三峽工程右岸電廠水輪機(jī)尾水肘管里襯制作工藝

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簡(jiǎn)介： 三峽工程右岸電廠水輪機(jī)尾水肘管里襯制作工藝
關(guān)鍵字：三峽工程 右岸電廠 水輪機(jī) 尾水肘管

1 尾水管結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

　　尾水管為彎肘形，總高度(從導(dǎo)水機(jī)構(gòu)中心線至尾水管底部最低點(diǎn))為30 m，總長(zhǎng)度（機(jī)組中心線至尾水管出口斷面）為50 m。從轉(zhuǎn)輪出口開(kāi)始直至水流速度不大于6 m/s的尾水管肘管內(nèi)壁，以及支墩鼻端都安裝了鋼板里襯，支墩鼻端里襯長(zhǎng)度延伸至中墩兩邊的直線段500 mm。鋼板里襯自基礎(chǔ)環(huán)開(kāi)始延伸至肘管出口至機(jī)組中心線17.5 m處，從轉(zhuǎn)輪出口開(kāi)始的一段高度為1.5 m的里襯(包括基礎(chǔ)環(huán)的一部分)為不銹鋼，其余部位為Q235B。尾水管錐管里襯的進(jìn)口直徑9 452 mm，尾水管出口總寬31.9 m，高12.4 m，由2個(gè)寬2.45 m的支墩分隔成凈寬9 m的三個(gè)出口。整個(gè)尾水管出口擴(kuò)散段的布置相對(duì)于機(jī)組中心線不對(duì)稱。

　　2 肘管里襯結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

　　肘管里襯截面由進(jìn)水口端直徑為11 910 mm的圓形斷面漸變至出水口端高為6 750 mm、寬為31 785 mm的扁圓形，高度(從肘管里襯進(jìn)水口端平面至肘管里襯內(nèi)壁底部最低點(diǎn))為16 500 mm，長(zhǎng)度（機(jī)組中心線至肘管里襯出水口斷面）為17 500 mm。里襯厚度為25 mm，材料為Q235B。里襯外壁采用加勁環(huán)加強(qiáng)，加勁環(huán)厚度為20 mm，環(huán)高為300 mm，材料為Q235B。里襯外壁間距300 mm布置L形拉錨，底部布置有一定數(shù)量的混凝土澆注孔和安裝調(diào)整用的鋼支墩。里襯內(nèi)壁最低處兩側(cè)布置有排水盒，出水口端管節(jié)頂部左側(cè)布置有800 mm進(jìn)人門。肘管里襯中心線相對(duì)于機(jī)組中心線向左岸偏移5°。管節(jié)為出水口端向左岸方向偏移的扭曲狀。

　　3 肘管里襯制作工藝

　　肘管里襯制作分為瓦片制作和管節(jié)制作兩大工序。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和規(guī)程規(guī)范的要求，兩大工序的工藝流程如下：

　　瓦片制作的工藝流程：材質(zhì)檢驗(yàn)→排料→接板→接板矯平→下料→卷弧及直板段制作

　　管節(jié)制作的工藝流程：弧段對(duì)接→管節(jié)組裝→內(nèi)支撐整體加裝→管節(jié)縱縫、加勁環(huán)及附件焊接→終檢→防腐

　　3.1 瓦片制作工藝

　　3.1.1 材質(zhì)檢驗(yàn)

　　本項(xiàng)目的原材料進(jìn)場(chǎng)后，鋼板按規(guī)范要求進(jìn)行復(fù)驗(yàn)，并對(duì)用于肘管管壁的板材進(jìn)行10%超聲波抽檢。

　　3.1.2 排料

　　在設(shè)計(jì)圖紙中，瓦片現(xiàn)場(chǎng)對(duì)接縫存在大量十字焊縫，根據(jù)業(yè)主及監(jiān)造部提出不得出現(xiàn)十字焊縫的要求，商定由施工單位自行分縫。

