压力管道制作安装.docx
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压力管道制作安装
第十二章压力管道制作、安装施工组织设计
12.1工程概况
施工范围：
为三峡右岸电站厂房19#～26#坝段厂内管段钢管（衬）（含钢管外排水管）和5#~8#排砂孔钢衬厂内段（包括右岸地下电站排砂孔出段）的制造、运输和安装，以及伸缩节的场内运输、安装等工作。
厂内管段钢管共计8条，直径为12.40m，总重量约为1096.68t（不包含支撑等附件97t）。
其中19#～23#机组桩号从20+113.600m（包括该条焊缝）至20+123.300m，钢管轴线长9.700m；24#～26#机组桩号从20+117.000m（包括该条焊缝）至20+123.300m，钢管轴线长6.300m。
伸缩节运输单元尺寸为2200×φ13356mm，其最大吊装运输单元重量不大于90t。
排砂孔钢衬厂内段（包括右岸地下电站排砂孔出口段）直径为5000mm，共4套，单重176t，总重约为704t（不含内支撑83t，其中复合钢板工程量为660t）。
12.2施工组织
12.2.1人员组织
为确保右厂压力管道工程的顺利进行，本项目工程配备经验丰富的施工人员。
主要施工人员包括：
制作、安装施工人员40人，电焊工40人，起重工10人。
12.2.2主要施工设备
为确保压力管道工程制造及安装任务高质量的完成，配置的主要施工设备见表12-1～6。
表12-1焊接及加热、切割设备
序号
设备名称
型号
数量
单位
备注
1
全自动电焊机
TPS-4000
16
台
2
加热控制箱
DJK-180
2
台
3
焊条烘箱
YDH-100
2
台
4
逆变焊机
ZX7-400H（B）
5
台
5
CO2气保焊机
YM-355K
15
台
6
CO2气保焊机
KR-500
15
台
7
碳弧气刨装置
ZD5-1000
4
台
8
焊条保温筒
TRB
40
个
9
焊条保温柜
2
台
10
风铲
CZ2
20
把
11
自动焊剂烘箱
NZHG-4-200
2
台
12
红外线加热器
10kw
若干
13
数控切割机
EXA-5500
2
台
跨距5500
14
半自动切割机
CG1-39
4
台
15
等离子切割机
G400/200
1
台
不锈钢最大板厚50
表12-2锻压设备
序号
设备名称
型号
数量
单位
备注
1
油压机
800t/100t
1
台
2
校直机
97HS-11
2
台
3
卷板机
CNC140×4000
1
台
4
卷板机
3WB60×3600
1
台
表12-3金属加工设备
序号
设备名称
型号
数量
单位
备注
1
落地镗床
T920
1
台
2
磁座钻
J3C-03
4
台
3
铣边机
ZBK26006-89
2
台
4
刨边机
B81120A
1
台
5
车床
CW6183*1500
1
台
6
摇臂钻床
Z3050
1
台
表12-4起重、运输设备
序号
设备名称
型号
数量
单位
备注
1
龙门吊
30/5T
1
台
2
龙门吊
LQ5042
2
台
3
龙门吊
20/5T
2
台
4
龙门吊
150T
2
台
5
龙门吊
2×50T
1
台
6
平板拖车
40T、100T
各1
台
7
汽车
5t、8t、20t
各1
台
8
汽车吊
50t
2
台
9
门机
MQ2000
1
台
10
门机
MQ6000
1
台
表12-5探伤、检测设备
序号
设备名称
型号
数量
单位
备注
1
磁粉探伤仪
