埋藏式780MPa级压力钢管凑合节安装方法
【专利说明】埋藏式780MPa级压力钢管凑合节安装方法
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及一种凑合节安装方法，特别是一种埋藏式780MPa级压力钢管凑合节安装方法。
【背景技术】
[0003]在水利水电工程中的埋藏式压力管道的安装过程中，压力管道产生轴向的偏移和里程偏差是在所难免的，因此需要用凑合节来补偿这些问题。对于凑合节安装的传统方法为瓦片式和套管式。瓦片式凑合节的具体安装方法是将瓦片扣在其上、下游已安装就位的管段外壁上，在已安装的上、下游钢管端焊上Γ形板，打紧楔子、画线，边气割边打紧楔子，使之与已安装的钢管对齐;这种方法对于强度高、壁厚的凑合节的安装难度很大，另外因3条以上的纵缝(一类焊缝)焊接在安装现场进行施工，装配、焊接质量难以保证，焊接应力和残余应力将会很大。这对于780级高强钢尤为不利。其次，纵缝装配焊接、加劲环装配焊接、无损探伤等工序需占安装直线工期，其中，加劲环装配、焊接操作尤为困难。目前一般采用锤击方式减少残余应力，但780MPa级钢管不允许采用锤击方式来减少残余应力，其只能通过采取减少焊缝数量、严格控制装配间隙、优化焊接参数和工艺等多种措施来减小残余应力。套管式凑合节即凑合节(套管)两端与相临管段构成搭接接头，由一条对接焊缝变为两条角焊缝，套管内侧加焊导流板;这种方法的优点是现场装配较容易，管的轴向收缩应力小，但缺点是对角焊缝进行超声波探伤时易漏探、导流板内侧易残留气体，而且应力分布不均匀，从而影响安装的质量。另外，目前凑合节均在洞内安装，由于洞内的作业空间有限，一般采用在洞上方进行扩挖、利用天锚就位或利用明管的优势就位，因而无法有效的起吊凑合节，使得凑合节安装的难度加大。
[0004]近些年，出于安装进度要求等原因，有少数水电站压力钢管工程采用了整体式凑合节，同时一律自上而下吊装就位，但仅限于610级以下的钢管。
[0005]因此，现有的780级钢管的凑合节的安装技术存在着安装困难、安装质量差、所需安装时间长、安装费用高、工人的劳动强度大、焊接的残余应力高和受力状态差等问题。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种埋藏式780MPa级压力钢管凑合节安装方法。它具有安装简单、安装质量好、安装时间短、安装费用低、工人劳动强度低、残余应力小和受力状态好等特点。
[0007]本发明的技术方案:埋藏式780MPa级压力钢管凑合节安装方法，包括以下步骤:
a、制作凑合节:将凑合节制成半八字形；
b、上游钢管和下游钢管安装:将凑合节的上游钢管和下游钢管安装固定；
c、凑合节就位:将凑合节就位，控制凑合节与上下游管口中心偏差<2mm;d、对凑合节与上下游钢管间的间隙的处理:控制凑合节与上下游管口间隙<2mm;
e、压缝:控制凑合节与上下游管口错边<2mm；
f、焊接:焊接采用分段退步焊接。
[0008]前述的埋藏式780MPa级压力钢管凑合节安装方法中，所述步骤b在中平段时，中平段的上游钢管和下游钢管的混凝土浇注至少各自远离凑合节15m以上。
[0009]前述的埋藏式780MPa级压力钢管凑合节安装方法中，所述步骤b在下平段时，整个下平段的混凝土待凑合节安装完成后进行浇注。
[0010]前述的埋藏式780MPa级压力钢管凑合节安装方法中，所述步骤c中的凑合节就位采用侧推，在凑合节侧推发生卡塞现象时，对坡口钝边进行打磨。
[0011]前述的埋藏式780MPa级压力钢管凑合节安装方法中，所述步骤a中的凑合节留有100mm至300mm的切割余量。
