm～1.5mm；喷射用的压缩空气需过滤，除去油、水。

? 喷射时，喷射方向应与自然风向一致，喷枪与工件表面呈70°左右的夹角，距离工件10～15cm为宜。

? 当空气中相对湿度超过85%、环境气温低于5℃和钢材表面温度低于大气露点以上3℃时，不得进行表面预处理。

? 喷刷后的表面不应再与人手等物体接触，防止再度污染。施喷涂料前，应使用钢刷和真空吸尘器清除残留砂粒等杂物。作业人员应带纤维手套，若不慎用手触及己清理好的表面，应立即用溶剂清洗岔管表面。

? 表面质量验收

钢管表面处理质量验收标准根据设计防腐方案来确定。一般规定为：

? 明管、埋管内表面除锈等级应达到GB/T8923标准规定的Sa2.5级；其内表面粗糙度数值与涂料方案有关：

? 常规防腐涂料内应达到Ry40μm~Ry70μm，厚浆型防腐涂料或金属热喷涂应达到Ry60μm ~Ry100μm。

? 明管外壁（涂料喷涂）除锈等级应达到GB/T8923标准规定的Sa2.5级，表面粗糙度数值应达到Ry40μm ~Ry70μm。

? 埋管外壁（改性水泥胶浆）除锈等级应达到GB/T8923标准规定的Sa1级。 ? 钢板表面除锈等级用照片目视评定，各除锈等级的要求内容见表2-3-6。 表2-3-6 钢材除锈等级标准 除锈等级 Sa1 Sa2 除锈等级要求的内容 轻度的喷射除锈：钢材表面无可见的油脂和污垢，并且没有附着不牢的氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物 彻底的喷射除锈：钢材表面无可见的油脂和污垢，并且氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物基本清除，其残留物应是牢固附着的 非常彻底的喷射除锈：钢材表面无可见的油脂和污垢，氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物，Sa2.5 任何残留的痕迹应仅是点状或条状的轻微色斑 使钢材表面洁净的喷射除锈：钢材表面无可见的油脂和污垢，氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物，该表面应显示均匀的金属色泽 Sa3 钢管表面粗糙度数值用触针式轮廓仪测定或比较样板目视测定。 ② 涂料喷涂

钢管涂料施工有人工涂刷、空气喷涂和高压无空气喷涂、电弧喷涂。常采用成形质量好、效率高的高压无空气喷涂方法。高压无空气喷涂系统主要由无气喷涂机、空气压缩机、空气油水分离器、喷枪等组成。

? 涂料喷涂理注意事项

? 表面处理合格后应在4小时内喷涂，晴天和正常大气条件下，最长不应大于12小时。

? 喷涂应尽量在密闭车间内进行。

? 使用的涂料应符合设计图样规定，涂装层数、每层厚度、逐层涂装间隔时间、喷涂压力、涂料调配方法和涂装注意事项应按油漆说明书、涂装工艺实验结果进行。

? 当空气中相对湿度大于85%，钢管表面温度低于大气露点以上3℃或高于60℃以

及环境温度低于10℃时，均不得进行涂装。

? 钢管管节或瓦片现场安装焊缝两侧各200mm范围内和灌浆孔及排水孔周边100mm范围内，应预涂焊接底漆，完成后贴上保护膜。

? 涂装质量检验

涂装质量检验包括外观、漆膜厚度、附着力等的检验。

? 涂装时若发现有漏涂、流挂、皱皮等缺欠应及时处理，并用湿膜测厚仪测定湿膜厚度。每层涂装前应对上一层涂层进行外观检查。

? 涂装后涂层表面应光滑、颜色均匀一致，无皱皮、起泡、流挂、针孔、漏涂等缺欠。水泥浆涂层厚度应基本一致，黏着牢固，不起粉状。

? 涂层漆膜厚度用涂镀层测厚仪测定，漆膜厚度应满足85%的测点厚度达到设计要求，达不到厚度的测点，最小厚度值应不低于设计厚度的85%。

? 厚浆型涂料用针孔检测仪检查针孔，如发现针孔，用砂纸、弹性砂轮片打磨处理后涂装。

? 进行漆膜的附着力检查。 ③ 金属喷涂与涂料喷涂

金属喷涂与涂料喷涂是钢管防腐的另一种形式，包括金属热喷涂和封闭漆涂装两过程。金属热喷涂是利用金属喷涂装置，将熔化的金属丝液体喷成雾状射向钢管表面，在钢管表面形成一层金属保护层的工艺过程。封闭漆涂装是在金属保护层表面再喷涂一层涂料的过程。

金属热喷涂设备主要为电弧喷涂设备，电弧喷涂无法实施部位可采用火焰喷涂设备。喷涂金属丝包括锌丝、铝丝、锌铝合金丝、铝镁合金丝等。

? 金属喷涂注意事项

? 喷涂金属丝纯度及合金含量、喷涂金属层厚度应满足设计及相关标准要求。 ? 表面处理合格后应在2小时内喷涂，晴天和正常大气条件下，最长不应大于8小时。 ? 当空气中相对湿度大于85%，钢管表面温度低于大气露点以上3℃以及环境温度低于5℃时，不得进行喷涂。

? 喷涂应均匀，分多次喷涂，每次喷涂层厚25μm～60μm。

? 封闭层涂装应在涂层尚有余温时进行，也可以将涂料加温后喷涂。 ? 金属涂层质量检查

目测金属涂层表面，应均匀，无杂物、起皮、鼓泡、孔洞、凹凸不平、附着不牢固的金属熔融粗颗粒、掉块、底材裸露的斑点及裂纹等现象，并紧系金属涂层的厚度测定和结合性能检查。

2.3.3钢管制作质量控制

(1) 质量保证措施 1） 技术工作

① 工程技术人员必须认真熟悉和阅读图纸，理解设计意图。最大可能优化施工方案，切实起到指导生产的作用。

② 认真做好技术交底，使每个职工心中有数，明确任务和内容，技术要求，技术关键，技术难度，质量要求。施工人员必须接受技术交底工作，并严格按图纸、工艺等技术文件施工，未经监理单位批准不得进行更改。

