DN3600钢管制作安装工法

1、DN3600钢管制作安装施工工法编制单位：北京金河水务建设有限公司主要执笔人：王福军 陈志朋 1、前 言 钢管主要应用于自来水、天然气、石油、化工、医药、通讯、电力、海洋等工程领域，主要目的是承受输送工程中的压力。目前北京市水利工程、市政工程中应用前景广泛。目前多家设计单位及施工单位多采用此种方法。应用实例：北京市南水北调东干渠十五标2、工法特点 本工程高压钢管具有承压能力强，焊接性能好，塑形号，便于焊接和加工成型，经过各种严格的科学检验和测试，使用安全可靠，钢管口径大，输送效率高。3、适用范围压力钢管可以广泛使用在水利工程、水电工程、以及市政给排水工程等。4、工艺原理卷板采用3辊或4辊带液压

2、前后托架的卷板机进行。由于液压托架能使长钢板卷制成型，随卷制弧度托起，不用吊车配合，重力变形小，瓦块卷制成型质量好。加劲环的制作和组装。压力钢管加劲环每圈由多个弧形钢板拼焊而成，在钢管上组装焊接成环。加劲环与钢管组装，用“U”型附件点焊在钢管壁上，用千斤顶把加劲环压向钢管，使间隙在03 mm范围之内。在传统的压力钢管制造工艺中，从钢板卷制成半圆瓦块到安装间焊成管段的整个制作运输组焊过程，都是竖直状态，只是在钢管管段吊运到引水道洞口，准备进洞安装时，才在翻转平台上翻转90°放平5、施工工艺流程及操作要点5.1操作要点5.1.1钢管制作准备工作钢管制造过程中，从制造材料、工艺、焊接、无损

3、检测、计量、工装等环节对钢管制造生产过程进行质量监控，确保钢管制造始终处于受控制状态。由技术人员编制钢管零部件加工工艺卡、材料采购计划表、焊接工艺评定、工装设计方案、焊接工艺卡、无损检测工艺卡、防腐施工工艺卡等报监理认可后，作为钢管制造施工作业指导文件。（1）材料系统编制：编制材料采购计划、材料清单，收集每批材料的材质证明、验收材料的标记等，材料取样送检。（2）焊接工艺评定：采用对接焊缝试件，在焊接前完成焊接工艺评定。评定前根据产品标准及设计技术要求，针对采用的钢板牌号、厚度、焊接方法、焊接材料牌号以及坡口型式，拟订工艺方案。其工艺方案包括坡口加工、组对、清理、预热温度、层间温度、后热温度及时

4、间、焊接参数、焊接位置、焊接层数和道数、线能量范围、焊后消除应力、试验的项目和程序。焊接工艺评定的过程：拟订焊接工艺方案，根据评定标准规定施焊条件，检验试件试样，测定焊接接头是否具有所要求的使用性能，提出焊接工艺评定报告，从而验证焊接工艺方案的正确性；根据焊接工艺评定编写焊接工艺守则，焊接工艺评定结果符合（DL501707）规范技术指标及规定。（3）焊接方法的选择：钢管加工厂的钢板对接缝、钢管纵缝和直管对接环缝，采用埋弧自动焊。钢管加工厂岔管、弯管、渐变管的环缝和止推环、截止环、阻水环的角缝采用CO2气体保护焊或者焊条电弧焊。（4）钢板抽样检验：每批次钢板包括钢板表面检查、化学成份、力学性能检

5、查及厚板的超声波探伤检查。5.1.2钢管制造DN3600直管，材质Q235C，板厚26mm，共1195吨。单个管节长度2.52米，在加工厂4个管节组拼成一个10米或7.5米的安装管节单元，安装单元最大重量：23.03吨或17.27吨。钢管材料双定尺采购，板宽2.5米，整板卷制而成，纵缝采用埋弧自动焊，焊接效率和质量高，4个2.5米的筒节组装焊接成10米的安装单元，环缝采用焊接滚轮架的埋弧自动焊。1）压力钢管制造要点（1）钢板采用半自动切割机进行下料切割，切割坡口。（2）钢管面板弧度采用卷板机预弯成形。（3）2.5米长的DN3600钢管采用定尺钢板，单节钢管由一整块钢板卷成。（4）钢管瓦片及加劲