1
台
2
X射线探伤仪
XXQ-3005A
1
台
3
超声波探伤仪
EPOCHⅢ（2300）
2
台
4
精密水准仪
DL-101C
2
台
精度0.01mm
5
经纬仪
J2
2
台
6
全站仪
TC2003
1
台
7
水准仪
S3
4
台
表12-6金属防腐设备
序号
设备名称
型号
数量
单位
备注
1
喷丸机
ACR-4-2A
2
台
2
空气压缩机
9L-10/8
2
台
3
高压无气喷涂设备
GPQ6C
2
台
4
湿度表
1
个
5
粗糙度样块
1
套
6
数值式覆层测厚仪
CTG-10
1
台
7
粗糙度测试仪
TR-100
1
台
8
湿度露点仪
1
个
9
涂层测厚仪
MINITES1
1
个
10
针孔测量仪
1
个
12.2.3施工场地布置
1、右厂金结机电拼装厂位于三峡坝区西陵桥头，紧邻江峡大道和长江，交通便利，水路、陆路运输方便；制造厂占地面积约5.4万m2，设有两个面积为200×24m2的封闭制作车间、一个总面积为220×42m2及一个总面积为220×18m2的露天制作车间和一个封闭防腐车间。
制作、组装的场地具体布置见附图:
TGP/CI-3-2A（施）-12-01《右岸厂房金结机电拼装厂总体布置图》。
施工电源和施工用气制作车间已统一规划，不需另做设计布置。
2、安装在设计部位现场进行，施工电源容量考虑300KVA，施工用气采用6m3空压机供气。
12.3施工进度计划
设备制造及安装施工工期控制详细情况见金结、机电设备控制工期表。
12.4压力管道制作工程
12.4.1压力管道制作
1）概述
19#～26#坝段钢管厂内管段总重量约为1096.68t（不含内支撑等附件97t），主材板厚依次为δ=54、58、60mm，材料为60Kgf/mm2级高强度低合金钢板。
每个管节布置一圈加劲环，加劲环板厚为28mm，高度为300mm，材质为Q345C。
每套钢管管节编号（从上游到下游）规则：
机组号-管节-瓦块。
2）材料要求
（1）钢材性能要求及堆放
①所采购的主材必须符合设计要求和施工图样的规定，其机械性能和化学成分符合现行的国家和部颁标准以及有关国际标准，并具有出厂合格证。
每批到货的材料应附有质量证明书、使用说明书或试验报告,且应接受监理工程师的检查。
②60Kgf/mm2级高强度低合金钢板的化学成分和机械性能必须符合表12-7和表12-8的规定。
表12-760Kgf/mm2级高强度低合金钢板的化学成分（%）
元素
C
Si
Mn
P
S
Ni
Cr
Mo
含量
≤0.09
0.15-0.30
1.00-1.60
≤0.03
≤0.03
≤0.60
≤0.30
≤0.30
③钢板的冲击韧性值：
进行V型坡口夏比冲击试验时，横向取样，其能量吸收值：
-20℃时，16MnR为28J以上；-20℃时，60Kgf/mm2级高强度低合金钢板为47J以上，-40℃时，60Kgf/mm2级高强度低合金钢板为40J以上。
表12-860Kgf/mm2级高强度低合金钢板的机械性能
参数
试件取样位置
σs（MPa）
σb（MPa）
δs%
冷弯性能d=3a180
规定值
t/4
460
600～720
≥20
完好
④碳当量C：
16MnR钢板Ceq≤0.40%；60Kgf/mm2级高强度低合金钢板Ceq≤0.42%。
焊缝热影响区硬度值：
16MnR钢板低于300HV；60Kgf/mm2级高强度低合金钢板低于350HV。
⑤裂纹敏感性系数Pcm：
60Kgf/mm2级高强度低合金钢板Pcm≤0.20%.
