埋藏式780MPa級壓力鋼管湊合節安裝方法
【專利說明】埋藏式780MPa級壓力鋼管湊合節安裝方法
[0001]
技術領域
[0002]本發明涉及一種湊合節安裝方法，特別是一種埋藏式780MPa級壓力鋼管湊合節安裝方法。
【背景技術】
[0003]在水利水電工程中的埋藏式壓力管道的安裝過程中，壓力管道產生軸向的偏移和里程偏差是在所難免的，因此需要用湊合節來補償這些問題。對于湊合節安裝的傳統方法為瓦片式和套管式。瓦片式湊合節的具體安裝方法是將瓦片扣在其上、下游已安裝就位的管段外壁上，在已安裝的上、下游鋼管端焊上Γ形板，打緊楔子、畫線，邊氣割邊打緊楔子，使之與已安裝的鋼管對齊;這種方法對于強度高、壁厚的湊合節的安裝難度很大，另外因3條以上的縱縫(一類焊縫)焊接在安裝現場進行施工，裝配、焊接質量難以保證，焊接應力和殘余應力將會很大。這對于780級高強鋼尤為不利。其次，縱縫裝配焊接、加勁環裝配焊接、無損探傷等工序需占安裝直線工期，其中，加勁環裝配、焊接操作尤為困難。目前一般采用錘擊方式減少殘余應力，但780MPa級鋼管不允許采用錘擊方式來減少殘余應力，其只能通過采取減少焊縫數量、嚴格控制裝配間隙、優化焊接參數和工藝等多種措施來減小殘余應力。套管式湊合節即湊合節(套管)兩端與相臨管段構成搭接接頭，由一條對接焊縫變為兩條角焊縫，套管內側加焊導流板;這種方法的優點是現場裝配較容易，管的軸向收縮應力小，但缺點是對角焊縫進行超聲波探傷時易漏探、導流板內側易殘留氣體，而且應力分布不均勻，從而影響安裝的質量。另外，目前湊合節均在洞內安裝，由于洞內的作業空間有限，一般采用在洞上方進行擴挖、利用天錨就位或利用明管的優勢就位，因而無法有效的起吊湊合節，使得湊合節安裝的難度加大。
[0004]近些年，出于安裝進度要求等原因，有少數水電站壓力鋼管工程采用了整體式湊合節，同時一律自上而下吊裝就位，但僅限于610級以下的鋼管。
[0005]因此，現有的780級鋼管的湊合節的安裝技術存在著安裝困難、安裝質量差、所需安裝時間長、安裝費用高、工人的勞動強度大、焊接的殘余應力高和受力狀態差等問題。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于提供一種埋藏式780MPa級壓力鋼管湊合節安裝方法。它具有安裝簡單、安裝質量好、安裝時間短、安裝費用低、工人勞動強度低、殘余應力小和受力狀態好等特點。
[0007]本發明的技術方案:埋藏式780MPa級壓力鋼管湊合節安裝方法，包括以下步驟:
a、制作湊合節:將湊合節制成半八字形；
b、上游鋼管和下游鋼管安裝:將湊合節的上游鋼管和下游鋼管安裝固定；
c、湊合節就位:將湊合節就位，控制湊合節與上下游管口中心偏差<2mm;d、對湊合節與上下游鋼管間的間隙的處理:控制湊合節與上下游管口間隙<2mm;
e、壓縫:控制湊合節與上下游管口錯邊<2mm；
f、焊接:焊接采用分段退步焊接。
[0008]前述的埋藏式780MPa級壓力鋼管湊合節安裝方法中，所述步驟b在中平段時，中平段的上游鋼管和下游鋼管的混凝土澆注至少各自遠離湊合節15m以上。
[0009]前述的埋藏式780MPa級壓力鋼管湊合節安裝方法中，所述步驟b在下平段時，整個下平段的混凝土待湊合節安裝完成后進行澆注。
[0010]前述的埋藏式780MPa級壓力鋼管湊合節安裝方法中，所述步驟c中的湊合節就位采用側推，在湊合節側推發生卡塞現象時，對坡口鈍邊進行打磨。
[0011]前述的埋藏式780MPa級壓力鋼管湊合節安裝方法中，所述步驟a中的湊合節留有100mm至300mm的切割余量。
[0012]前述的埋藏式780MPa級壓力鋼管湊合節安裝方法中，所述步驟e在進行壓縫時，先對上游鋼管管口進行壓縫，并安裝定位板;再對下游鋼管管口壓縫并進行定位焊。