6、环下料采用半自动切割机气割下料。弧形边坡口采用火焰切割，人工打磨成形。（5）钢管制造出厂前，要完成支承环、止水环、止推环等附件的装焊，并装焊好内支撑。每个2.5m长的管节装配1套内支撑，内支撑与管壁间不进行焊接加固，为防止吊运时移位，并增加侧向稳定性，将内支撑之间使用无缝钢管横向连接，使用钢板卡及拉条固定于管口处。图5.1-1 钢管内支撑结构示意图（6）钢管在厂内的制造拼装对接焊缝主要采用埋弧自动焊；环缝采用埋弧自动横焊和焊接滚轮架水平自动焊；岔管相贯线焊缝主要采用焊条电弧焊和CO2气体保护；加劲肋与管壁的角焊缝采用CO2气体保护焊。2）钢管组圆、焊接（1）单节组装时，用20t电动葫芦将瓦片摆

7、放到专用组装平台上，采用专用工具进行纵缝对装，不得用锤击或其它损坏钢板的器具校正。钢管组圆时，钢管下部吻合地样，中部及上部用弦长为1.5m的样板检测，样板和瓦片的间隙不大于2.5mm。(2) 钢管组圆完成后进行纵缝焊接，先焊接一边，然后用电弧气刨清根，接着用砂轮机打磨坡口直到漏出金属光泽，经探伤合格后方可进行下一步焊接。纵缝焊接采用埋弧自动焊，以保证焊接质量。(3) 单节钢管纵缝焊接完成后，采用自制米字形调圆架调圆。调圆后在钢管端口对称加以支撑，防止钢管在焊接或吊动时变形。将已调圆的单节管节按编号顺序组成一体，检查钢管的制造公差。（4）纵缝校圆后，检查钢管的弧度，椭圆度（两管口至少测量两对相互

8、垂直直径，其椭圆度应小于0.3D%），管口不平度，周长。3）加劲环、阻水环制造加工（1）加劲环、阻水环下料采用数控切割机下料。（2）加劲环、阻水环在组装时，用图5.2-2所示的调圆架配合进行组装。加劲环、阻水环安装后，其内边与钢管外壁之间的间隙不能大于3mm。在焊接加劲环、阻水环与钢管的角焊缝前，先用调圆架调圆，焊接时不拆除调圆架。等待角焊缝焊接完成后再将调圆架拿掉。图5.1-2 加劲环、阻水环组装示意图4）环缝对接环缝对接在组装平台上进行，采用如图5.1-2中所示的调圆架、千斤顶、导链等辅助进行环缝的对接。环缝对接前应进行单节钢管的弧度、椭圆度、管口不平度、周长等进行复核，合格后方可进行环缝

9、对装。对装后，管段的不直度应符合设计要求。5) 焊缝检查：所有焊缝焊接完毕后，先对其进行外观检查，合格后，再进行焊缝内部无损检测。5.1.3钢管的焊接1）焊接工艺流程焊前清理定位焊焊接焊前预热装配校正与间隙保证焊接焊缝检验。2）焊前清理为避免焊接缺陷（如气孔等）的产生，所有拟焊面及坡口两侧各50100mm范围内的氧化皮、铁锈、油污及其它杂物应清除干净，每一层焊道焊完后也应及时清理，检查合格后方可再焊。3）定位焊定位焊长度一般取80mm，间距约300mm，厚度为6mm，位置距焊缝端部30mm以上。施焊前检查定位焊质量，如有裂纹、气孔及夹渣等缺陷时应清除。碳素钢和低合金钢的定位焊可留在二、三类焊缝

