深圳市東部引水工程包括東部供水水源工程和供水網(wǎng)絡(luò)干線工程，總長104.57km。近期引水11m3/s，遠(yuǎn)期可達(dá)30m3/s。大壩河倒虹吸工程是該項工程的一個重要組成部分，它采用了雙排壓力鋼管，內(nèi)徑3.1m，雙排管各長832.9m。其中作為管橋的明管，管壁厚t＝30mm，雙排管各長208.1m；埋地管管壁厚t=24mm，雙排管各長624.8m。
直徑3.1m輸水鋼管的施工分兩個階段進(jìn)行，先在工廠加工制作成長6m(t=24mm)或5.4m(t＝30mm)的管節(jié)，然后運到工地進(jìn)行對接。
施工圖紙、設(shè)計說明書、現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
焊材：埋弧自動焊的焊絲采用HO8A，焊接采用HJ431，手工焊焊條采用J427。
防腐材料：鋼管內(nèi)防腐采用鍍鋅鐵絲網(wǎng)水泥砂漿襯里；外防腐埋地管采用特加強(qiáng)級環(huán)氧煤瀝青涂料，明管采用STIC重防腐涂料。
1．鋼管制作的下料
鋼管縱縫和環(huán)繞坡口，設(shè)計采用“V”形和“U”形。根據(jù)施工單位現(xiàn)有加工設(shè)備的具體情況，經(jīng)設(shè)計單位同意，改為埋弧自動焊對稱“X”形，將工地手工焊接坡口改為”偏X”形——即環(huán)縫水平中心線以上外側(cè)和水平中心線以下內(nèi)側(cè)均開大“V”形坡口，對應(yīng)相反方向開小“V”型坡口(見圖)。
“偏X”坡口，便于先焊仰臉焊的小坡口，接著采用電弧氣刨正面清根，再焊上部大焊縫。
鋼板采用自動火焰氣割槍切割，先割直邊，再加割坡口。切割氧氣壓力O.6MPa，乙炔氣壓力O.5MPa。然后使用高速角式磨光機(jī)，清除坡口內(nèi)的熔渣、毛刺、氧化鐵、磨光焊縫坡口。
2．卷板
卷板機(jī)的卷板能力為板厚25mm×板寬4000mm。
首先用卷板機(jī)壓出鋼板兩端頭的弧度，再卷中間部位。一般要卷碾4～5次，不斷用樣板檢查弧度，弧度合格后，點焊縱縫接口。
為了達(dá)到規(guī)范要求的圓度，當(dāng)每小節(jié)(t＝24mm長度2000mm或t=30mm長度1800mm)的接口縱縫焊完之后，再次套入卷板機(jī)進(jìn)行復(fù)卷，確保質(zhì)量合格。
3．管節(jié)的組裝
考慮工地起吊和運輸能力，減少工地焊縫，將3個短節(jié)組裝成一個長節(jié)，即壁厚24mm，長度6000mm，重量11094kg；壁厚30mm，長度5400m，重量12625kg。
組裝是在長度7m的弧形轉(zhuǎn)動臺車上進(jìn)行的。控制相鄰管節(jié)縱縫錯開1800mm，組裝的焊縫錯邊量縱縫控制在2mm以內(nèi)，環(huán)縫不超過3mm，定位焊的長度是每250mm焊50mm。
4.鋼管組裝后的檢驗
經(jīng)檢查，管口平面性<2mm，圓度<3D‰=9mm，周長＜3D‰=9mm，都達(dá)到了規(guī)范要求。
1．首先進(jìn)行焊接工藝評定
以厚度30mm的鋼板作焊接工藝評定。鋼板材質(zhì)是Q235鎮(zhèn)靜鋼，采用自動埋弧焊，焊絲牌號H08A，焊絲直徑5mm，焊劑牌號HJ431，環(huán)縫和縱縫均采用對接平焊，坡口型式是對稱“X”形，一邊先開坡口角60°，坡口深度8mm，鈍邊14mm，焊機(jī)為MZ-1-1000A自動弧焊機(jī)，焊接電流900～950A，電弧電壓38V，焊接速度200～250mm/min。正面焊完后，背縫采用電弧氣刨清根，再行焊接。焊縫經(jīng)外觀檢查和內(nèi)部無損檢測，均達(dá)一類焊縫標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)械性能試驗結(jié)果符合GB700-88要求。