⑥钢板堆放：
钢板在投入制造前，分别按不同钢种、不同厚度分类垫离地面堆放，并作出明显标记，防止酸性有机物及其他有害物质的侵蚀和污染。
（2）焊接材料及堆放
①焊接材料的机械性能和化学成分必须符合现有的国家标准，并应具有产品合格证方可使用。
②焊接材料必须符合设计图样规定，当图纸没有规定时应使用与母材相适应的焊接材料。
③焊接材料应通过焊接工艺评定试验选定，并经监理工程师批准后方能使用。
④焊接材料分类存放在干燥通风良好的仓库内，库房内温度不应低于5℃，相对湿度不高于70%，并定时记录室温和相对湿度。
同时按供货厂家产品说明书中要求的条件进行烘烤。
焊接时焊条置于保温筒中。
（3）涂装材料及堆放
①涂装材料要符合招标书和施工图样规定的经过实践证明其综合性能优良的产品，且符合现行国家标准，不合格或过期涂料严禁使用。
②涂装材料及其辅助材料贮于5～35℃通风良好的库房内，按原包装密封保管。
若制造厂说明书另有规定，则按制造厂规定执行。
3）制作工艺流程
（1）凑合节制作工艺流程
施工准备→材料检验→平板、下料→坡口加工→压头、卷板→放样、组圆→喷砂防腐→验收、出厂
（2）钢管厂内管段（不含凑合节）制作工艺流程
钢管焊接→钢管调圆→内支撑、加劲环等附件组装、焊接→相邻节组装、环缝焊接→焊缝检测→焊后消应力及预组装→喷砂防腐→验收、出厂
4）制作主要工艺说明
（1）施工准备
认真熟悉图纸，理解设计意图。
编写制造、焊接工艺措施、绘制下料图、进行技术交底工作。
压力钢管的一、二类焊缝，按照规定进行焊接工艺评定。
评定所取的焊接位置包含现场作业中的所有位置。
（2）材料检验
制造钢管的主材，按ZBJ74003的规定作超声波扫描抽检，抽检比例为10%（或由监理工程师另行确定）。
对到货的钢板按批号、品种、厚度每批各取一组试样进行复核性的抗拉试验和-20℃的冲击韧性试验，另外，钢板外壁不得有麻点、凹坑、皱皮等超标缺陷。
（3）平板、下料
钢板制作前，采用140mm×4000mm卷板机平板，然后划线、下料，下料全部采用数控切割机切割。
在正式进行火焰切割前，先利用数控切割机在板上划线，对照下料图检查无误后，进行切割，切割时注意调整好割嘴和板材的垂直度，同时下料尺寸满足表12-9的规定。
表12-9 钢板画线下料允许偏差
序号
项目
允许偏差mm
1
宽度和长度
±1
2
对角线相对差
2
3
对应边相对差
1
4
矢高（曲线部分）
±0.5
（4）坡口加工
下料检查合格后，采用刨边机对瓦块坡口进行机加工，坡口尺寸偏差拟按GB985-88或施工图样的有关规定控制。
（5）压头、卷板
卷板前先在140mm×4000mm的卷板机上进行压头，直边长度不大于120mm，卷板方向与压延方向一致，采用小进辊量反复多次卷制，并经常用弧度样板检查，卷制好的瓦片，在自由状态下直立在平台上，用弧长2200mm的样板检查，间隙不超过2.5mm，同时几何尺寸也应符合相关要求。
由于钢板为高强度低合金钢，在施工时及时清除氧化皮，铁锈等物，卷制中发现有拉痕、毛刺现象，应停止卷制，用抛光机磨平后再进行卷制，严重时按焊接规范进行补焊，且进行渗透探伤检查。
卷板后，瓦块稳妥放置并做好卷板瓦块尺寸记录。
（6）放样、组圆
根据设计图纸尺寸，在合格的平台上（平面度≤1.0mm，且定期检查、调整，保证钢管管口的平面度）放出拼装所需的实样，用油漆作好标记，并打好样冲眼。
利用专门的拉对、压缝工装进行组圆（压缝工装应避免直接焊在管壁上）。
组圆前应检查瓦片编号、水流方向等标识及主要尺寸，组圆时两瓦片对接缝错位小于1.0mm，间隙3.0～4.0mm。
严禁使用火焰校形，不允许在母材点焊楔铁及引弧和熄弧。