[0013]前述的埋藏式780MPa級壓力鋼管湊合節安裝方法中，所述步驟c在湊合節就位前，需對湊合節進行配割，對湊合節管口進行坡口制備時，齊邊后將湊合節內壁側坡口用切割機開出，外壁側則在焊接背縫時用碳弧氣刨方式開坡口。
[0014]與現有技術相比，本發明采用半八字形結構的整體式湊合節通過側推就位進行安裝。由于湊合節可以在工廠內制造并焊接完成，其縱縫、加勁環的焊縫均可在工廠內焊接，減小了現場施工難度，縮短了安裝工期，減小了安裝難度，也保證了焊縫的質量，減小了殘余應力。
[0015]采用本發明的安裝方法，可以控制湊合節與上下游管口中心偏差在1mm以內；能夠保證湊合節與上下游管口錯邊全部在0?2mm范圍內，錯邊0?1mm長度占焊縫總長度的92%以上;也能夠控制湊合節與上下游管口的間隙全部在0?2mm范圍內，間隙0?1mm長度占焊縫總長度的95%以上。閉合焊縫的測試結果顯示，橫向應力峰值僅為194MPa，縱向應力峰值為462MPa(湊合節兩個瓦片實際屈服強度為780MPa和800MPa);將同一測區的閉合焊縫焊前和焊后測試的下游一管段焊縫殘余應力的測試結果對比，二者無明顯升降趨勢，印證了閉合焊縫焊接應力和殘余應力較小、對已安裝的焊縫應力狀態影響微小。整體式湊合節安裝所耗用的時間能夠控制在4個小時以內，這對于工程基建期繁忙緊張的工期目標實現具有極大積極作用，經初步估算，單個780MPa級壓力鋼管湊合節采用該安裝方法帶來的直接經濟效益達50萬元以上；同時，由于改善了受力狀態，從質量優良、服役安全可靠、維修少等方面考慮，其所帶來的間接經濟效益可達400萬元以上；以單個仙居抽水蓄能電站為例，直接經濟效益達150萬元以上，間接經濟效益達1200萬元以上。
[0016]綜上所述，本發明具有安裝簡單、安裝質量好、安裝時間短、安裝費用低、工人勞動強度低、殘余應力小和受力狀態好等特點。
【附圖說明】
[0017]圖1是整體式湊合節側推就位俯視圖；
圖2是湊合節與其下游鋼管管口的結構圖；
圖3是湊合節坡口配割結構示意圖； 圖4是定位板安裝示意圖；
圖5是湊合節在中平段的安裝位置圖；
圖6是湊合節在下平段的安裝位置圖。
[0018]附圖中的標記說明:1-上游鋼管，2-下游鋼管，3-湊合節，4-湊合節安裝位置，5-定位板，6-焊縫。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明，但不作為對本發明限制的依據。
[0020]實施例:埋藏式780MPa級壓力鋼管湊合節安裝方法，如圖1所示，包括以下步驟:
a、制作湊合節:將湊合節制成半八字形；
b、上游鋼管和下游鋼管安裝:將湊合節的上游鋼管和下游鋼管安裝固定；
c、湊合節就位:將湊合節就位，控制湊合節與上下游管口中心偏差<2mm;
d、對湊合節與上下游鋼管間的間隙的處理:控制湊合節與上下游管口間隙<2mm;
e、壓縫:控制湊合節與上下游管口錯邊<2mm；
f、焊接:焊接采用分段退步焊接。
[0021]所述步驟b在中平段時，中平段的上游鋼管和下游鋼管的混凝土澆注至少各自遠離湊合節15m以上。
[0022]所述步驟b在下平段時，整個下平段的混凝土待湊合節安裝完成后進行澆注。
[0023]所述步驟c中的湊合節就位采用側推法，在湊合節側推發生卡塞現象時，對坡口鈍邊進行打磨。
[0024]所述步驟a中的湊合節留有100mm至300mm的切割余量。
[0025]所述步驟e在進行壓縫時，先對上游鋼管管口進行壓縫，并安裝定位板;再對下游鋼管管口壓縫并進行定位焊。
[0026]所述步驟c在湊合節就位前，需對湊合節進行配割，對湊合節管口進行坡口制備時，齊