10、内，构成焊接构件的一部分，但不得保留在一类焊缝内。对一类焊缝的定位焊焊在后施焊面，先焊面施焊后采用碳弧气刨清理，然后用砂轮机去除刨口表面氧化层。4）焊前预热焊前预热视板厚、焊接环境及施工图要求而进行。本工程压力钢管材料材质为Q235C材质的厚度大于50mm的预热温度在80100， Q345R材质的厚度大于50mm的预热温度在100120。焊前预热采用红外线通电加热的方式进行或辅以烤枪进行局部加热。测定宽度为焊缝两侧各3倍钢板厚度范围，且不小于100mm，在距焊缝中心线各50mm处对称测量，每条焊缝测量点不应少于3对。5）装配校正与间隙保证装配中的错边采用卡具校正，不得用锤击或其它损坏钢板的器具

11、校正。当规定有焊接根部间隙时，焊件边缘应予固定，以便在焊接时使间隙保持在允许偏差范围内。对于各衬板间隙应严格按照合格的工艺评定要求执行。焊接间隙过小易造成背面清根困难，使焊道窄而深，易产生夹渣等缺陷；焊接间隙过大则使焊接量增加，造成焊接角变形过大。焊件间隙可采用厚度相当于或略大于焊件间隙的钢板塞于焊件边缘予以保证。6）焊接（1）焊接电流、焊接速度严格按焊接工艺评定所选定的参数执行。为尽量减少变形和焊接应力，在施焊时应选定定位焊焊点和焊接顺序应从构件受周围约束较大的部位开始焊接，向约束较小的部位推进。（2）制造厂内施焊的纵缝和环缝，选用采用埋弧焊并配备滚焊台车以便利施工及质量保证。（3）双面焊接

12、时，单侧焊完后进行反面清根并打磨干净，再继续焊另一面。对需预热后焊接的钢板，应在清根前预热。若采用单面焊缝双面成型技术，应提出相应的焊接措施。（4）起弧、断弧采用助焊板；定位焊在坡口内引弧、断弧；对于多层焊接，均错开接头。（5）单条焊缝尽量一次焊完。若长焊缝因故中断，需视板厚情况采用相应的防裂热处理措施。第二次焊接时，须检查焊缝确认无裂纹后方可继续施焊。（6）拆除引、断弧助焊板时不应伤及母材，拆除后应将残留焊疤打磨修整至与母材表面齐平。7）焊缝检验焊缝焊接完成后，先通过肉眼、检验尺等对其进行外观检查。无损检测在焊接完毕后24小时以后进行，射线探伤按GB3323钢熔化焊对接接头射线照相和质量等级

13、标准评定标准评定，一类焊缝级合格，二类焊缝级合格；超声波探伤按GB11345钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果的分级标准评定标准评定，一类焊缝B级合格，二类焊缝B级合格。8）钢管纵缝焊接纵缝焊接前，需检查定位加固焊情况，并将坡口及其两侧50100mm范围内的铁锈、熔渣、油垢、水迹等清除干净。纵缝为一类焊缝，焊接时要求一次性焊完。所有纵缝均为平焊对接，分多层多道施焊。焊接过程中，经常用样板检查钢管弧度，并根据变形情况，及时调整焊缝内外侧焊接顺序。9）钢管环缝焊接钢管环缝对接为二类焊缝，坡口形式为单V形50°坡口，坡口开在外侧，采用埋弧自动焊。外侧焊缝龙门式焊接小车+焊接滚轮架的平焊位置

14、对接焊。内侧气刨清根后，采用焊接台车式+焊接滚轮架的平焊位置对接焊，焊接前需检查定位加固焊情况，并将坡口及其两侧50100mm范围内的铁锈、熔渣、油垢、水迹等清除干净。焊接时要求一次性焊完。分多层多道施焊。10）止推环（截水环）焊接止推环（截水环）与管壁的组合焊缝焊接施工前需先进行止推环（截水环）对接焊缝（立于对圆平台上施焊）的焊接，由多人对称施焊，从圆心端开始向另一端进行，采用平焊和仰焊两种焊位完成。对接焊缝全部完成后，采用CO2气体保护焊进行止推环（截水环）与管壁组合焊缝焊接。焊接时为保证结构刚性，以减少焊接变形，钢管内支撑不拆除。11）焊后消氢处理对压力钢管厚度大于38mm低合金钢应作后