③ 在施工中，严格质量管理和完善施工记录，随时向监理提供竣工资料，以备查阅。建立可靠的检验和实验程序，并将其活动形成文件和（或）以质量记录的形式予以保留，对从进货到交货的全过程严格控制，包括：进货检验、过程检验、最终检验、包装运输检验、人员、仪器设备控制及分包、外协件检验等。

2） 计量器具使用

① 使用的计量器具，必须在检验期限内，否则不得使用。

② 使用的检测仪表、仪器、量具都要有保证其精度在有效期内的质量保证书，否则不得使用。

3） 质量检查制度

① 强化质量意识，严格执行“三检制”，对每道工序进行质量验收，上道工序没有合格证不得转入下道工序，实行质量否决权。

② 施工过程中，接受监理工程师的指导和监督检查，对监理工作积极配合。如必须更改设计时，需经监理工程师同意并签字或有修改通知书后方能更改。

③ 施工中必须作好施工记录、阶段性验收资料及阶段性竣工资料。 ④ 实行工序传递卡制度。施工过程中认真填写工序传递卡，记录相关施工及检测数据，该工序完成后由本道工序负责人、下道工序负责人、专职质检人员签字后，方可进行下道工序。

(2) 工艺控制

1） 采用压缝工装进行钢管组园及环缝压装，严禁采用在管壁上任意焊接附件进行组圆及压缝。

2） 严禁冷作工和未经培训的焊工进行组圆的点固焊。 3） 去除管壁附件时，应避免对母材的伤害。

4） 成品钢管管节应采取可靠支承，以防变形，堆放时用方木或混凝土支墩（离地面200mm以上）。

5） 钢管运输时，制作运输托架，制定好绑扎方案，严禁用钢丝绳直接绑扎钢管，确需绑扎时应用木块垫高，以防损伤喷涂表面。

(3) 质量检查和验收 1） 质量检查

质量检查包括原材料检查、制作质量检查、防腐质量检查等以及过程控制中的工序间质量检查。钢管制造和安装所需的钢材、焊接材料、连接件和涂装材料等均应按有关技术条款及国家规范进行检验和验收。应加强钢管制作、焊接以及防腐过程中各重点工序以及制造完成后的自检工作，合格后提交质量检查及验收资料。

2） 检测记录

检测记录是督促施工者重视质量的重要手段，也是评定工程质量的重要依据。每个施工者、质检员和管理人员都要事实求是地认真填写。做到资料齐全，不漏项，钢管制作的质量检测记录内容见表2-3-7。

表2-3-7 钢管制作质量检查内容表

检验项目 检验 内 容 原材料证明 外形尺寸及表面质量 钢板 钢板化学成份抽验 钢板机械性能抽验 超声波探伤抽验 原材料证明 焊接材料 焊材烘烤 熔敷金属复验 钢管制作 焊接工艺试验评定 配套资料名称 生产厂家材质证明 检查记录 试验报告 试验报告 探伤报告 生产厂家试验报告和材质证明 烘烤记录 试验报告 试验报告 备注

划线、下料尺寸检查 瓦片尺寸检查 组圆尺寸检查 焊接质量检查 加劲环等附件尺寸检查 涂料材质及说明 除锈质量检查 防腐 底漆检查 面漆检查 表面质量检验 焊工 资料 技能考试 检查记录 检查记录 检查记录 检查记录 检查记录 检验报告 检查记录、报告 检查记录、报告 检查记录、报告 检查记录、报告 成绩登记表 设计变更和修改通知以及有关会议内容等。

2.4压力钢管岔管制作 2.4.1简述

采用联合供水或分组供水时，即一条管道需要供应两台或更多机组用水时，需要设置岔管，这种岔管位于厂房上游侧。有时，一根引水道需要分成二根以上的压力管道，也需设岔管，通常位于调压井底部或调压井下游。几台机组的尾水管往往在下游合成一条压力尾水洞，汇合处也设岔管，不过水流方向相反。

(1) 岔管的典型布置有以下几种： 1） 卜形布置(见图2-4-1)。

2） 对称Y形布置(见图2-4-2)。 3） 三岔布置(见图2-4-3)。

1号岔管2号岔管3号岔管弯管βββ主管支管机组中心线水轮机

图2-4-1卜形布置

2号岔管1号岔管主管ββ1β水轮机支管机组中心线

图2-4-2 对称Y形布置

水轮机1号岔管主管支管ββ机组中心线

图2-4-3 三岔布置

(2) 岔管结构型式主要有： 1） 三梁岔管：典型结构布置有Y形、卜形和三分岔三种。Y形为常用型式（见图2-4-4）。

图2-4-4 三梁岔管

(a)Y形；(b)卜形；(c)三分岔

2） 内加强月牙肋岔管：典型结构布置有Y形、卜形二种(见图2-4-5)。

图2-4-5 月牙肋岔管 (a)卜形；(b)Y形

3） 贴边岔管：典型结构布置为卜形(见图2-4-6)。

图2-4-6 贴边岔管

?=45°～60°；?1=0°～7°?2=5°～10°r/R≤0.7

4） 无梁岔管：典型结构布置为Y形、卜形。也可布置为三分岔形(见图2-4-7)。

图2-4-7无梁岔管 (a)卜形；(b)Y形

5） 球形岔管：典型结构布置有Y形和三分岔二种(见图2-4-8)

图2-4-8 球形岔 (a)Y形；(b)三分岔

2.4.2岔管的特点

由于其特殊的功用和所处的位置，一般岔管有以下特点： (1) 水流条件较差，引起的水头损失较大。

(2) 岔管由薄壳和刚度较大的加强构件组成，管壁厚，构件尺寸大，有时需锻造，焊接工艺要求高，造价较高。

(3) 受力复杂，所承受的静动水压力最大，又靠近厂房，其安全性十分重要。

(4) 我国已经建成的水电站岔管大多数属于地下岔管，但大多按明管设计，即不考虑周围岩体分担荷载。也有依靠围岩承载的地下岔管。

2.4.3岔管设计施工要求

从设计和施工来说，岔管应满足下列要求： (1) 运行安全可靠。

(2) 水流平顺，水头损失小，避免涡流和振动。试验表明，当水流通过岔管各断面的平均流速接近相等，或水流缓慢加速（岔管断面面积大于岔管后断面面积之和）时，可避免涡流，减少水头损失。分岔管宜采用锥管过渡，岔裆角 和顺流转角一般宜采用较小值。

