[推荐]大内径输水钢管的制造工艺与质量控制

大内径输水钢管的制造工艺与质量控制
王富永
摘要：3.1m水钢管，分6m一节在工厂制作，现场对接，X坡口焊接。防腐：外层用环氧煤沥青喷涂，内壁挂水泥镀锌网。按国家规范控制质量，加压后渗水量仅为O.1051/min。
关键词：钢管 制造工艺 质量控制
深圳市东部引水工程包括东部供水水源工程和供水网络干线工程，总长104.57km。近期引水11m3/s，远期可达30m3/s。大坝河倒虹吸工程是该项工程的一个重要组成部分，它采用了双排压力钢管，内径3.1m，双排管各长832.9m。其中作为管桥的明管，管壁厚t＝30mm，双排管各长208.1m；埋地管管壁厚t=24mm，双排管各长624.8m。
直径3.1m输水钢管的施工分两个阶段进行，先在工厂加工制作成长6m(t=24mm)或5.4m(t＝30mm)的管节，然后运到工地进行对接。
一、技术文件
施工图纸、设计说明书、现行的国家标准和行业标准。
二、选材
钢管用Q235镇静钢。钢板尺寸按长宽双定尺-24×9870×2050和-30×9870×1850订货。对到货的钢板要求牌号清晰、合格证齐全，并进行了5%的检查。
焊材：埋弧自动焊的焊丝采用HO8A，焊接采用HJ431，手工焊焊条采用J427。
防腐材料：钢管内防腐采用镀锌铁丝网水泥砂浆衬里；外防腐埋地管采用特加强级环氧煤沥青涂料，明管采用STIC重防腐涂料。
三、钢板的下料、卷板和组装
1．钢管制作的下料
钢管纵缝和环绕坡口，设计采用“V”形和“U”形。根据施工单位现有加工设备的具体情况，经设计单位同意，改为埋弧自动焊对称“X”形，将工地手工焊接坡口改为”偏X”形——即环缝水平中心线以上外侧和水平中心线以下内侧均开大“V”形坡口，对应相反方向开小“V”型坡口(见图)。
“偏X”坡口，便于先焊仰脸焊的小坡口，接着采用电弧气刨正面清根，再焊上部大焊缝。
钢板采用自动火焰气割枪切割，先割直边，再加割坡口。切割氧气压力O.6MPa，乙炔气压力O.5MPa。然后使用高速角式磨光机，清除坡口内的熔渣、毛刺、氧化铁、磨光焊缝坡口。
2．卷板
卷板机的卷板能力为板厚25mm×板宽4000mm。
首先用卷板机压出钢板两端头的弧度，再卷中间部位。一般要卷碾4～5次，不断用样板检查弧度，弧度合格后，点焊纵缝接口。
为了达到规范要求的圆度，当每小节(t＝24mm 长度2000mm或t=30mm长度1800mm)的接口纵缝焊完之后，再次套入卷板机进行复卷，确保质量合格。

3．管节的组装
考虑工地起吊和运输能力，减少工地焊缝，将3个短节组装成一个长节，即壁厚24mm，长度6000mm，重量11094kg；壁厚30mm，长度5400m，重量12625kg。
组装是在长度7m的弧形转动台车上进行的。控制相邻管节纵缝错开1800mm，组装的焊缝错边量纵缝控制在2mm以内，环缝不超过3mm，定位焊的长度是每250mm焊50mm。
4. 钢管组装后的检验
经检查，管口平面性<2mm，圆度<3D‰=9mm，周长＜3D‰=9mm，都达到了规范要求。
四、钢管的焊接
1．首先进行焊接工艺评定
以厚度30mm的钢板作焊接工艺评定。钢板材质是Q235镇静钢，采用自动埋弧焊，焊丝牌号H08A，焊丝直径5mm，焊剂牌号HJ431，环缝和纵缝均采用对接平焊，坡口型式是对称“X”形，一边先开坡口角60°，坡口深度8mm，钝边14mm，焊机为MZ-1-1000A自动弧焊机，焊接电流900～950A，电弧电压38V，焊接速度200～250mm/min。正面焊完后，背缝采用电弧气刨清根，再行焊接。焊缝经外观检查和内部无损检测，均达一类焊缝标准，机械性能试验结果符合GB700-88要求。
2．钢管的焊接
埋地钢管：材质Q235、厚度t＝24mm。焊接参数为电压36V、电流850～900A、速度35mm/min。
焊接顺序：每个小节长度2m，纵缝内侧先开60°坡口，深度6mm，焊件固定后，由焊机臂伸缩，进行自动焊接；纵缝外侧用电弧气刨，开60°坡口，深度6mm，清根到底，再用高速角式磨光机清除熔渣、毛刺和受热层，进行自动焊接。
将3个小节拼起来为1个大节，长度为6m。先焊内侧，后焊外侧。方向同上。所不同的是，这时钢管放在滚焊台车上，作旋转运动，而装在焊臂上的焊机作送丝焊接。
明管的焊接：管材用Q235，厚度t=30mm。严格按照焊接工艺评定报告中所确定的焊接电特性执行，电压38V，电流900～950A，速度200～250mm/min。
3．钢管焊缝的质量检查
焊缝的外观检查：根据DL/T5017-93钢管制造安装及验收规范，对工厂内焊接的纵缝和环缝，属于一类和二类焊缝，重点检查有无裂纹、气孔、未焊满、表面灰渣等缺陷，经检查达不到规范要求的，必须进行处理。
焊缝内部的无损检测：由于该管道在供水工程中属于特大型钢管，特别是厚度t=30mm的钢管是作为管桥使用的，既要承受内水压力，又要负担由钢管自重和水体形成的弯矩，所以对焊接的质量要求特别高。对于管桥用的t=30mm厚的钢管，其纵缝和环缝均属于一