15、热消氢处理；在焊接结束后立即进行后热消氢处理，后热温度控制在：低合金钢250350，保温时间在lh以上。采用电加热器进行加温，红外线测温仪进行实时监控加温和保温的温度。5.1.3钢管 制造中容易出现的问题及控制措施1）钢管的弧度和椭圆度由于钢板两端的压头，卷板过程中的弧度偏差，钢管纵缝区焊接的局部变形等因素，将难以保证3D/1000的偏差，采取如下措施予以保证：2）为保证钢管组装时的平直度及整体偏差，采取以下措施：（1）改进坡口设计，采用不对称的X形坡口，不留间隙，内缝焊接完毕后，用碳弧气刨清根，使内外两面焊缝的实际面积接近相等，有利于减少变形及降低残余应力。（2）改进焊接工艺：采取小范围焊接

16、，特别是第一层的焊接，增加焊接层次，以此减少焊接变形量，减少钢管外形尺寸的偏差。（3）直管对接方法：在滚焊台车上，先整体调整间隙、错牙，进行整体尺寸检查，检验合格后整体一次点焊。（4）弯管组装：弯管是特殊管节，其外形尺寸误差过大将给安装带来一定的困难，因此要求整体组装。组装工艺流程：放大样支撑架台搭设吊装调整整体尺寸检查点焊厂内焊缝焊接再次整体尺寸检查分解防腐验收保管。3）所有钢管管节统一编号，并做好对应资料，具有可追述性5.1.4钢管安装1）安装工艺流程钢管尺寸复查装车运输钢管吊装、就位样点放置安装现场清理工器具准备钢管拼装、点焊、加固钢管定位调整钢管环缝焊接安装控制尺寸复查钢管焊缝检查管道

17、静水压试验支座安装测量、放样管道静水压试验准备钢管竣工验收钢管阶段验收提交竣工资料图5-2-3钢管安装工艺流程2）安装基准点设置首先根据监理人提供的测量基准网点，放设钢管安装控制网点。根据设计图纸计算出每节钢管控制点位置坐标，将每节钢管的两腰点和顶（底）点作为控制点放设（视安装现场可适当弯动），控制点采用测量用的预埋钢板或水泥钢钉标记，在合适的位置放设高程控制点。3）支座、工装制造钢管安装支座、滚动工装主要用作钢管安装调整及加固用。根据钢管安装图纸及现场测量，计算和测放出支墩安装控制点位置及高度，支座用槽钢10及8制作，且实际高度应比理论高度低20mm，利用一期埋件（在土建垫层浇筑时就进行预埋

18、好）安装固定钢管支座，钢管支座中心应和安装图纸轴线重合；将钢管吊装至支座上后，用16t及8t千斤顶调整钢管的高程及里程至规范要求，然后将钢管固定在支座上，钢管安装示意图见图5.2-4，现场需根据安装部位实际情况做好支撑加固，不以示意图为准。图5.2-4 钢管安装示意2）首装单元安装：首装单元安装后其里程、高程、中心位置偏差不应超过±5mm。首装节安装检查合格后加固后复测，并经监理工程师确认后方可进行其余管节的安装和加固。3）钢管安装中心的偏差和管口圆周度应遵守SL 432-2008的规定，即非首装单元管节的管口中心极限偏差20mm，管口圆度3D/1000，但最大不应超过40mm或遵循

19、图纸要求。4）在下一单元调整加固并经检查合格后方可进行环缝的组装。环缝组装前根据制造时所测的管口周长值确定环缝错牙值，并尽量将错牙平均分配在整个环缝周长内。管节单元安装、环缝对装应符合图纸或SL 432-2008的要求。环缝对装时尽量采用压杆配合千斤顶逐段装配，尽可能避免使用压码和楔子板等。如果在不得已时需要焊接使用千斤顶的压码时，应按照正规焊接工艺进行预热和焊接；而且拆除时不得损伤钢管母材和采用锤击法拆除，若采用碳弧气刨和火焰割除这些工具时应在离管壁3mm以上的部位进行，打磨平整后按照规定对这些焊逢进行磁粉或着色探伤。钢管内壁的焊疤应用角磨机磨平，不得出现凹坑，并按照规定对这些焊逢进行磁粉或