(3) 结构合理简单，受力条件好，不产生过大的应力集中和变形。 (4) 制作、运输、安装方便。

(5) 经济合理。

2.4.4月牙形内加强肋岔管制造

月牙形内加强肋岔管由于主、支管连接过度平缓，肋板与管内水流流向交角较小，岔管水流流态好，水头损失小，其结构相对简单，且空间尺寸较小，对埋管而言可以减少基础开挖和混凝土回填工作量，因此在大中型水电站中得到广泛应用，见图2-4-9。

图2-4-9月牙形内加强肋岔管示意图

(1) 制造工序

如图2-4-10所示。

纵缝焊接与检验纵缝焊接与检验环缝焊接与检验环缝焊接与检验支管下料卷板单节组圆整体组装水压试验装置试验装置设计设备仪器仪表选择管路及附件配置闷头制造焊接与检验整体检查组装月牙肋配料下料组焊与检验划线切割主管下料卷板单节组圆整体组装组焊及检验 水压试验

图2-4-10岔管制造工序

(2) 岔管展开与排料

岔管展开与排料的工作流程为：管节整体规划 → 各个瓦片展开 → 展开图形排料 → 材料定尺采购计划

管节整体规划是岔管展开与排料的基础,只有首先进行合理的规划,才能避免展开排料的工作重复。

由于岔管主材一般较厚，首先根据卷板机的卷板能力、材料的宽度系列规格，确定管节的最大分节高度。然后再根据管节焊缝分布尽量错开，材料利用率高的原则，确定管节的瓦片分块位置和瓦片数量。为了避免材料利用率过低。所以建议是先规划，后按照规划图进行材料采购，这样可以大大提高材料利用率和减少焊接工程量。

根据规划图，将所有的瓦片逐一展开，然后进行瓦片排料和钢板定尺采购计划。排料时，单个瓦片尽量采用整块钢板卷制，避免接料。保证相邻管节的纵缝错开300mm左右。预留长度和宽度方向切割余量为50mm左右。根据展开图形，搭配下料，尽量减少损耗。

(3) 岔管展开计算原理

岔管展开计算，主锥、过渡锥和圆柱管的展开计算原理和公式是相似的。对于主锥展开与计算，首先根据设计提供图，进行各条母线长度Li的计算，各个截面特征点i的轨迹描述了母线长度的变换，由公式A、B、C确定。

公式A，描述i点的轨迹。具体各角度和参数的意义，见图2-4-3。

R1?i??RF0，其中0??i?AD0

1?AFcos?iAF?R?i?tgQ；L1?i??1

sinQtgFA公式B，描述i点底部横切点的轨迹。具体各角度和参数的意义，见图2-4-3。

R1?i??RK0，其中AD0??i?180

1?AKcos?iAK?R?i?tgQ；L1?i??1

sinQtgKA公式C，描述锥体i点上部横切点的轨迹。具体各角度和参数的意，见图2-4-3。

R2?i??RS00，其中0??i?180

1?DKcos?iDK?R?t?tgQ；L2?i??2

sinQtgKD对于过渡锥，只要将上述公式的边界条件进行替换，

就可以得到过渡锥各个特征点的母线长度计算公式。由于过渡锥相对主锥比较简单，下面只讨论主锥的具体展开步骤，过渡锥的步骤与之相同。主锥展开步骤：

1） 以RD0为半径作圆，将该圆的0～AD0之间的圆心角等份为N1等份，得到aiA，将圆的AD0～1800之间的圆心角，同样等分为N2等份，得到aiB。等份N1和N2数量，根据实际工程情况，对于数控切割下料，可以取得大些，对于手工下料，则只要等分弧长控制在50mm左右就可以了。

