抽水蓄能电站深竖井压力钢管安装施工技术

抽水蓄能电站深竖井压力钢管安装施工
技术
摘要：文章论述了山东沂蒙抽水蓄能电站380m深竖井压力钢管运输、吊装、组对及环缝焊接技术，为类似深竖井工程提供了借鉴性经验。

关键词：深竖井压力钢管安装
1、工程概述
沂蒙抽水蓄能电站380m深竖井压力钢管直径为6200mm，每一大节为6m长，
压力钢管制造钢板材质有500MPa级钢，600MPa级高强钢及800MPa级高强钢，钢
板厚度为24mm～50mm，随着水头的增加选用高级别高厚度的钢材。

其中竖井段最
重管节49.676t，弯段最重管节25.992t，总安装量约4247.278t，竖井顶部所布
置桥机提升额定重量为60t。

2、施工技术
（1）压力钢管运输、卸车
压力钢管从临时存放场地至压力钢管安装施工现场均采用平板拖车运输，使
用厂区龙门吊或汽车吊配合吊装。

压力钢管经拖板车运输至施工支洞和管道交叉处，使用电动倒链和预装天锚完成将钢管卸放至有轨台车上完成钢管的洞内卸车。

竖井段压力钢管经卸车后采用5t卷扬机通过导向轮牵引有轨台车将钢管运送至
60t桥机吊装区域内，使用60t桥机将钢管吊移至竖井位置，60t桥机起升机构
缓慢下降将钢管落放至安装位置，60t桥机通过钢丝绳使用钩板挂钩于钢管下游
管口位置。

（2）测量控制
竖井段钢管安装采用激光投点仪投点控制钢管中心，将投点仪固定在竖井底部第一节已安装合格的标准节压力钢管上，从下往上投点测量。

钢管管口的水平度测量采用水准仪将管口位置进行放样，并在对应的岩壁上标出水平线，每三大节钢管进行测量一次。

（3）钢管安装
1）辅助平台安装
为保证竖井段钢管安装顺利安全进行，在竖井段钢安装时设置一组辅助平台用于竖井段钢管安装，平台分为由四部分组成，分别为挂钩摘钩平台、环缝组对平台、环缝焊接平台、环缝防腐平台；其中环缝组对平台用于安装环缝组对，挂钩摘钩平台通过6个10t倒链与已安装的钢管上游管壁连接。

每个平台之间采用销轴进行连接方便安装拆卸，每个平台之间设有爬梯可以相互进行通行；为防止破坏防腐涂层在平台边缘与管壁之间，采用橡胶滑轮进行接触；底部防腐平台设置一组吊笼，在下平段位置设置一台10t卷扬机，人员在下弯段通过爬梯进入进人平台，从进人平台进入吊笼，通过卷扬机及10t导向滑轮牵引吊笼进入辅助平台。

另配置一台5t卷扬机用于吊笼升降过程防坠作用，辅助平台的安装同竖井段前三节钢管同时安装。

2）钢管安装
第一层辅助平台就为后，进行安装第一节锥管，管节长度为4.5m，管径为5.8m~5.4m，人员站在第一层平台进行环缝组对及焊接工作；第一节锥管安装完成后使用60t桥机安装第二层辅助平台，并将第一层与第二层平台进行连接，同时对吊笼进行安装。

第二层辅助平台安装完毕，进行安装第二节锥管，第二节锥管管节长度为4.5m，管径为6.2m~5.8m，人员站在第二层平台进行环缝组对及焊接工作；第二节锥管安装完成后使用60t桥机分别将第三层与第四层平台吊起缓慢下落至安装位置，位置调整可靠后将平台间连接装置与爬梯进行安装，人员通过爬梯进入上层平台。

第四层辅助平台安装完毕，进行安装第三节钢管，第三节以后钢管为标准节，管节长度为6m，管径为6.2m的直管，人员站在第四层平台进行环缝组对及焊接
工作；第三节钢管安装完成后使用60t桥机分别将第五层与第六层平台吊起缓慢
下落至安装位置，位置调整可靠后将平台间连接装置与爬梯进行安装，人员通过
爬梯进入上层平台。

第六层辅助平台安装完毕后，进行安装第四节钢管，人员站在第六层平台进
行环缝组对及焊接工作。

第四节钢管安装完毕后，使用60t桥机将辅助平台整体提升，检查辅助平台
各连接部位的可靠性，确认无误后缓慢提升3m，使用10t倒链分6个点将辅助平
台勾挂与管口位置。

3）其余管节钢管安装
竖井段从第三节钢管开始其余管节为标准节长度为6m，管径为6.2m，因60t
桥机位置空间受限，挂钩方式采用勾挂在底部钢管管壁上，钢管经60t桥机吊放
缓慢接近安装位置后，在已安装的钢管上游位置设置6个H型钢支撑，将钢管落
放在钢支撑上。