2．鋼管的焊接
埋地鋼管：材質(zhì)Q235、厚度t＝24mm。焊接參數(shù)為電壓36V、電流850～900A、速度35mm/min。
焊接順序：每個小節(jié)長度2m，縱縫內(nèi)側(cè)先開60°坡口，深度6mm，焊件固定后，由焊機(jī)臂伸縮，進(jìn)行自動焊接；縱縫外側(cè)用電弧氣刨，開60°坡口，深度6mm，清根到底，再用高速角式磨光機(jī)清除熔渣、毛刺和受熱層，進(jìn)行自動焊接。
將3個小節(jié)拼起來為1個大節(jié)，長度為6m。先焊內(nèi)側(cè)，后焊外側(cè)。方向同上。所不同的是，這時鋼管放在滾焊臺車上，作旋轉(zhuǎn)運動，而裝在焊臂上的焊機(jī)作送絲焊接。
明管的焊接：管材用Q235，厚度t=30mm。嚴(yán)格按照焊接工藝評定報告中所確定的焊接電特性執(zhí)行，電壓38V，電流900～950A，速度200～250mm/min。
3．鋼管焊縫的質(zhì)量檢查
焊縫的外觀檢查：根據(jù)DL/T5017-93鋼管制造安裝及驗收規(guī)范，對工廠內(nèi)焊接的縱縫和環(huán)縫，屬于一類和二類焊縫，重點檢查有無裂紋、氣孔、未焊滿、表面灰渣等缺陷，經(jīng)檢查達(dá)不到規(guī)范要求的，必須進(jìn)行處理。
焊縫內(nèi)部的無損檢測：由于該管道在供水工程中屬于特大型鋼管，特別是厚度t=30mm的鋼管是作為管橋使用的，既要承受內(nèi)水壓力，又要負(fù)擔(dān)由鋼管自重和水體形成的彎矩，所以對焊接的質(zhì)量要求特別高。對于管橋用的t=30mm厚的鋼管，其縱縫和環(huán)縫均屬于一類焊縫，要求進(jìn)行100%的X光射線拍片檢查和100%的超聲波探傷檢查；而對厚度t=24mm的埋地鋼管，縱縫屬于一類焊接，進(jìn)行20%的X光拍片檢查和50%的超聲波探傷檢查。X光射線探傷儀型號為XXH-3005，超聲波探傷儀型號為CTS-22。
1．埋地管外防腐
噴丸除銹：除銹按Sa2.5控制，采用噴鋼丸除銹，金屬表面全部露出銀白色金屬光澤，粗糙度為40～70μm。
噴涂防腐層：特加強(qiáng)級環(huán)氧煤瀝青防腐，即底漆1道，面龐5道，中間夾4層環(huán)氧玻璃絲布，厚度達(dá)到0.9～1mm，涂每層漆的間隔時間以涂上的漆干燥達(dá)不粘手為準(zhǔn)。
質(zhì)量檢查：外觀檢查：漆表面均勻、平滑、無流掛、無泡、無折皺。使用測厚儀，抽檢5%，全部測點要達(dá)到設(shè)計厚度，否則，補漆加厚。用5000V電火花針孔檢漏儀，進(jìn)行針孔和絕緣檢查，以不打火花為合格。附著力檢查，將防腐層切三角口，用力進(jìn)行撕拉，應(yīng)不易拉起；若被拉起來，但第一層底漆必須附著在鋼管金屬表面上，這樣才算合格。
2．明管的外防腐
采用STIC重防腐涂料。
噴丸除銹：同埋地管除銹。
噴涂防腐涂料：當(dāng)除銹合格，采用無氣高壓噴槍，噴第一層紅色底漆，待漆干不粘手，再噴第二道底，漆膜厚度達(dá)到300μm。
油漆的檢驗：外觀檢查，同埋地管厚度測量采用磁性測厚儀進(jìn)行測量，漆膜總厚度應(yīng)達(dá)600μm以上。
3.鋼管的內(nèi)防腐
埋地管和明管的內(nèi)防腐，均采用掛鍍鋅鐵絲網(wǎng)，噴涂抗壓強(qiáng)度不小于30N/mm2的水泥砂漿襯里。其水泥砂漿配合比是，水：水泥：砂子＝22：200：270；采用生活用水；#525硅酸鹽水泥；堅硬、潔凈、級配良好的天然砂，含泥量小于2%最大粒徑小于1.2mm。