[0012]前述的埋藏式780MPa级压力钢管凑合节安装方法中，所述步骤e在进行压缝时，先对上游钢管管口进行压缝，并安装定位板;再对下游钢管管口压缝并进行定位焊。
[0013]前述的埋藏式780MPa级压力钢管凑合节安装方法中，所述步骤c在凑合节就位前，需对凑合节进行配割，对凑合节管口进行坡口制备时，齐边后将凑合节内壁侧坡口用切割机开出，外壁侧则在焊接背缝时用碳弧气刨方式开坡口。
[0014]与现有技术相比，本发明采用半八字形结构的整体式凑合节通过侧推就位进行安装。由于凑合节可以在工厂内制造并焊接完成，其纵缝、加劲环的焊缝均可在工厂内焊接，减小了现场施工难度，缩短了安装工期，减小了安装难度，也保证了焊缝的质量，减小了残余应力。
[0015]采用本发明的安装方法，可以控制凑合节与上下游管口中心偏差在1mm以内；能够保证凑合节与上下游管口错边全部在0?2mm范围内，错边0?1mm长度占焊缝总长度的92%以上;也能够控制凑合节与上下游管口的间隙全部在0?2mm范围内，间隙0?1mm长度占焊缝总长度的95%以上。闭合焊缝的测试结果显示，横向应力峰值仅为194MPa，纵向应力峰值为462MPa(凑合节两个瓦片实际屈服强度为780MPa和800MPa);将同一测区的闭合焊缝焊前和焊后测试的下游一管段焊缝残余应力的测试结果对比，二者无明显升降趋势，印证了闭合焊缝焊接应力和残余应力较小、对已安装的焊缝应力状态影响微小。整体式凑合节安装所耗用的时间能够控制在4个小时以内，这对于工程基建期繁忙紧张的工期目标实现具有极大积极作用，经初步估算，单个780MPa级压力钢管凑合节采用该安装方法带来的直接经济效益达50万元以上；同时，由于改善了受力状态，从质量优良、服役安全可靠、维修少等方面考虑，其所带来的间接经济效益可达400万元以上；以单个仙居抽水蓄能电站为例，直接经济效益达150万元以上，间接经济效益达1200万元以上。
[0016]综上所述，本发明具有安装简单、安装质量好、安装时间短、安装费用低、工人劳动强度低、残余应力小和受力状态好等特点。
【附图说明】
[0017]图1是整体式凑合节侧推就位俯视图；
图2是凑合节与其下游钢管管口的结构图；
图3是凑合节坡口配割结构示意图； 图4是定位板安装示意图；
图5是凑合节在中平段的安装位置图；
图6是凑合节在下平段的安装位置图。
[0018]附图中的标记说明:1-上游钢管，2-下游钢管，3-凑合节，4-凑合节安装位置，5-定位板，6-焊缝。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明限制的依据。
[0020]实施例:埋藏式780MPa级压力钢管凑合节安装方法，如图1所示，包括以下步骤:
a、制作凑合节:将凑合节制成半八字形；
b、上游钢管和下游钢管安装:将凑合节的上游钢管和下游钢管安装固定；
c、凑合节就位:将凑合节就位，控制凑合节与上下游管口中心偏差<2mm;
d、对凑合节与上下游钢管间的间隙的处理:控制凑合节与上下游管口间隙<2mm;
e、压缝:控制凑合节与上下游管口错边<2mm；
f、焊接:焊接采用分段退步焊接。
[0021]所述步骤b在中平段时，中平段的上游钢管和下游钢管的混凝土浇注至少各自远离凑合节15m以上。
[0022]所述步骤b在下平段时，整个下平段的混凝土待凑合节安装完成后进行浇注。
[0023]所述步骤c中的凑合节就位采用侧推法，在凑合节侧推发生卡塞现象时，对坡口钝边进行打磨。
[0024]所述步骤a中的凑合节留有100mm至300mm的切割余量。
[0025]所述步骤e在进行压缝时，先对上游钢管管口进行压缝，并安装定位板;再对下游钢管管口压缝并进行定位焊。
[0026]所述步骤c在凑合节就位前，需对凑合节进行配割，对凑合节管口进行坡口制备时，齐