20、着色探伤，安装时，不得随便在钢管本体上焊接脚手架、脚踏板等。5）环缝焊接时采用34个人对称焊接，焊接速度等基本保持一致，焊接时用风铲锤击焊缝以免焊接收缩产生过大的拘束应力而引起移位变形。焊前检查环缝组装情况，是否有在预热后出现点焊缝迸裂引起错牙。6）钢管加固要牢靠，应从各个方位进行加固，不得因浇筑混凝土时混凝土给予钢管的浮力使钢管移位。7）环缝、油漆破损处防腐涂装严格按照工艺要求进行除锈、涂装。5.1.5水压试验1） 操作人员检查系统及各阀门的位置正确与否。2）水压试验进水：打开进水阀并开启排气阀，待水满后关闭排气阀。3）升压：继续用进水阀进水加压，升压速度严格控制在0.020.04MPa/m

21、in，逐步缓慢升压，当达到设计压力的50%时（即0.36MPa），稳压10min，检查岔管是否有渗水现象，若有，应停止水压试验，并做好记录；及时消除缺陷（下同）； 如无，再升压至试验压力的75%（即0.675MPa），稳压10min，检查岔管是否有渗水现象，若有，应停止水压试验并做好记录；如无，再升压到设计水压（即0.9MPa）后，稳压10min；检查岔管是否有渗水现象，若有，应停止水压试验并做好记录，及时处理（下同）；如无，再稳压30min，检查岔管是否有渗水现象，若有，应停止水压试验并做好记录；如无，然后降压至设计水压稳压10min以上，观测和检查。现场记录人员做好记录。4）泄压水压试验结

22、束后，通知排气阀值班人员，打开排气阀，再通知排水阀值班人员，打开排水阀，将水排至预先准备好的容器或水渠中。 6、材料与设备6.1主要施工机械和设备表序号类 别名 称型号与规格数 量备 注1（一）起重运输设备与机具汽 车 吊25t、50t各1台2平 板 车20t、40t2辆34手拉葫芦3t、5t各8台5千斤顶32 t 、16t、8t5/14/20台千斤顶6液压千斤顶200t1台7数控液压卷板机WS11K-40*32001台8（二）焊接与切割设备半自动切割机CG1-303台9碳弧气刨焊机630A2台10埋弧焊机MZ1-10001台11直流电焊机ZX7-500A12台12CO2气体保护焊机500A4

23、台13电脑温控仪2401台配远红外电加热器1114焊条烘箱ZYH-2001台15远红外履带式加垫板1000mm，10kW10块16移动式空压机0.9m3/min3台17焊机线20米12副18（三）检测与试验设备经 纬 仪J21台19水 准 仪DS32台20超声探伤仪PROCHIII1台数字式21超声探伤仪CTS-232台22X射线探伤仪30051台23红外测温仪1台24供电设备低压配电柜5个25电缆线500米7、质量控制7.1质量措施（1）建立健全质量管理制度和管理机构，加强全员的质量意识，牢固树立“质量第一”的原则和信念。在金属结构与预埋件的埋设施工过程中我方将实行严格的“三检制”和工序间交

24、接单制度。对我方所使用的材料、施工工艺和过程进行全面的质量管理。（2）加强职工的技能、技术培训，严格执行国家的有关标准和规程、规范。（3）科学制定各项施工技术措施，并向作为人员作详细交底，严格控制施工过程和每道工序质量，杜绝质量事故和不合格品的出现。（4）钢管安装环缝焊接执行焊前开焊证签证和配备专职工艺监督员的制定，力创焊接工程质量精品。（5）执行严格的工序交接卡制度，下一道工序在接手上一道工序时进行当场验收，不合格者下一道工序操作者将拒绝接受上一道工序的产品。实施较为合理的质量奖惩制度，通过经济处罚与奖励制度调动职工的质量积极性。8、安全措施8.1建立健全安全质量保证体系和机构，树立“安全第