钢管落放在支撑架后，检查钢管落放的稳固性，支撑架的牢固性，确保可靠后，60t大钩缓慢下落，摘除60t桥机与钢管底部的连接挂钩，使用挂钩的钢丝
绳将辅助平台挂钩于60t桥机大钩，60t桥机大钩缓慢上升6m，将辅助平台挂置
于下节钢管上游管口管壁上。

确保辅助平台挂钩可靠后，60t桥机大钩缓慢下落，
解除60t桥机大钩与辅助平台的连接，将钢丝绳挂钩于钢管上游第一个加劲
环上，确保挂钩可靠后，60t桥机大钩缓慢起升使钢管脱离H型支撑架后停止起升，解除H型支撑架，60t桥机大钩缓慢下落与已安装的钢管上游管口进行对接，接触后进行环缝组对。

（4）安装环缝焊接
竖井段压力钢管安装采用埋弧自动横焊技术，施焊前将坡口及坡口两侧各
10-20mm范围内的毛刺、铁锈、油污、氧化皮等清除干净。

环缝焊接采用焊接工
艺规程进行定位焊。

碳素钢和低合金钢的定位焊可留在二、三类焊缝内，构成焊
接构件的一部分，但不得保留在一类焊缝内，也不得保留在高强钢的任何焊缝内。

不允许保留定位焊的焊缝，定位焊焊在后焊侧坡口内，施焊前，清除定位焊并予
以磨平，清除工作不得损伤母材。

定位焊长度为80mm~100mm，间隔长度为
100mm~400mm，厚度不应大于8mm。

高强钢定位焊至少焊两层。

1）焊前预热及焊后后热
① 对焊接工艺评定后确定需要预热的焊件，其定位焊和主缝均预热（定位
焊预热温度较主焊缝预热温度高20-30℃），并在焊接过程中保持预热温度；层
间温度不低于预热温度，且不高于200℃；一、二类焊缝预热温度符合焊接工艺
的规定。

② 采用电热片或火焰进行预热，预热在焊缝中心线每侧3倍板厚且大于等
于100mm的范围内进行。

③ 预热及焊接过程中用点温仪或其它表面温度计测定温度，在距焊缝中心
线各50mm处对称测量，每条焊缝测点不少于3对。

④ 材质为N610CF、N800CF的钢管板厚δ≤38mm时预热温度为80~120℃，
δ＞38mm时预热温度为80~150℃,预热温度根据环境温度进行设置，当环境温度
低于5℃时预热温度取较高值120℃、150℃。

⑤ 高强钢和厚度大于38mm的低合金钢焊接完成后采取后热措施，后热应在
焊后立即进行，后热温度：低合金钢为250℃~350℃，高强钢为150℃~200℃，
保温时间不少于1h。

当环境温度低于5℃时后热温度取较高值350℃、200℃并适
当增加保温时间。

2）焊接工艺要求
① 焊接环境出现下列情况时，采取有效的防护措施，无防护措施时，停止
焊接工作。

② 为尽量减少变形和收缩应力，在施焊前选定定位焊焊点和焊接顺序从构
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。

③ 每条焊缝一次连续焊完，当因故中断焊接时，采取防裂措施。

在重新焊
接前，将表面清理干净，确认无裂纹后，方可按原工艺继续施焊。

④ 焊接完毕，焊工进行自检。

一、二类焊缝自检合格后在焊缝附近用钢印
打上工号，并作好记录；高强度钢不打钢印，但进行编号和作出记录，并由焊工
在记录上签字。

⑤ 同一种钢材焊接，低合金钢和高强钢其焊缝金属的力学性能与母材相当，且焊缝金属的抗拉强度不宜大于母材标准规定的抗拉强度上限值加30N/mm²。

⑥ 环缝除图样有规定外，应逐条焊接，不得跳越，不得强行组装。

管壁上
不得随意焊接临时支撑或脚踏板等构件，环缝焊接严格按监理批准的焊接工艺执行。

环缝焊完后进行无损检测及缺陷处理等。

⑦ 环缝焊接应先从无定位焊一侧进行焊接，中断焊接后，应按要求进行预热。

⑧ 洞内焊接焊接过程中对洞内湿度及风速进行检查，湿度大于90％时，应
对无预热要求的管节进行烘烤，去除潮气；拱顶有漏水现象时可在焊接部位加设
一道防护罩防止水滴入焊缝中，当环境温度低于-5℃时增加加热时间。

3、总结
沂蒙抽水蓄能电站380m深竖井压力钢管安装已形成工序化作业，通过压力
钢管水平运输、60t桥机竖井垂直吊装、组对、埋弧自动焊横焊焊接，其施工技
术已成功运用，为深竖井压力钢管安装提供了一定的推广价值。