　　根據(jù)管節(jié)周長(zhǎng)尺寸大的特點(diǎn)，將管節(jié)的左右兩側(cè)弧段各分為2塊瓦片，頂面直板和底面直板由原設(shè)計(jì)的梯形改為梯形和矩形相互間隔，與矩形直板相對(duì)接的弧段增加一段梯形直板。這樣，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)接縫就完全避免了十字焊縫。

　　由于肘管里襯鋼板未能定尺采購(gòu)，除一部分瓦片用整板下料外，多數(shù)瓦片需要接板。排料工作不但要考慮本塊瓦片按規(guī)范要求錯(cuò)開(kāi)焊縫，還需考慮相鄰?fù)咂e(cuò)開(kāi)焊縫，滿足技術(shù)和成本雙重要求。

　　3.1.3 接板

　　接板采用埋弧自動(dòng)焊進(jìn)行焊接，焊接后按要求進(jìn)行內(nèi)壁焊縫打磨，并按要求進(jìn)行無(wú)損探傷。接板工作量比較大，單套肘管接板焊縫達(dá)500多m。

　　3.1.4 接板矯平

　　接板焊接后，由于焊接收縮引起的焊縫棱角度需要矯正。采用油壓機(jī)進(jìn)行焊縫棱角度矯正，矯正合格后進(jìn)行下料。

　　3.1.5 下料

　　弧段瓦片輪廓多為曲線，為確保下料尺寸的精確度，必須采用數(shù)控切割機(jī)下料。切割后，根據(jù)瓦片的弧長(zhǎng)、弦長(zhǎng)、對(duì)角線長(zhǎng)、直邊長(zhǎng)等數(shù)據(jù)進(jìn)行全方位檢查，確保外形尺寸的精確度。

　　瓦片切割后，用半自動(dòng)切割機(jī)切割坡口，并對(duì)坡口進(jìn)行清理和坡口形狀、尺寸檢查，以及坡口缺陷的處理。

　　3.1.6 卷弧

　　（1）卷板機(jī)　卷板機(jī)采用W11S-140×4000水平下調(diào)式三輥卷板機(jī)。該機(jī)設(shè)有計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，上輥可垂直升降，上輥?zhàn)畲髢A斜角3°，下輥可水平移動(dòng)。卷制錐形瓦片時(shí)，上輥的傾斜值可通過(guò)輸入鋼板厚度、鋼板寬度、屈服極限、工件大端半徑、工件小端半徑、成型次數(shù)、鋼板的相對(duì)強(qiáng)化系數(shù)等數(shù)據(jù)后，系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算出上輥傾斜值，液壓系統(tǒng)自動(dòng)工作使上輥傾斜至計(jì)算值。

　?。?）滾壓線確定　卷弧是瓦片制作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，而滾壓線的確定是瓦片卷弧的關(guān)鍵技術(shù)。瓦片卷弧的成型質(zhì)量，直接關(guān)系到拼裝的質(zhì)量及進(jìn)度。

　　管節(jié)弧段扭曲是本項(xiàng)目的特點(diǎn)。設(shè)計(jì)圖紙僅提供了瓦片的展開(kāi)坐標(biāo)，未提供卷弧用的滾壓線。確定瓦片卷弧的滾壓線，成了瓦片卷弧的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。

　　滾壓線的確定，是通過(guò)計(jì)算機(jī)三維模型來(lái)確定滾壓線的位置。在每一管節(jié)的弧段上，確定滾壓線相對(duì)于等分線的偏移量，作為瓦片卷弧的滾壓線。滾壓線劃線時(shí)，瓦片進(jìn)口端等分點(diǎn)不變，瓦片出口端等分點(diǎn)按照偏移量數(shù)值大小及方向在等分點(diǎn)位置進(jìn)行偏移找點(diǎn)，該點(diǎn)與進(jìn)口端等分點(diǎn)連線即為滾壓線。