2） 将aiA代入公式A，将aiB代入公式B，分别求得0～180度之间的各i点的素线长度L1（i）。

3） 同样将对应点i的角度，带入公式C中，求得上部各点的素线L2（i）。

4） 在各素线上，截取各对应点的素线长度L1（i）和L2（i），得到各点，连接各点，得到2条曲线，即为展开

图2-4-11 主锥关系示意

后的图形，该图形采用极坐标，可以直接转换为数控下料图形。

5） 将展开后的图形进行坐标变换，首先由极坐标变换为直角坐标，然后进行坐标平移和旋转，以钢板两条边为直角坐标系，计算各个点的坐标值。

（4）展开具体方法

1）画法几何方法展开

根据画法几何原理，将每一根素线旋转到母线位置，然后求上下截面特征点，将各个特征点闭合连接，形成展开图形（下图示出一半，另一半对称），如图2-4-12所示。

0(360)180

图2-4-12展开图形

2） 解析方法展开

根据设计图纸提供的各个已知参数，见图2-4-13，通过解析计算，推导出计算公式，然后可以采用计算机，很方便的将各个不同类型的岔管进行编程展开。

(1) 岔管主锥管计算公式

已知：

a) 圆锥半角为Q；

b) 上平面为正垂面，斜截圆锥，与圆锥轴线交于S点，与圆锥回转轴线的夹角为SA，其中过 S点，正截圆锥的圆半径为RS；。

c) 左平面为正垂面，斜切圆锥轴线于F点，F点的半径为RF，该平面与圆锥回转轴线的夹角为FA，并与右斜截平面相交于A0点。

d) 右平面为正垂面，斜切圆锥轴线于K点，K点的半径为RK，该平面与圆锥回转轴线的夹角为KA，并与左平面交于A0点。

e) 各个参数的意义如图2-4-14所示。

对于圆周上的0~360°上的任意点i，其中i的角度为?i，通过i点与回转轴垂直的平面截得的圆锥的半径为Ri：

Ri?RS…（2-4-1）

tgQ1＋()cosaitgSA任一素线，过上截面为i点，通过下截面为j点。 则通过i点的母线长度为Li：

Li?Ri…（2-4-2） sinQ通过j点的母线长度计算为：

当?i位于0≤?i≤A0 ? (360－A0) ≤?i≤360时，采用下面公式计算半径Rj

Rj?RF…（2-4-3）

tgQ1＋()cosaitgFA当A0＜?i＜（360－A0）时Rj：

Rj?RjRK…（2-4-4） ； Lj?…（2-4-5）

tgQsinQ1－()cosaitgKA根据公式（2-4-1）~（2-4-5）可以计算出圆周角度为?i的任意点的素线长度Lij：

Lij?Lj?Li…（2-4-6）

按照锥体被平面斜切计算建立的坐标系，可以得到A0角度计算公式：

1R－RtgKAKF A0＝180－cosR()…（2-4-7）

FtgQtgKA＋tgKAtgFA-1

计算平面展开角度 ：

?i ＝?isinQ…（2-4-8），

其中Q为锥半角。?i为圆周上等分点对应的圆周角。

LjLiLiLjySijSAψQFAKA0FKAoLijaixA00(360)0(360)180180

图2-4-13岔管主锥管计算模型图 图2-4-14 岔管展开计算模型

(2) 计算编程原理

根据计算机编程原理，将该展开程序分为以下三个模块：参数输入模块；计算模块；绘制展开图模块。

1） 参数输入模块

根据岔管主锥管计算模型图中各个参数示意图，输入岔管锥体设计的7个几何形体特征参数，由这7个参数可以确定岔管的体型图。这些参数是通过设计图纸获取的，对某一具体岔管，是不变量：

① 半锥角Q； ② S点半径RS； ③ 角度SA；

④ K点半径RK； ⑤ 角度KA； ⑥ F点半径RF； ⑦ 角度FA。 2） 计算模块

① 计算角度A0，计算公式参见（2-4-7）。

② 以RA0为半径画圆，将圆周角分为2个区间，其中区间一为：（360-A0～A0），区间二为：（A0～360-A0）。

③ 将区间1等份为N1（N1为自然数，根据工程技术需要确定）等份，得到各个等份点的圆周角?i，根据公式（2-4-1）得到各个等分点上截面素线Li的长度，同时根据公式（2-4-2）、（2-4-4）得到对应的下截面的素线Lj的长度。

④ 将区间2等分为N2（N2为自然数，根据工程技术需要确定）等份，得到各个等份点的圆周角?i，根据公式（2-4-1）、（2-4-3）、（2-4-4）计算各个圆周特征点对应的素线长度。

⑤ 对每个特征点，根据公式（2-4-8）计算出各个等分点?i的平面展开角度。 ⑥ 对每个特征点的数据（Li、Lj、?i）按照数据结构的组织形式，保存到指定文件中。

3） 绘制展开图模块

将文件中保存的特征点的数据表（Li、Lj、?i），根据Li、Lj、?i循环执行绘制各个特征点展开的素线，则得到该岔管的展开图形。

(4) 切割下料

基本锥可根据岔管瓦块展开及排料图，在计算机上用进行数控编程，将编好的程序输入数控切割机，并在编程时将基本锥三个管口各预留300mm切割余量，该余量在水压试验后再切除，支管与月牙肋板连接处预留50mm配割余量，切割前在数控切割平台上铺好钢板，利用数控喷粉对岔管瓦块切割程序进行对板、切割预演，并对喷粉轨迹尺寸进行检查，检查合格后开始正式切割。切割时数控切割机操作人员随时观测切割轨迹的变化，确保瓦块各切割尺寸在控制范围内。

瓦块垂直边切割完成后，利用半自动切割机开坡口。坡口切割前由下料人员根据岔管瓦块下料图，划出瓦块滚压线，岔管轴线、水流方向、两管口卷板半径、瓦块编号以及坡口角度等，坡口切割完成后用角向磨光机进行打磨处理，清除遗留的氧化渣（皮）及切割锯齿等。

月牙肋下料分两步进行，为提高材料利用率，第一步根据月牙肋尺寸分若干块下料，下料尺寸应留有适当的余料，经组装、焊接、调平并检查合格后再进行第二次下料切割，第二次下料按设计尺寸进行。同时对月牙肋板迎水面留5mm余量切割出圆弧雏形，切割后用角向磨光机和弧度样板配合打磨出迎水面圆弧角。

(5) 瓦块卷制

瓦片在卷板机上冷弯卷制成型，卷板所用样板弧度误差小于0.5mm。在瓦块卷板前清扫瓦块上杂物，防止损坏设备和瓦块表面；首先将管节瓦块两端头在卷板机上进行压头处理，以保证钢管纵缝处弧度满足要求。压头过程中采用弦长为500mm的样板检查，当样板与瓦片间的间隙≤1.0mm时，将压头余量切除后就进入卷板工序。卷板时分别对各区域按照素线滚压线进行卷制，卷板同时不得锤击钢板，以免在钢板上出现任何痕迹。卷板过程注意采用较小的辊压量，反复3～5次卷制成形，每次卷制逐渐减少辊压量，在卷制过程中不断用样板检查比较，以免卷制过量。卷板完成将瓦块吊离卷板机，自由状态直立于拼装平台上，用样板检查弧度不超过2mm，瓦块无急弯，并检查瓦块的弦长和三维对角线长度，以保证瓦块扭曲不超标。

(6) 岔管单节组拼

根据岔管展开排料规划，将卷制好的瓦块吊到预先放好地样的拼装平台，进行对缝、组圆,检测合格后转入焊接工序，纵缝焊接完成检查纵缝处弧度，并对管节圆度、锥度等进行检查，各小节检查合格后,由小节再组成大节。根据地样控制大节的几何尺寸，组拼好后检查各节尺寸，各节管口错边，考虑适当焊接收缩余量后，定位焊加固并焊接。

(7) 岔管基本锥整体组拼

岔管基本锥可采用直立状态拼装和水平状态拼装。首先在拼装平台上放出岔管基本锥直立状态或水平状态（保持月牙肋板垂直地面）地样，然后将岔管主管锥吊上平台，利用锲形板调整好并加固牢靠。再根据岔管基本锥拼装图将支管吊装就位，利用经纬仪（或吊线锤）对地样调整支管角度及相关尺寸，检验合格后加固定位；随后根据月牙肋板地样线，利用经