25、一”的责任意识。8.2现场施工人员按照有关规定穿带好各种劳保用品。高空作业用的平台必须搭设牢固，并设防护栏杆，跳板绑扎可靠，作业人员必须系好安全带和安全绳。8.3进行焊接、切割及安装作业时严格按气焊、电焊操作规程进行，防止火花、构件、工器具坠落伤人和设备。8.4做好作业面的防触电、漏电措施，所有供电设施安排专人值班，持证上岗。8.5参加起吊、起重机械操作人员，必须持有主管部门颁发的技能操作证书和安全操作证书才能上岗操作。8.6凡参加大件运输、起吊人员，要明确责任，掌握本工种的应知应会及操作规定，大件运输、起吊工作应指派有经验人员指挥，严禁多头指挥，指挥作业中信号应清晰、醒目、明确。8.7凡用于

26、运输的车辆、机具、绳索、器材等，在作准备工作时，应详细检查、调试及维修，由专管工程师组织质检员、安全员共同鉴定，确认合格方可使用。8.8遇六级以上大风大雪时，不准进行装卸与运输作业，一般情况下，夜间露天不宜时行装卸作业，特殊情况作业场所在工地交接验收，起吊、运输、存放应按技术文件或设备上标示的要求操作，对监理人的指令应遵照执行。8.9作业过程中，管道内应通风良好，随作业随清理，保持管道内清洁。8.10进入管道内作业，管道外必须设专人监护，管道内外人员应互相呼应保持联系，确认安全。8.11稳管作业，管子两侧作业人员不通视时，应设专人指挥。 8.12在砂砾石基础上采用三角架倒链或起重机稳管，调整基

27、础高程时，不得将手臂伸入管子下方。8.13调整管子中心、高程时，作业人员应协调一致，并应采取防止管子滚动的措施，手脚不得伸入管子的端部和底部；管子稳定后，必须挡掩牢固。9、环保措施9.1扬尘控制在拖运钢管和设备时，不污损场外道路。运输容易散落、飞扬、流漏的物料的车辆，必须采取措施封闭严密，保证车辆清洁。施工现场出口设置洗车槽，及时清洗车辆上的泥土，防止泥土外带具体控制措施如下：切割的防尘措施：切割型材时，切割平台下方采用混凝土硬化，氧气乙炔切割机使用前场地地面清理干净并撒少量水，以使切割高压高温气流不会吹起粉尘。边角废料，焊条头：采用定长的型材，以减少焊接量和边角废料。边角废料和焊条头等采用回

28、收管理制度，以保证施工现场清洁。撒水防尘：常温施工期间，每天派专人在施工现场撒水，保证施工现场清洁。车辆运输防尘：保证运钢管运输车、材料运输车和设备运输车等车辆运行状况完好，表面清洁。散装货箱带有可开启式翻盖，装料至盖底为止，限制超载。9.2废气排量控制使用满足本地区尾气排放标准的运输车辆，不达标的车辆不允许进入施工现场。我公司自用车辆均要为排放达标车辆。所有机械设备由专业公司负责提供，有专人负责保养、维修，定期检查，确保完好9.3噪音与振动控制在施工过程中严格控制噪音，对噪音进行实时监测与控制。使用低噪音、低振动的机具，采取隔音与隔振措施，避免或减少施工噪音和振动。9.4光污染控制尽量避免或减少施工过程中的光污染。夜间室外照明灯加设灯罩，透光方向集中在施工范围。电焊作业采取遮挡措施，避免电焊弧光外泄。9.5水污染控制施工现场污水排放应达到国家标准污水综合排放标准（GB8978-1996）的要求。在施工现场应针对不同的污水，设置相应的处理设施。9.6土壤保护控制保护地表环境，防止土壤侵蚀、流失。因施工造成的裸土，及