　　下面是某塊瓦片滾壓線的偏移量舉例：

　　實(shí)踐證明，按照這種與等分線偏移的滾壓線進(jìn)行卷弧，確保了瓦片的成型質(zhì)量。

　?。?）瓦片卷制

　　一般瓦片卷制：

　　①卷板：瓦片壓頭后，在卷板機(jī)微控系統(tǒng)輸入被卷瓦片的有關(guān)數(shù)據(jù)，液壓系統(tǒng)操作上輥傾斜至計(jì)算值后即可進(jìn)行卷板。隨著被卷瓦片寬度的變化，每隔適當(dāng)距離，在卷板機(jī)微控系統(tǒng)輸入新的鋼板寬度數(shù)據(jù)后繼續(xù)進(jìn)行卷制，并在卷弧過(guò)程中不斷調(diào)整瓦片位置，確保卷板時(shí)滾筒軸線與滾壓線平行。用樣板檢查弧度直至符合要求。

　?、诔C正：卷弧完畢后，將瓦片吊放在鋼平臺(tái)上，對(duì)瓦片進(jìn)口端和出口端的弧度進(jìn)行檢查，局部超標(biāo)采用火焰矯正方法進(jìn)行矯正。

　　③檢驗(yàn)：瓦片在自由狀態(tài)下進(jìn)行檢驗(yàn)。對(duì)瓦片外形尺寸、管口平面度及弧度進(jìn)行檢查，應(yīng)符合要求。為檢查方便起見(jiàn)，瓦片扭曲度換算為瓦片成型后兩對(duì)角線理論值，對(duì)角線實(shí)測(cè)值與理論值誤差控制在一定范圍內(nèi)。

　　超寬瓦片卷制：

　　由于一些管節(jié)弧段的外形尺寸及扭角較大，滾壓線傾斜度大，同時(shí)，瓦片在卷弧時(shí)越卷寬度越大（滾壓時(shí)瓦片最大寬度可達(dá)到6 m），而卷板機(jī)兩機(jī)架間凈寬只有4.7 m，由于機(jī)架與被卷鋼板發(fā)生干涉，部分瓦片無(wú)法整塊直接在卷板機(jī)上成形。

　　這些瓦片寬度均在2 800 mm左右，在瓦片寬度方向需拼板對(duì)接，需拼接的瓦片（需拼接的上下瓦片里較寬的一塊中有的仍需分成左右兩塊）先分塊卷弧，將需拼焊的焊縫調(diào)整到卷板后再焊接。

　　根據(jù)這種情況，具體制作工序調(diào)整為：排料后分塊下料→各塊點(diǎn)焊連接后整體下料→各塊分解后分開(kāi)卷弧→瓦片拼接→焊接→矯正→檢驗(yàn)。

　　通過(guò)以上措施，克服了卷板機(jī)的限制，所有超寬瓦片均順利通過(guò)驗(yàn)收。

　　3.1.7 直板段制作

　　直板段分矩形和梯形兩種型式。如果因長(zhǎng)度限制需要分段，或需要接板，需經(jīng)排料確認(rèn)。接板焊接后進(jìn)行外觀檢查和無(wú)損探傷。并進(jìn)行焊縫棱角度矯正，合格后采用半自動(dòng)切割機(jī)進(jìn)行下料，然后進(jìn)行坡口切割及內(nèi)壁焊縫打磨。直板段制作完畢，檢查幾何尺寸及坡口應(yīng)符合要求。

　　3.2 管節(jié)制作工藝

　　3.2.1 弧段對(duì)接

　?。?）將弧段的兩塊瓦片出口端朝下吊放于鋼板平臺(tái)上,調(diào)整瓦片與地樣對(duì)齊，用擋板將其固定。

　　（2）檢查管口與鋼板平臺(tái)的間隙，管口平面度應(yīng)符合要求。

　?。?）檢查、調(diào)整兩瓦片對(duì)接縱縫間隙和錯(cuò)邊量應(yīng)符合要求。

　　（4）檢查進(jìn)、出口端管口相對(duì)位置。在兩瓦片進(jìn)、出口端管口半圓范圍內(nèi)，每隔30度作一對(duì)特殊點(diǎn)，用吊線錘的方法，檢查每一對(duì)特殊點(diǎn)的投影值。實(shí)測(cè)投影值與計(jì)算值誤差應(yīng)符合技術(shù)要求。