纬仪（或吊线锤）在支管上画出月牙肋板实际切割线。检查合格后用磁力切割机将余量切除，开具焊接坡口并打磨干净。月牙肋板可最后就位，通过月牙肋板上控制轮廓线及肋板垂直度等调整肋板位置，检验合格后加固定位，再次检查岔管基本锥整体组拼尺寸，检验无误后定位焊加固，转入焊接工序，并在焊接过程中专人监测焊接变形，实时调整焊接顺序，有效控制岔管基本锥几何尺寸。

(8) 岔管焊接

岔管焊接首先根据JB 4708-2000《钢制压力容器焊接工艺评定》以及DL 5017-93《压力钢管制作安装及验收规范》6.1条款规定要求，进行相关的焊接工艺评定试验。对焊接试板进行拉力、弯曲、冲击试验，硬度及残余应力测试。

焊缝坡口型式采用60°，不对称X坡口，焊接方法采用手工焊条电弧焊、气体保护焊等，焊缝坡口型式见图2-4-15。

60°312360°2tM1M21～2t/32t/3 图2-4-15 焊缝坡口示意图 注：1、2、3为焊接顺序

焊缝焊接前清理坡口两侧各20mm范围内的油污、铁锈、水迹等污物。对拼装焊缝进行定位焊，定位焊预热温度应比主焊缝的预热温度高25℃，焊缝焊接时预热采用履带式红外线加热垫，预热时必须均匀加热，预热区的宽度为焊缝中心线两侧各150mm，其温度测量采用远红外线测量仪在距焊缝中心线各50mm处对称测量，每条焊缝的测点不少于3对。预热温度、层间温度、后热温度根据焊接试验成果或有关标准规范的要求确定。

岔管纵缝焊接采用多层多道焊。纵缝焊接前，坡口两端加装引弧板和熄弧板，以保证焊缝两端头的内部质量。焊接电流严格按照焊接工艺评定参数进行，并随时用弧度样板检查焊缝的变形情况，及时调整焊接顺序，尽量减少焊接变形。纵缝背缝清根后，仔细打磨干净，并作相应检查，确认缺陷清除干净后方可继续焊接。

岔管基本锥整体拼装完成，各部定位焊加焊牢固后开始焊接。岔管整体焊接时为减少焊接应力，可先进行月牙肋板焊缝焊接，然后再进行环缝焊接。月牙肋板焊缝焊接采取偶数名焊工同步对称、分段、退步焊接，焊接前将焊缝坡口全面打磨光滑，以免影响焊缝内部质量。月牙肋板主缝填充2～3层后对背缝进行清根处理，气刨清根时注意不要损伤到月牙肋板母材，将背缝打磨干净后做相应进行检查，缺陷消除彻底后再进行背缝焊接。岔管环缝的焊接采用偶数焊工同步、对称、分段焊接，焊接过程根据地样随时监测岔管整体变形情况，特别注意焊接过程有无炸（裂）焊现象，根据变形情况及时合理调整焊接顺序，有效控制焊接变形。

(9) 岔管水压实验

岔管基本锥焊接完成并检查合格后，进行水压试验。岔管水压试验主要设备：1台电动试压泵、配套高压管路、球阀、检测仪器仪表及其附件，3个试压闷头及配套的过渡管节，其中闷头采用热压成型。试验加压前30分钟，由现场指挥人员召集所有参加试验的操作人员、监护人员、检查（检测）人员进行试验前现场技术交底。仔细检查胎膜的加固情况，由于水压试验时，胎膜荷载比较大，必须保证胎膜的强度和稳定性；同时按岔管水压试验原理图（见图2-4-16），准备好水压试验所需的试验设备、管路及专用工器具，将充水阀、排气

阀、泄压阀、各压力表组装就位，检查打压设备、检测仪表和管路连接情况。

图2-4-16岔管水压试验原理图

1－排气阀门；2－压力表；3－三通阀门； 4－进水管路；5－加压泵进水管路；6－加压泵

试验时利用软管通过旁通阀对岔管进行注水，注水的同时开启闷头上部的排气阀进行排气。当排气管上部出水并不再有气泡时关闭排气阀与旁通阀，注水结束。

启动电动试压泵逐步向岔管加压，加压过程中随时测量检查岔管本体及闷头各焊缝有无异常情况，各阀门及其与岔管连接处是否漏水，若有异常及时进行处理。

水压试验压力上升速度不超过0.05MPa/分钟，缓慢升至设计压力，保持10分钟，对岔管进行检查，若情况正常，继续升至试验压力值，保持5分钟。检查有无渗水和其他异常情况，若无异常，利用上部泄压阀将压力降至设计压力，保持30分钟，目测岔管在整个水压试验过程中无渗水和其他异常情况，水压试验过程完成。

2.4.5无梁岔管的制作

(1) 球形岔管的制作

球形岔管的球壳一般采用压力机分瓣压制成形。壳体分块划线时，按计算坐标划出其边沿轮廓线，再加50 mm余量作为修割余量。压制成型后，用样板修割壳体边缘和坡口，使之成为正式的球瓣。组装时，可以将主支管和补强环先焊成整体，而后组装分瓣球壳；也可先将球壳焊成整体，再和补强环及主支管焊接。由于补强环形状复杂、刚性大，和球壳厚度相差较大，焊接时容易产生裂纹。因此球形岔管的焊接大多采用预热和保温的方法以避免产生裂纹。

2.5 压力钢管伸缩节制作 2.5.1概述

为了适应温度变化或地震等其他原因引起的钢管发生轴向或径向位移，通常在引水压力钢管中，设置伸缩节，使钢管能在一定范围内自由伸缩或移动，不产生应力，以保护压力钢管不受损坏。

2.5.2伸缩节分类

根据作用的不同，伸缩节分为两种：一种是单作用伸缩节，只能轴向伸缩；另一种是双作用伸缩节，这种伸缩节除能轴向伸缩外，还允许轻微径向移动。根据结构型式又可分为套管式伸缩节和法兰盘式伸缩节。根据伸缩节密封方式又可分为填料密封套管式伸缩节、波纹管密封式伸缩节、波纹管加填料双密封式伸缩节，

2.5.3伸缩节制作

(1) 填料密封套筒式伸缩节 1） 概述

填料密封套筒式伸缩节主要由内套管、外套管、压环及止水装置等组成。其特点是组装时焊接量大，容易变形，对焊接变形控制要求高。图2-5-1为填料密封套筒式伸缩节示意图。