除銹：在鋼管安裝、焊接、回填覆土、豎向變位等驗收合格后，用鋼絲輪刷徹底清除管道內(nèi)部的浮銹、氧化皮、焊渣、油污等。
梆扎鍍鋅鐵絲網(wǎng)：鋪設(shè)直徑3mm鐵絲網(wǎng)，網(wǎng)格尺寸50mm×50mm，網(wǎng)片間隔10mm，鋼管底部弧長1380mm范圍內(nèi)不鋪設(shè)鐵絲網(wǎng)，以便于噴涂小車行走；鐵絲網(wǎng)與管壁之間墊直徑φ6、長7mm的Q235鋼筋，點焊連接，間距350mm，鋼管內(nèi)壁距鐵絲表面9mm。
機(jī)械噴涂水泥砂漿：分兩層噴涂，第一層噴10～12mm厚，第二層噴8～10mm，確保刮磨平整光滑。
養(yǎng)護(hù)：一段鋼管噴涂完畢，立即封堵所有通氣孔，使管內(nèi)保持濕潤，進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。
檢查驗收：測量防腐厚度、表面平整度，檢查是否有裂紋、空鼓現(xiàn)象，水泥漿抗壓強(qiáng)度要達(dá)到30N/m?，對超標(biāo)部位要進(jìn)行處理使之達(dá)到規(guī)范要求。
根據(jù)設(shè)計要求：試驗壓力為0.481MPa，滲水要求全長827m不大于2.41/min。2000年4月，進(jìn)行了打壓后滲漏降壓和打壓后放水降壓試驗，結(jié)果兩根鋼管滲水量分別為O.1051/min和0.281/min，符合設(shè)計要求。
倒虹吸鋼管從設(shè)計到制造安裝，都嚴(yán)格按照設(shè)計和規(guī)范要求，克服了鋼管制作和施工安裝的種種技術(shù)難題，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)。通過質(zhì)量驗收，單元工程優(yōu)良品率為96%，達(dá)到了較滿意的效果，為工程的安全運行打下了堅實基礎(chǔ)。
直徑3.1m輸水鋼管的施工分兩個階段進(jìn)行，先在工廠加工制作成長6m(t=24mm)或5.4m(t＝30mm)的管節(jié)，然后運到工地進(jìn)行對接。
一、技術(shù)文件
施工圖紙、設(shè)計說明書、現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
二、選材
鋼管用Q235鎮(zhèn)靜鋼。鋼板尺寸按長寬雙定尺-24×9870×2050和-30×9870×1850訂貨。對到貨的鋼板要求牌號清晰、合格證齊全，并進(jìn)行了5%的檢查。焊材：埋弧自動焊的焊絲采用HO8A，焊接采用HJ431，手工焊焊條采用J427。
防腐材料：鋼管內(nèi)防腐采用鍍鋅鐵絲網(wǎng)水泥砂漿襯里；外防腐埋地管采用特加強(qiáng)級環(huán)氧煤瀝青涂料，明管采用STIC重防腐涂料。
三、鋼板的下料、卷板和組裝
1．鋼管制作的下料
鋼管縱縫和環(huán)繞坡口，設(shè)計采用“V”形和“U”形。根據(jù)施工單位現(xiàn)有加工設(shè)備的具體情況，經(jīng)設(shè)計單位同意，改為埋弧自動焊對稱“X”形，將工地手工焊接坡口改為”偏X”形——即環(huán)縫水平中心線以上外側(cè)和水平中心線以下內(nèi)側(cè)均開大“V”形坡口，對應(yīng)相反方向開小“V”型坡口(見圖)。
“偏X”坡口，便于先焊仰臉焊的小坡口，接著采用電弧氣刨正面清根，再焊上部大焊縫。
鋼板采用自動火焰氣割槍切割，先割直邊，再加割坡口。切割氧氣壓力O.6MPa，乙炔氣壓力O.5MPa。然后使用高速角式磨光機(jī)，清除坡口內(nèi)的熔渣、毛刺、氧化鐵、磨光焊縫坡口。
2．卷板
卷板機(jī)的卷板能力為板厚25mm×板寬4000mm。