　?。?）兩塊瓦片對(duì)接符合要求后，對(duì)接縱縫用手工電弧焊按要求進(jìn)行定位焊 。

　?。?）在進(jìn)、出口端各加裝一層內(nèi)支撐。

　　（7）對(duì)接縱縫焊接。采用富氬（80%Ar+20%CO2）保護(hù)實(shí)芯焊絲熔化極氣保焊接技術(shù)，自動(dòng)或半自動(dòng)焊接方式。焊接后進(jìn)行焊縫外觀檢查和內(nèi)部NDT檢驗(yàn)。

　　3.2.2 管節(jié)組裝

　?。?）將左、右兩弧段吊放于符合要求的鋼支墩平臺(tái)上，與鋼支墩上的地樣對(duì)齊。

　　（2）將頂部、底部直板吊放于鋼支墩平臺(tái)上，與兩弧段對(duì)接形成完整管節(jié)。

　?。?）檢查各支墩頂面與管口接觸情況，保證管口平面度符合要求。

　?。?）檢查進(jìn)、出口端管口周長(zhǎng)。實(shí)際周長(zhǎng)與設(shè)計(jì)周長(zhǎng)差、相鄰管節(jié)管口周長(zhǎng)差應(yīng)符合要求。

　　（5）檢查左、右弧段各對(duì)特殊點(diǎn)的投影值應(yīng)符合要求。

　?。?）檢查進(jìn)、出口直板間距離H。檢查進(jìn)、出口弧段最遠(yuǎn)點(diǎn)距離W。均應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。

　　3.2.3 內(nèi)支撐整體加裝

　　為了滿足運(yùn)輸及安裝現(xiàn)場(chǎng)起吊條件要求，根據(jù)管節(jié)的重量及尺寸，有的管節(jié)需適當(dāng)分段。各段加裝內(nèi)支撐后，再將各段臨時(shí)連在一起。不需分段的管節(jié)整體加裝內(nèi)支撐。

　　3.2.4 管節(jié)縱縫、加勁環(huán)及附件焊接

　　管節(jié)縱縫焊接：在管節(jié)整體加裝支撐后，進(jìn)行管節(jié)縱縫焊接。焊接后進(jìn)行焊縫外觀檢查和內(nèi)部NDT檢驗(yàn)。加勁環(huán)焊接：加勁環(huán)分段對(duì)接焊縫與管節(jié)縱焊縫錯(cuò)開(kāi)200mm以上，先焊加勁環(huán)分段對(duì)接焊縫，后焊加勁環(huán)與管壁之間的角焊縫。采用CO2保護(hù)實(shí)芯焊絲（或藥芯焊絲）熔化極氣保焊接技術(shù)，焊接后進(jìn)行焊縫外觀檢查。

　　附件焊接：按圖紙要求在里襯外壁焊接錨鉤和安裝用的鋼支墩。

　　3.2.5 終檢

　　管節(jié)拼裝完畢后按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行質(zhì)量終檢。

　　3.2.6 防腐

　　管節(jié)防腐在管節(jié)全面驗(yàn)收合格后進(jìn)行。表面處理采用噴砂除銹工藝，表面清潔度和粗糙度符合規(guī)范要求。內(nèi)壁油漆和外壁水泥漿的涂裝符合設(shè)計(jì)要求，并按有關(guān)規(guī)范進(jìn)行涂層質(zhì)量檢驗(yàn)。

　　在整個(gè)瓦片制作和管節(jié)制作過(guò)程中，監(jiān)理工程師始終在現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)諸多工序進(jìn)行全過(guò)程跟蹤。以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)解決問(wèn)題。從每一個(gè)質(zhì)量控制點(diǎn)入手，堅(jiān)持質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，實(shí)行全過(guò)程質(zhì)量控制。

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　　收稿日期：2004-12-10

　　作者簡(jiǎn)介：胡玉輝，三峽發(fā)展公司監(jiān)造部監(jiān)理工程師。