图2-5-1 填料密封套筒式伸缩节结构示意图

2） 工艺流程

主要制造工艺流程（见图 2-5-2）。

压环 下料加工 ↓ 卷板与检验 ↓ 组圆 ↓ 焊接与检验 组合↓法兰 组装 ↓ 焊接与检验 外套管 下料加工 ↓ 卷板与检验 ↓ 组圆 ↓ 焊接与检验 止水环↓法兰 组装 ↓ 焊接与检验 组装 ↓ 配钻 内套管 下料加工 ↓ 卷板压头 防腐 ↓ 调整 ↓ 水封组装 ↓ 包装 ↓ 交货

↓ 组圆 ↓ 焊接与检验 3） 制造工艺

套筒式伸缩节制造主要工艺如下： ① 外套管组圆：外套管的组圆工艺与单节钢管对圆基本相同，注意要严格控制其管圆度，保证外套管的弧度与样板间隙满足要求。

② 止水环与连接法兰等组焊：根据图纸在外套管上定出止水环与连接法兰的位置，点焊定位；焊接时，应采取两边交替施焊，防止产生倾斜，保证各板与管壁垂直。

③ 压环组装与焊接: 压环的组焊工艺及组装要求与外套管组装相同,也要严格控制压环的圆度及法兰的垂直度等。

④ 压环和外套管组装与配钻: 在外套管的止水环上，均匀放置8 -10个垫块，垫块高度与止水橡皮的高度相同，将压环吊放于垫块上，调整好压环和外套管的间隙，合格后，将压环和外套管连接固定；然后按图纸要求进行压环与外套管连接法兰的配钻。

⑤ 内套管组焊: 内套管单节组焊要求与外套管组装基本要求一样，严格控制内套管的圆度、管壁弧度满足要求。

⑥ 防腐：内、外套管、压环等构件组焊加工完成，检验合格后，对各构件按要求进行喷砂、涂漆，涂装合格后，并将止水位置的油漆表面用细砂布打磨光滑。

⑦ 内套管和外套管组装: 将内套管垂直

吊入外套管内，调整好与外套管的间隙和相对位置，然后固定。

⑧ 止水橡皮安装：在内、外套管间，依次均匀塞入止水橡皮。橡皮应整根塞入，并用软木块压紧，使整根橡皮与止水环等均匀接触。吊入压环，拧紧螺栓，将橡皮压紧。

⑨ 包装：伸缩节整体组装完成后，进行编号和标识，然后进行包装,保护伸缩节在运输过程中免受损坏。

(2) 波纹管加填料双密封式伸缩节 1） 概述

双密封式伸缩节的结构主要由内套管、外套管、波纹管、水封装置、水封填料以及压圈等组成。其主要止水结构为波纹管水封止水，即在内套管与外套管的端环之间通过焊接波纹管连接成一整体，橡胶密封止水为备用止水装置(结构见图2-5-3)。波纹管伸缩节的内、外套管、端环、波纹管、压圈等构件之间存在复杂的装配关系，各构件尺寸及相互之间的配合尺寸必须严格控制在规范内。波纹管为单层或多层不锈钢板压制而成，在组装过程中要求采取严格的保护措施，保证波纹管不受破坏；波纹管的板厚较薄，宜采用手工氩弧焊焊接，以保证焊接质量及防止焊接过程中击穿波纹管。

图2-5-3 波纹管加填料双密封式伸缩节结构示意图

2） 工艺流程

制造主要工艺流程：

导流筒及填料安装 第二次防腐焊接组与装检验上游端环上游内套管下游端环/吊入焊接与检验调端环整波纹管焊接组与装检验第二次防腐端环波纹管 验收包装水压试验下游内套管/吊入下料加工组装配钻整体压制成型模具工装制作波纹管 划线、下料 组圆 纵缝焊接、检验组圆端环卷弧与检验第一次防腐焊接组与组合法兰装检验焊接连接组与法兰装检验组圆卷板与检验组圆卷板与检验下料加工下料加工外套管压圈内套管下料加工卷板压头组圆焊接与检验第一组次波纹管装防腐焊接与检验焊接与检验焊接与检验

3） 制造工艺

① 构件下料与加工

伸缩节内、外套管及压圈瓦块下料采用手工划线，半自动切割，外套管及压圈的法兰用数控切割机切割，切割后用砂轮机进行打磨修整，直边部分采用刨边机进行刨边,具体的允许偏差满足表2.5-1的要求。

表2-5-1 钢板划线、下料及加工的允许偏差

序号 1 2 3 4 5 项 目 宽度和长度 对角线相对差 对应边相对差 弧度（曲线部分） 矢高（曲线部分） ±0.5 允许偏差（mm） 划线 ±1 ≤2 ≤1 与样板间隙≤2 ±0.5 切割 ±1 ≤2 ≤1 加工 ±0.5 ≤1 ≤1 ±0.5 ② 卷板与检验

内、外套管、压圈、端环等构件瓦块卷板，首先制作检验样板，瓦块加工完成经检查合格后进行卷板，卷板后，将瓦块自由立于平台上，水流方向朝上，用样板检查弧度，样板与瓦块的间隙应≤0.5mm，不许有急弯，同时应在自由状态下对瓦块进行地样检查,瓦块同地样允许相差1mm。对于端环的卷板，由于其卷制内表面有不规则的平面（圆弧面），卷板后的弧度极不规则，易产生扭曲，必须制定专门的卷制模具：端环两件对称点焊在一起采用专用模具进行卷制,见图2-5-5。

1-1放大11

图2-5-5 端环卷制示意图

③ 波纹管制作

波纹管制造分两部分进行：

? 根据波纹管尺寸和特性进行模具和工装设计制造；

? 波纹管制作按平板下料、组圆、纵缝焊接检验、整体压制成型的工序进行。 ④ 构件组圆拼装

伸缩节的内、外管套及压圈拼装前先将平台垫平，保证平台水平≤2mm，将瓦块吊到平台上按半径要求（＋2～＋4mm）进行拼装，焊接纵缝时处于自由状态。纵缝点焊完后用样板检查焊缝处弧度，样板与瓦块间隙应≤1mm；检查半径、周长、上管口水平、高度、管口同心度、样板与瓦块间隙，检查合格并加固预留纵缝后进行焊接。