首先用卷板機(jī)壓出鋼板兩端頭的弧度，再卷中間部位。一般要卷碾4～5次，不斷用樣板檢查弧度，弧度合格后，點焊縱縫接口。
為了達(dá)到規(guī)范要求的圓度，當(dāng)每小節(jié)(t＝24mm長度2000mm或t=30mm長度1800mm)的接口縱縫焊完之后，再次套入卷板機(jī)進(jìn)行復(fù)卷，確保質(zhì)量合格。
3．管節(jié)的組裝
考慮工地起吊和運輸能力，減少工地焊縫，將3個短節(jié)組裝成一個長節(jié)，即壁厚24mm，長度6000mm，重量11094kg；壁厚30mm，長度5400m，重量12625kg。
組裝是在長度7m的弧形轉(zhuǎn)動臺車上進(jìn)行的。控制相鄰管節(jié)縱縫錯開1800mm，組裝的焊縫錯邊量縱縫控制在2mm以內(nèi)，環(huán)縫不超過3mm，定位焊的長度是每250mm焊50mm。
4.鋼管組裝后的檢驗
經(jīng)檢查，管口平面性<2mm，圓度<3D‰=9mm，周長＜3D‰=9mm，都達(dá)到了規(guī)范要求。
四、鋼管的焊接
1．首先進(jìn)行焊接工藝評定
以厚度30mm的鋼板作焊接工藝評定。鋼板材質(zhì)是Q235鎮(zhèn)靜鋼，采用自動埋弧焊，焊絲牌號H08A，焊絲直徑5mm，焊劑牌號HJ431，環(huán)縫和縱縫均采用對接平焊，坡口型式是對稱“X”形，一邊先開坡口角60°，坡口深度8mm，鈍邊14mm，焊機(jī)為MZ-1-1000A自動弧焊機(jī)，焊接電流900～950A，電弧電壓38V，焊接速度200～250mm/min。正面焊完后，背縫采用電弧氣刨清根，再行焊接。焊縫經(jīng)外觀檢查和內(nèi)部無損檢測，均達(dá)一類焊縫標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)械性能試驗結(jié)果符合GB700-88要求。
2．鋼管的焊接
埋地鋼管：材質(zhì)Q235、厚度t＝24mm。焊接參數(shù)為電壓36V、電流850～900A、速度35mm/min。
焊接順序：每個小節(jié)長度2m，縱縫內(nèi)側(cè)先開60°坡口，深度6mm，焊件固定后，由焊機(jī)臂伸縮，進(jìn)行自動焊接；縱縫外側(cè)用電弧氣刨，開60°坡口，深度6mm，清根到底，再用高速角式磨光機(jī)清除熔渣、毛刺和受熱層，進(jìn)行自動焊接。
將3個小節(jié)拼起來為1個大節(jié)，長度為6m。先焊內(nèi)側(cè)，后焊外側(cè)。方向同上。所不同的是，這時鋼管放在滾焊臺車上，作旋轉(zhuǎn)運動，而裝在焊臂上的焊機(jī)作送絲焊接。
明管的焊接：管材用Q235，厚度t=30mm。嚴(yán)格按照焊接工藝評定報告中所確定的焊接電特性執(zhí)行，電壓38V，電流900～950A，速度200～250mm/min。
3．鋼管焊縫的質(zhì)量檢查
焊縫的外觀檢查：根據(jù)DL/T5017-93鋼管制造安裝及驗收規(guī)范，對工廠內(nèi)焊接的縱縫和環(huán)縫，屬于一類和二類焊縫，重點檢查有無裂紋、氣孔、未焊滿、表面灰渣等缺陷，經(jīng)檢查達(dá)不到規(guī)范要求的，必須進(jìn)行處理。
焊縫內(nèi)部的無損檢測：由于該管道在供水工程中屬于特大型鋼管，特別是厚度t=30mm的鋼管是作為管橋使用的，既要承受內(nèi)水壓力，又要負(fù)擔(dān)由鋼管自重和水體形成的彎矩，所以對焊接的質(zhì)量要求特別高。對于管橋用的t=30mm厚的鋼管，其縱縫和環(huán)縫均屬于一類焊縫，要求進(jìn)行100%的X光射線拍片檢查和100%的超聲波探傷檢查；而對厚度t=24mm的埋地鋼管，縱縫屬于一類焊接，進(jìn)行20%的X光拍片檢查和50%的超聲波探傷檢查。X光射線探傷儀型號為XXH-3005，超聲波探傷儀型號為CTS-22。