拼装完后,进行检查，检查合格后,转入纵逢焊接工序。
纵缝焊接完成后，用弦长1.2mm样板检查纵缝处弧度，其间隙应不大于3.0mm。
用米字形内支撑调圆（头部带有可调工装）后，钢管各项指标应符合有关标准及设计要求。
（7）钢管焊接及焊缝检验
钢管的焊接按照标书及设计技术文件、图纸和DL5017-93《压力钢管制造安装及验收规范》执行，具体操作工艺按业主及监理工程师批准和认可的焊接工艺评定及焊接指导书执行，并在生产中不断完善工艺评定结果。
按施工图纸规定的焊缝质量等级，并结合DL5017的规范，对焊缝进行外观检查和无损探伤检验。
焊缝质量检验完毕后，向监理工程师提交一份附有上述检验记录的焊缝质量检验报告，供监理工程师进行设备验收用。
（8）内支撑、加劲环等附件组装、焊接
钢管纵缝焊接完成后，采用米字型活动支撑调圆，使圆度符合设计要求后，再进行内支撑、加强环及吊耳的组装、焊接。
为防止钢管在运输、吊装时发生变形及保证浇筑混凝土时钢管钢度，决定采用辐射式内支撑，内支撑形式见附图:
TGP/CI-3-2A（施）-12-02《右岸压力钢管内支撑布置图》，每层内支撑重量1500kg，每个管节布置两层内支撑（不含凑合节）。
内支撑用的管材不允许有弯曲、开裂现象。
加劲环采用数控下料，内圈弧度用弦长2.2米的样板检验其弧度，间隙不超过2.5mm。
与钢管外壁的局部间隙不应大于3mm,以免焊接引起管壁局部变形。
加劲环的对接焊缝应与钢管纵缝错开200mm以上。
根据安装时吊装需要在合适的位置对称布置四个吊耳，吊耳焊接后，逐个进行检查，杜绝漏焊、虚焊、开裂等现象，所有焊根必须达到设计焊根要求。
钢管加劲环焊接：
加劲环接板焊接采用埋弧焊，对接接头焊接采用半自动气体保护焊，钢管加劲环平环角缝采用全自动焊进行，仰环角缝采用半自动焊进行。
（9）相邻节组装、环缝焊接
单节钢管制造完成后，在厂内将二个制造单元管节组装，组焊成一个整体吊装单元。
组装时采用专用工装压缝，使环缝的间隙符合相关规定，然后报监理工程师批准后施焊。
钢管环缝采用手工焊或半自动焊焊接。
采用多层多道焊，由8个（或8个以上）焊工对称焊接。
焊接过程中按照纵缝焊接工艺进行，严格执行焊接规范。
（10）焊缝消除应力处理
根据设计要求钢管厂内段的环缝和纵缝采用爆炸法消除应力处理，首先进行爆炸消应生产性试验，以确定达到消应效果的参数，然后进行施工。
爆炸法消应后检测焊接残余应力值应小于±0.5倍钢材的屈服强度。
（11）防腐
根据标书及图纸要求，对钢管过流面和与空气接触面等进行防腐处理，以确保其使用寿命。
涂装开始前按施工图纸、涂装技术要求及制造厂使用说明书制定涂装工艺措施。
内容应包括涂装材料的产品质量证明书、使用说明书、施涂方法、人员资质、采用设备以及涂层试验、检验方法和缺陷修补等。
报监理工程师批准后方可施工。
防腐油漆种类、漆膜厚度、防腐范围等严格按照招标文件及设计图纸执行。
（12）验收、出厂
所有制造工作全部完成且内部检查合格后，向监理工程师提交本项目的验收申请报告，并同时提交所有检测资料、技术文件等，经监理工程师同意后，进行本项目的验收。
12.4.2排砂底孔钢衬制作工程
1）概述
排砂孔钢衬主材为不锈钢复合钢板，复材采用4mm厚的00Cr22Ni5Mo3N（2205）钢板，基材为20mm厚的Q345C钢板。
加劲环材质16Mn,板厚为16mm、高度为200mm。
（1）主材
Q345C基材的化学成分与机械性能应符合现行的国家标准，00Cr22Ni5Mo3N（2205）复材的化学成分和力学性能符合表12-10的要求，复合钢板的力学性能符合表12-11的规定。