⑤ 构件焊接

焊接方法：内套管、外套管的纵缝，端环、加强环的对接焊缝和角焊缝，压圈的纵缝，法兰的对接焊缝及吊耳采用焊条手工电弧焊和气体保护焊焊接；波纹管的焊接全部采用手工氩弧焊；法兰、挡圈的环缝，筋板的焊缝等其它部件的焊接采用焊条手工电弧焊和气体保护焊焊接。

焊接收缩量及焊接质量控制措施：各部件制作时必须严格控制各部件的周长，因此拼装必须预留足够的焊接收缩余量，而且在纵缝焊接时预留1条纵缝暂不焊，待加强圈与法兰焊接完成后，检查管节周长满足设计要求后再进行焊接；为控制焊接变形，焊接过程中随时用样板检查管节的弧度和根据弧度变化调整焊接顺序；法兰、加强圈、加筋板、水封挡圈的焊接先分成若干等份，然后进行定位加固焊，正式焊接时由4或8名焊工同时施焊，焊接时严格按预先制定的焊接工艺和等分位置采用跳焊和多层多道焊等手段来控制焊接变形。

⑥ 波纹管组装与焊接 ? 波纹管组装

波纹管是伸缩节制作的关键部件，伸缩节波纹管拼装工艺要求： ? 将内套管及端环组装的表面除锈、对接坡口清理、打磨干净。

? 利用专用吊具和麻绳将波纹管绑扎在吊具上进行吊装就位,用软木垫条支垫，采取

卡具使波纹管合拢，并严防电弧对其造成击穿。

? 调整波纹管与内套管、端环间隙均匀，并紧贴，用氩弧焊进行点焊。点焊时用铜锤

锤击敲打，使波纹管与内套管及外套管端环贴紧。

? 点焊完先打底，用氩弧焊打底焊接，然后用铜锤锤击敲打，使波纹管与内套管及端

环贴紧，然后按工艺进行焊接及检验。 ? 波纹管焊接

波纹管焊接全部采用手工氩弧焊。焊道布置见图2-5-6，焊接参数见表2-5-2。波纹管焊接焊接工艺要求：

内套管A外套管A详波纹管A波纹管端环内套管（端环）

图2-5-6 波纹管焊接示意图

表2-5-2 波纹管焊接参数

焊道 焊接 方法 TIG TIG TIG 焊接材料 不锈钢焊丝 φ2.5 不锈钢焊丝 φ2.5 不锈钢焊丝 φ2.5 极性 ＋ 钨极 直径 φ2.5 氩气流量 （L/h） 8～10 电流 （A） 165～180 电压 （V） 11.5～12 11.3～12 10～11.5 焊接速度(mm／min) 110～115 120～125 130～146 1 2、3 4～6 ＋ φ2.5 8～10 160～180 ＋ φ2.5 8～10 140～160 ? 焊接前必须将焊丝表面的灰尘、油污、附锈等杂物清洗、打磨干净，焊接开始前将坡口打磨、清洗干净，并烘干。

? 焊接过程中要严格控制焊接的电流、电压、焊接速度等各焊接参数，防止焊穿或破坏波

纹管。

? 点焊、打底及每层焊接过程用铜锤锤击敲打，使波纹管与内套管、端环紧贴。

? 为了保证波纹管的整体焊接质量，每焊接完一层、一道，均进行100%PT检验，以保证

波纹管焊接的密封性能与焊接质量。 ⑦ 整体组装

伸缩节总体可按水流方向朝下状态组装，自下而上依次进行组装，组装顺序为：

组装平台准备 → 下压圈就位 → 外套管就位 → 下游内套管就位调整 →上游水封挡圈组焊 →下游端环组焊 →下游内套管（波纹管）与端环拼焊 → 上游端环与内外套就位 →上游端环拼焊 →上游内套管（波纹管）与端环拼焊→水压试验

⑧ 水压试验

为了检验伸缩节制作的质量、验证伸缩节的结构设计，伸缩节制作完成后按要求对波纹管与水封填料分别进行水压试验。

? 试验原理：伸缩节水压试验可采用在内套管内装配试压环，通过O型水封止水进行密封，对由内、外套管、试压环与波纹管及O型水封等形成的封闭空腔进行注水加压，

观察内、外套管是否有水泄漏或渗水，同时压力表的读数是否保持恒定，据此判断波纹管的焊接是否存在缺陷和水封的密封性。若内、外套管之间有水泄漏或压力表无法随着注水压力的升高而升高或其压力值不能保持恒定，则说明波纹管的焊接存在缺陷或水封的密封性不好，相反，若内、外套管之间无泄漏，压力表随着注水压力的升高而升高且其压力值能保持恒定，则说明波纹管的焊接和水封的密封性良好，具体结构原理见图2-5-7。

详见“1”放大内套管试压环排气阀表外套管加压泵2#加压泵1#1040排气阀钢支墩锁定装置内套管压圈垫圈橡胶压圈试压环均匀分布在圆周上水封填料加压泵接口压力表外套管1 放大橡胶密封圈

图2.5-7 波纹管加填料双密封式伸缩节水压试验方案及原理示意图

? 试验步骤：

? 设备检验与尺寸检验：在试验前要全面检验加压泵、压力表、排水管及阀件等是否连接正确，并进行安装调试，合格后才可进行水压试验，同时并检测内套管的管口水平、管圆度、高度等整体组装几何尺寸。

? 注水及排气：对水压试压环与波纹管进行注水，并开启排气阀，排除空气，注水结束。

? 升压/降压调试：启动试压泵逐步向试压环与波纹管加压，加压过程中应随时测量检查泄漏情况、试验水压及试压环水封压板及螺栓是否异常，并及时进行处理，保证没有泄漏。压力上升到一定压力时，保压10min并进行一次全面检查，然后加压到试验压力，保压30min压力保持恒定后，利用上部排气阀降压设计压力，保压10min然后逐步卸压。