五、鋼管的防腐
1．埋地管外防腐
噴丸除銹：除銹按Sa2.5控制，采用噴鋼丸除銹，金屬表面全部露出銀白色金屬光澤，粗糙度為40～70μm。
噴涂防腐層：特加強(qiáng)級環(huán)氧煤瀝青防腐，即底漆1道，面龐5道，中間夾4層環(huán)氧玻璃絲布，厚度達(dá)到0.9～1mm，涂每層漆的間隔時間以涂上的漆干燥達(dá)不粘手為準(zhǔn)。
質(zhì)量檢查：外觀檢查：漆表面均勻、平滑、無流掛、無泡、無折皺。使用測厚儀，抽檢5%，全部測點要達(dá)到設(shè)計厚度，否則，補漆加厚。用5000V電火花針孔檢漏儀，進(jìn)行針孔和絕緣檢查，以不打火花為合格。附著力檢查，將防腐層切三角口，用力進(jìn)行撕拉，應(yīng)不易拉起；若被拉起來，但第一層底漆必須附著在鋼管金屬表面上，這樣才算合格。
2．明管的外防腐
采用STIC重防腐涂料。
噴丸除銹：同埋地管除銹。
噴涂防腐涂料：當(dāng)除銹合格，采用無氣高壓噴槍，噴第一層紅色底漆，待漆干不粘手，再噴第二道底，漆膜厚度達(dá)到300μm。
油漆的檢驗：外觀檢查，同埋地管厚度測量采用磁性測厚儀進(jìn)行測量，漆膜總厚度應(yīng)達(dá)600μm以上。
3.鋼管的內(nèi)防腐
埋地管和明管的內(nèi)防腐，均采用掛鍍鋅鐵絲網(wǎng)，噴涂抗壓強(qiáng)度不小于30N/mm2的水泥砂漿襯里。其水泥砂漿配合比是，水：水泥：砂子＝22：200：270；采用生活用水；#525硅酸鹽水泥；堅硬、潔凈、級配良好的天然砂，含泥量小于2%最大粒徑小于1.2mm。
除銹：在鋼管安裝、焊接、回填覆土、豎向變位等驗收合格后，用鋼絲輪刷徹底清除管道內(nèi)部的浮銹、氧化皮、焊渣、油污等。
梆扎鍍鋅鐵絲網(wǎng)：鋪設(shè)直徑3mm鐵絲網(wǎng)，網(wǎng)格尺寸50mm×50mm，網(wǎng)片間隔10mm，鋼管底部弧長1380mm范圍內(nèi)不鋪設(shè)鐵絲網(wǎng)，以便于噴涂小車行走；鐵絲網(wǎng)與管壁之間墊直徑φ6、長7mm的Q235鋼筋，點焊連接，間距350mm，鋼管內(nèi)壁距鐵絲表面9mm。
機(jī)械噴涂水泥砂漿：分兩層噴涂，第一層噴10～12mm厚，第二層噴8～10mm，確保刮磨平整光滑。
養(yǎng)護(hù)：一段鋼管噴涂完畢，立即封堵所有通氣孔，使管內(nèi)保持濕潤，進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。
檢查驗收：測量防腐厚度、表面平整度，檢查是否有裂紋、空鼓現(xiàn)象，水泥漿抗壓強(qiáng)度要達(dá)到30N/m?，對超標(biāo)部位要進(jìn)行處理使之達(dá)到規(guī)范要求。
六、整條鋼管水壓試驗
根據(jù)設(shè)計要求：試驗壓力為0.481MPa，滲水要求全長827m不大于2.41/min。2000年4月，進(jìn)行了打壓后滲漏降壓和打壓后放水降壓試驗，結(jié)果兩根鋼管滲水量分別為O.1051/min和0.281/min，符合設(shè)計要求。
倒虹吸鋼管從設(shè)計到制造安裝，都嚴(yán)格按照設(shè)計和規(guī)范要求，克服了鋼管制作和施工安裝的種種技術(shù)難題，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)。通過質(zhì)量驗收，單元工程優(yōu)良品率為96%，達(dá)到了較滿意的效果，為工程的安全運行打下了堅實基礎(chǔ)。
湘公網(wǎng)安備43011102000873號