表12-10不锈钢的主要化学成分与机械性能
化学成分%
机械性能
C
Si
Mn
P
S
Cr
Ni
Mo
N
σs
σb
δ5
HB
＜0.03
＜1.0
＜2.0
＜0.03
＜0.02
20～23
4.5～6.5
2.5～3.5
0.1～0.2
≥480
MPa
≥680
MPa
≥25%
＞290
表12-11不锈钢复合钢板力学性能
σb
σs
抗剪强度
粘结强度
δ5
AK
490～640MPa
＞325MPa
≥210Mpa
≥280MPa
≥21%
≥27J
复合板的结合率：
复合板的复层与基层面结合率100%，但允许＜1%的未结合区通过衬焊达到，补焊工艺和检验标准按GB8165执行，补焊后表面质量应符合复合板技术要求。
（2）焊接材料
焊接钢衬管所采用的焊接材料（包括复材、过渡层、基材）应与所选用的复合板材相匹配。
焊接材料应通过焊接工艺评定及生产性焊接试验报监理工程师审批后方可采用。
3）钢衬管制作工艺流程
施工准备、材料定货（包括焊接工艺评定）→材料检验→平板、画线→切割、坡口加工→压头、卷板→放样、组圆→纵缝焊接→钢衬管调圆→内支撑及附件拼装→两节组装、焊接→焊缝检测→相邻节预组装→喷砂防腐→验收、出厂
4）钢衬管制造主要工艺说明
（1）进场材料检查
①外观质量检查
复合板表面质量。
复层表面不得有气泡、结疤、裂纹、夹杂、折迭等缺陷，且不允许有明显凹凸不平。
复合板经复合热处理整平处理后，为满足安装达到高精度，要求波浪峰值＜1.6mm/m，其波浪高度＜5mm/m且＜1/50斜度。
复合板尺寸与允许偏差。
厚度：
基材20mm，复材4mm，总厚度允许偏差±7%，复层厚度允许偏差±9%；宽度及长度允许偏差0mm～20mm。
②内部检查
按GB7734进行100%超声波探伤检查，16Mn钢板按ZBJ74003-88标准进行检查。
（2）划线、下料
钢板划线应满足表12-12的要求。
表12-12 钢板划线允许偏差
序号
项目
极限偏差（mm）
1
宽度和长度
±1
2
对角线相对差
2
3
对角边相对差
1
4
矢高（曲线部分）
±0.5
注意：
钢衬管内侧表面不锈钢板部分（复层），不得用凿子、钢印作标记（用于校核划线准确的轻微冲眼标记除外）。
（3）切割、坡口加工
钢板切割采用等离子数控切割或半自动切割机切割。
坡口采用刨边机加工，严禁手工切割。
切割面的熔渣、毛刺和由于切割造成的缺口及淬硬层应用砂轮磨去，切割边缘不允许有由于切割原因造成的凹凸部分，如发现应按焊接工艺进行补焊并打磨光滑。
板材坡口尺寸严格按下料图执行，所有下料板定位尺寸、坡口尺寸、坡口角度等必须经质检人员复查合格后方可使用。
（4）卷板
卷板为排砂管制造的关键工序，瓦片卷制质量直接影响拼装质量。
因此钢板应在卷板机或压模上压弯成形，不允许采用击打的方法弯曲成形和校正曲率。
（5）组圆
①直管段和渐变段的组圆
根据设计图纸尺寸，在已经垫平的平台上（平面度≤1mm，且定期检查、调整，保证钢衬管管口的平面度）按预先准备的放样图表放出拼装所需的实样，用油漆作好标记，并打好样冲眼。
包括上下管口相应半径值和弧度段与平直段的分界点等用油漆标出地样，然后才开始拼装。
各项指标应符合表12-13要求。
表12-13排砂管组圆允许偏差
序号
检测项目
允许偏差（mm）
1
实测周长与设计周长差
±15
2
圆度（同端面相互垂直，且至少两对直径）
±10
3
相邻管节周长差
5
4
管口平面度
2
5
单节管节的长度与设计值之差
±5
6
纵缝、环缝错边量
不大于1mm
②压坡段的拼装：
压坡段采用整体拼装，拼装时底板朝下，调平后，依次拼装两侧板和顶板，拼装完后检查两头开口尺寸和对角线以及空间对角线尺寸。