? 尺寸复验：复验内外套管的整体组装几何尺寸及管圆度，作好记录，波纹管的水压试验结束。

同理，按上述要求对水封进行试验。 ⑨ 包装与交货

伸缩节整体组装与水压试验完成后，进行编号和标识，然后进行包装、运输，交付使用单位,进行安装。

2.5.4伸缩节实例

三峡水电站7-14号、15-23号机压力钢管共设17套伸缩节，结构为波纹管家填料双密封双套筒式伸缩节，止水结构为波纹管水封止水与橡胶密封止水双重止水，其结构主要由上下游内套管、外套管、波纹管、水封装置、水封填料以及压圈等组成（具体见下图2-5-8）。伸缩节内套管内径φ12400mm，壁厚58mm，外套管内径为φ12676mm，壁厚60mm，内套管、外套管、端环与内套管加强环等主要材料为SUMITEN 610F钢板，组合法兰与压圈法兰材料为Q345B。伸缩节外形尺寸为φ13500×2200mm，重量约110.2T/套，全部为工地现场制造与水压试验。

图2.5-8 三峡水电站压力钢管伸缩节结构示意图

三峡左岸电站7-14号机伸缩节制造于2001年3月1日开始，2002年9月16日制造完成，8套共计110.2×8=881.6t；三峡右岸电站15-23号机伸缩节制造于2004年8月1开始，2005年6月29日制造完成，9套共计110.2×9=991.8t。

2.6 压力钢管起重运输 2.6.1 压力钢管的运输

水电站压力钢管的运输可根据压力钢管的几何尺寸不同、地域不同采用不同的运输方式，通常运输方式有：现场运输和场外运输。其中现场运输又分为公路运输和洞内运输，场外运输又分为公路运输、铁路运输和水路运输。

(1) 现场运输

现场运输主要指水电站现场压力钢管制造厂至钢管安装现场的运输，也是压力钢管运输的主要和常用的运输方式。一般直径在3.5米以上的压力钢管，通常采用现场运输。

1） 钢管厂至安装现场运输

钢管厂至安装现场的运输主要采用公路运输方式。一般根据道路运输条件和钢管几何尺寸大小的不同，可采用平板拖车选用平运和立运两种方式。

① 在现场运输道路允许的条件下（无桥、涵宽度限制），大型压力钢管优先采用平运（运输的重心较低），以保证运输平稳安全。在平板拖车上设置支撑托架，将压力钢管平放

至托架上捆绑加固，如图2-6-1所示。

图2-6-1 压力钢管平板拖车平运示意图

② 在现场运输道路中有狭窄路面或隧洞，而高度不受限制的条件下，可采用特别的凹型台车立运，如图2-6-2所示。车架由轻型钢拼焊成型，下凹部分尽量接近地面，以降低重心，同时要有可靠的制动装置。

图2-6-2 压力钢管凹型台车立运示意图

2） 洞内运输

对于洞内安装和洞内无法采用起吊设备吊装的压力钢管，通常采用辅轨拖运的方式进行运输。由于洞内无法直接使用起吊设备就位，常采用预埋天锚吊装，而有轨运输台车则通过滑轮组利用卷扬机牵引和安装下放(如龙滩水电站压力钢管安装，见图2-6-3)。

葫芦A向支洞卷扬机支承钢梁钢管A向引水洞

图2-6-3 龙滩水电站压力钢管安装示意图

(2) 场外运输

1） 对于直径小于3.5米的压力钢管，可以在水电站以外的制造厂将压力钢管制作成形，采用普通半挂车直接运到安装现场投入安装。

2） 对于直径大于3.5米的压力钢管，可以在水电站以外的制造厂将压力钢管制作成瓦块形式，利用支撑托架将瓦块运输到安装现场设置的临时拼装场组装成形，再采用现场运输方式运至安装部位。瓦块的运输方式包括：公路运输、水路运输（国外项目常见）、铁路运输。公路运输方案如图2-6-4所示。

图2-6-4 瓦块公路运输示意图

2.6.2压力钢管起重运输要求

(1) 对于大直径的压力钢管，为了增加钢管的刚度，无论采用何种运输方式，均应对钢管采取可靠的内支撑措施，以防止在起吊及运输中发生变形。

(2) 压力钢管起重运输前应注意以下各点

1） 根据压力钢管的重量、几何尺寸，合理选择运输方式和运输工具，严禁超载运输； 2） 对于大直径压力钢管，属于三超设备（超长、超宽、超高）运输，应按有关规定提前办理运输申请手续；

3） 采用平板拖车平运时，应事先在平板拖车板上设置水平支撑托架；采用凹型台车立运时，应事先制作好凹型台车；采用瓦块运输时，应事先制作好弧形胎架；对于洞内运输，则应预先埋设好轨道、天锚及配置相应的卷扬机等牵引设施；

4） 对于运至国外项目的压力钢管，若有木材为包装材料，应提前对材料进行熏蒸处理，并附原产地检疫机构出具的包装材料检疫证明；

5） 检查各吊点是否牢固可靠，起吊运输所用的索具（钢丝绳、卸扣等）是否符合要求，使用是否规范。钢丝绳不能斜拉斜吊，卸扣不得倒向使用。

(3) 压力钢管装、卸起吊时，起重机械的起重臂下和吊物下严禁站人，且不得将手伸到吊物下进行移钩或调整起吊的钢丝绳、卸扣等。

(4) 装车时，先将压力钢管稍许吊离地面，观察起重机械的稳定性和制动性能，确定稳定可靠后方可继续起升。

(5) 平板拖车装车时，重心位置尽量装在平板拖车板的中心位置。先将压力钢管吊至运输车板上方约200mm处时对位，以确定能准确落在车板的承载区域后，再缓慢松钩，使之落在车板的指定区域，并检查运输车辆受载后其轮胎悬挂装置是否变形一致或正常。

(6) 压力钢管装车后，应对其进行可靠的捆绑，利用压力钢管上设置的吊耳，用4支5吨的手拉葫芦和钢丝绳在其两边成八字型进行栓固，使压力钢管与运输车板连成一体。

(7) 对于大直径压力钢管运输时，为了防止事故发生，应对钢管的超宽处（两侧）装涂标志物。白天行驶时，悬挂标志旗，夜间行驶时，装标志灯。

(8) 对于超大直径压力钢管运输时，必要时应配置引路开道车。开道车一般保持在运输车辆前方50~100米，遇交通路口、入隧道、过桥时，先为运输车辆开路、封路。在弯道、

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