大口径输水钢管的制造工艺与质量控制
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【摘要】文章以大伙房二期输水工程中采用的DN2400大口径输水钢管为例，具体阐述在工厂内制作大口径输水钢管的制造流程、施工方法及钢管卷制、焊接、除锈等方面的质量控制点。
大伙房水库输水二期工程是由大伙房水库向辽宁省抚顺、沈阳、辽阳、鞍山、营口、盘锦等六城市输水的一项大型输水工程。输水管线线路全长约230Km，其中部分管线采用直径2400mm，壁厚为26mm的直缝焊钢管。钢管在工厂内加工制作 ，先制作成3m一个管节，再将二个管节组成一根6m节。
1. 钢管制作工艺
1.1钢管制作的下料、坡口加工。
下料前对钢板的外观进行检查，对变形过大的进行校形。按施工图纸放样，并预留适当的切割余量和焊接收缩量。钢板切割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。
1.2卷板。
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。将点焊后的钢管送至悬臂焊机焊接纵缝。
为了达到规范要求的圆度，当每小节（t=26mm 长度3000mm）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。
1.3管节的组装。
考虑工地起吊和运输能力，减少工地焊缝，将2个短节组装成6m节。组装是在长度7m的转动胎上进行。控制相邻管节纵缝错开300mm，实测周长≤±3D‰，相邻管节周长差≤10mm。钢管纵缝对口错位≤10%δ且不大于2mm，环缝对口错位≤15%δ且不大于3mm或极限偏差为10%δ。单节组装调整合格后，为防止在后续工序中变形，在钢管两侧管口附近加设米字形活动内支撑。
1.4钢管的焊接。
1.4.1焊接工艺评定。
以厚度26mm的钢板作焊接工艺评定。钢板材质是Q235C。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-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。
1.4.2钢管的焊接。
焊接前，清除坡口两侧的毛刺、氧化皮等杂物。对接或组合焊缝的两端设置引、熄弧板，其材质、坡口应与焊件相同，引、熄弧板的尺寸按有关标准执行。定位焊位
置应距焊缝端部30mm以上，其长度应大于50mm，间距100～140mm。焊接主要采用自动焊和CO2气体保护焊，采用已评定的焊接工艺给出焊接工艺参数进行焊接。
1.4.3钢管焊缝的质量检查。
（1）所有焊缝均进行外观检查，外观质量应符合GB/T12469-90《焊接质量保证钢熔化焊接接头要求及质量评级》的规定。对接焊缝顶部应均匀平整，顶高不超过3mm。焊缝的外观质量标准应符合焊缝外观质量检查评定标准的规定（见表1）。
（2）钢管焊缝在焊接完成24小时后进行无损探伤检查。对采用射线探伤检验的焊缝段，其外表面研磨修整。一、二类焊缝的内部质量检查采用超声波无损探伤和X射线探伤综合检查的方法。超声波探伤检查：一类焊缝为100%，二类焊缝为50%。同时对一类焊缝随机抽取部位作X射线探伤复验，复验长度为一类焊缝全长的20%，二类焊缝在超声波探伤有可疑波形、不能准确判断时，进行射线探伤复验。
1.5钢管防腐。
1.5.1表面预处理。
采用喷砂除锈工艺，喷射前清除焊渣、飞溅等附着物，并清洗基体金属表面可见的油污。磨料选用金刚砂，粒度在0.5～1.5mm之间。喷射所用的压缩空气经过冷却装置和油水分离器处理，保证压缩空气的干燥、无油，空气压力在0.4～0.6MPa之间。喷射等级Sa2.5级。喷射或抛射除锈后的钢管表面粗糙度应达到Ra40～70μm，钢管除锈后，用干燥的压缩空气吹净，或用吸尘器清除灰尘。除锈完毕后应在4小时内喷涂底漆，以防止金属表面重新生锈和受到二次污染。
1.5.2涂装工艺。
（1）钢管表面除锈检查合格后，外壁涂刷无溶剂重防腐涂料，内壁涂刷无毒环氧涂料，管口涂硅酸锌底漆。
（2）涂层应均匀无杂物、起泡、鼓泡、孔洞、凹凸不平、粗颗粒、掉块及裂纹等缺陷。检测涂层厚度、结合力达到要求后涂封闭漆。
1.5.3防腐层最终质量检验。
防腐层最终质量检查包括：外观、厚度、漏点和粘结力检验。
（1）外观检查。
防腐层外观检查应逐根检查。涂层表面应平整、光滑、无气泡、无漏涂、无流挂等缺陷。
（2）厚度检查。
进行厚度检查时采用超声波测厚仪检测。在单节钢管的两端和中间的圆周上每隔1.5m测一点，漆膜厚度应满足两个85%，即85%的测点厚度应达到设计要求；凡达不到厚度的测点，其最小厚度值应不低于设计厚度的85%。
对厚度检查不合格的防腐管，应在涂层未固化前修补至合格。
（3）漏点检查。
漏点检查采用电火花检漏仪检测。按《管道防腐层检漏试验方法》（SY/T0063-1999）执行。检漏电压为2KV，无针孔为合格。每10根抽检1根。检查如有不合格时，再抽检2根，其中一根仍不合格时，视为全部为不合格。
（4）粘结力检查。
防腐层固化后，用锋利小刀垂直划透防腐层，形成夹角为60°的切口。用胶带压紧粘贴切口处，然后揭去胶带涂层应无剥落，则为合格。
2. 质量控制要点
2.1材料准备。
主要控制点：材料检验、平板。
控制内容：检证钢材的材质证明、对材料进行化学成分及机械性能复验、平板后钢板的局部不平度等。
2.2下料。
主要控制点：划线、下料
控制内容：检查钢管瓦片的坡口线、方位线、检查线、水流方向线等，并作标记。下料后检查瓦片的长、宽、对角线等。
2.3卷板。
主要控制点：压头、卷板
控制内容：根据DL5017—1993《压力钢管制造安装及验收规范》的要求采用一定长度的样板检查瓦片弧度并检查扭曲度等。
2.4组焊。
主要控制点：组圆及焊接、单元对接、检验。
控制内容：检验实际周长与设计周长差、相邻管节周长差、钢管管口平面度、支承环及加劲环与管壁的垂直度等。所有焊缝的外观及一、二类焊缝的内部质量检验等。
2.5防腐。
主要控制点：除锈、涂装。
控制内容： 检查除锈的粗糙度及清洁度，并检查涂装后的干膜厚度、附着力等。
3. 结语
在输水工程中，输水管线常选用钢管。通过对现场大口径输水钢管焊接及制作工艺等各环节质量控制，保证了大口径压力钢管制作焊接质量达到了优良水平，并积累经验，为今后类似工程提供参考。
[作者简介] 王玉河（1969.1-），男，籍贯：辽宁抚顺人，职称：高级工程师，从事水利工程建设管理工作。