拼装合格后安装内支撑，内支撑共设四层，第一层和第四层分别离进出口各500mm，中间等距离均布，内支撑上完后拼加强环和钢围带，拼装位置依据技术员画的工艺图进行。
（6）排砂孔钢衬管的焊接
钢衬管焊接前，根据复合钢板生产厂家提供的焊接工艺及有关规范进行焊接工艺评定和生产性焊接试验，并据此制订焊接工艺指导书和钢衬管制造、安装焊接工艺设计文件，报监理工程师审批后执行。
③焊工和无损检测人员资格
从事一、二类焊缝焊接的焊工，必须持有效的合格证书方可上岗施焊，且焊工在钢衬管上焊接的钢材种类、焊接方法和焊接位置均应与焊工合格证上所标明的项目相符。
如果中间中断6个月以上者，应重新进行考试。
无损检测工作应由通过国家专业部门考试并取得Ⅱ级或Ⅱ级以上资质证的人员担任。
④焊接工艺评定
对首次使用的钢材以及改变焊接材料、焊接方法等进行焊接工艺评定。
根据评定制定焊接工艺，通过验证后再作为指导焊接操作的工艺性文件并报监理工程师审批。
若改变焊接方法，应按要求重新进行焊接工艺评定。
⑤焊接工艺编制
钢管焊接前应根据合格的焊接工艺评定编制焊接工艺。
焊接工艺应包括：
焊接材料型号、性能要求、使用说明；定位焊要求；焊接顺序、焊接层数和道数；控制焊接变形和矫正变形方法；工作环境要求；质量检测的方法及标准。
⑥焊接环境要求
焊接环境出现大风、温度和湿度过低、雨天、雪天等情况时，应采取有效的防护措施，无防护措施时，应停止焊接。
⑦焊缝检查
所有焊缝均应进行外观质量检查。
外观质量应符合DL5017中表6.4.1的相关规定。
焊缝内部缺陷检查。
表面裂纹检查选用渗透探伤,内部检查在超声波探伤普检的基础上，进行射线探伤抽检。
⑧焊缝缺陷的处理和返修
根据检验确定的焊缝缺陷返修前应分析原因，制定返修工艺措施，返修后的焊缝应按要求重新探伤。
同一部位返修次数不超过两次，若超过两次应找出原因，制定可靠的技术措施，报送监理工程师批准后实施。
所有的焊缝返修都应作好记录。
（7）内支撑等附件组装、焊接
纵缝焊接完成后，采用活动支撑调圆，使圆度符合设计要求后，进行内支撑、加强环及吊耳的组装、焊接。
为防止钢衬管在运输、吊装时发生变形及保证浇筑混凝土时钢管钢度，直管段决定采用辐射式米字形内支撑（头部带有可调节工装），渐变段内支撑形式（头部带有可调节工装）见附图：
TGP/CI-3-2A（施）-12-02《右岸厂房压力钢管内支撑布置图》。
支撑用的管材不允许有弯曲、开裂现象。
加劲环数控下料，内圈弧度用弦长2.2米的样板检验其弧度，间隙不超过2mm。
直管段加劲环与管壁的垂直度小于4mm；加劲环所组成的平面与管轴线的垂直度不大于12mm；相邻两环的间距偏差为±30mm以内；加劲环的对接接头应与钢衬管的纵缝错开100以上。
根据安装时吊装需要在合适的位置对称布置四个吊耳，吊耳焊接必须杜绝漏焊、虚焊、开裂等现象，所有焊根必须达到设计焊根要求。
（8）相邻节组装
直管段和渐变段相邻节均应进行预拼装，且渐变段应整节进行组装，组装时以方口为基准，依次向圆段方向进行，要求使各节管道内壁保持连续、光滑、各部位的错位＜1mm，渐变段整体预拼合格后，检查各尺寸，做好记录，并打上标记。
单节钢衬管制造完成后，在厂内将二个制造单元管节组装，组焊成一个整体吊装单元。
组装时采用专用工装压缝，组装合格后报监理工程师批准后进行环缝的焊接。
（9）防腐
除锈防腐工作在单元验收后进行,钢衬管内壁为不锈钢复合材料，不进行防腐预处理和涂料涂装。
钢衬管外壁直管段前2.7米涂刷油
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