蜗壳施工方案

丰满水电站全面治理（重建）工程 机电设备安装工程
蜗壳施工方案
中国水利水电第六工程局有限公司 丰满水电站机电安装工程项目部

二〇一五年十二月十四日
批准： 校核： 编制：

目录
1 概述 ............................................................................................................ 1
2 编制依据 .................................................................................................... 1
3 蜗壳安装工艺流程..................................................................................... 1
4 施工准备 .................................................................................................... 3
5 蜗壳施工工艺............................................................................................. 3
5.1 蜗壳拼装 ...................................................................................................................3 5.2 蜗壳挂装 ...................................................................................................................4
6 蜗壳焊接工艺............................................................................................. 6
6.1 一般工艺要求 ...........................................................................................................6 6.2 蜗壳拼装焊缝焊接 ...................................................................................................7 6.3 蜗壳挂装焊缝焊接 ...................................................................................................7
7 质量保证措施及控制要点 ....................................................................... 11
7.1 质量保证措施 .........................................................................................................11 7.2 质量控制要点 .........................................................................................................11
8 施工资源投入........................................................................................... 12
8.1 人力资源配置 .........................................................................................................12 8.2 施工设备配置 .........................................................................................................13
9 施工安全保证措施................................................................................... 14

蜗壳施工方案
1 概述
丰满水电站全面治理（重建）工程蜗壳部分共 26 节，其中 24 节为“C”型壳板，进口 第 1、2 节为“〇”型壳板，每节分两个瓦片到货，蜗壳需在工地现场拼装成整节后进行挂 装。蜗壳拼装成整节后的最大直径为 8800mm，蜗壳总重量约 399.5 吨。蜗壳材质为低合金 热轧钢板 Q345R，板厚为 36~50mm，蜗壳各节的对接缝为“X”型坡口。
2 编制依据
（1） 中水东北勘测设计研究有限责任公司图纸：蜗壳单线图（1/1） （2） 哈尔滨电机厂有限责任公司图纸：蜗壳单线图 L1a002931 蜗壳装配图 Z1a005709 蜗壳装配单级明细表 Z1a005709M 上部基础 Z1a005707 上部基础单级明细表 Z1a005707M （3） 丰满水电站全面治理（重建）工程机电设备安装工程招标文件第三册 技术规范（通用） （4） 丰满水电站全面治理（重建）工程机电设备安装工程招标文件第四册 技术规范（专用） （5） 丰满水电站全面治理（重建）工程机电设备安装工程施工组织设计 （6） 《水轮发电机组安装技术规范》GB/T8564-2003
3 蜗壳安装工艺流程
蜗壳安装工艺流程图见图 1-1
蜗壳的拼装
→
施工准备 ↓
蜗壳定位节的挂装 ↓

测量管路的安装、实验 ←
座环导流板的装焊
←
蜗壳其余节的挂装 ↓
蜗壳环缝的焊接 ↓
蜗壳凑合节的安装 ↓
蜗壳凑合节纵缝的焊接 ↓
蜗壳凑合节环缝的焊接 ↓
蜗壳与座环过渡板环缝的焊接 ↓
蜗壳与座环舌板焊缝的焊接 ↓
蜗壳焊缝的探伤 ↓
蜗壳支撑的安装 ↓
蜗壳弹性层安装 ↓
蜗壳混凝土浇筑
图 1-1 工艺流程图
4 施工准备
（1） 施工前，对施工人员进行技术交底、安全生产措施交底、文明施工教育，组织 施工人员认真学习、熟悉厂家图纸、设备安装说明书、国家标准、安全文明施工等。
（2） 设备安装前进行全面清点、检查，并复核蜗壳到货尺寸，如有缺陷或损坏及时 上报监理、厂家。
（3） 准备拼装及挂装用的工器具、焊接设备、焊接材料等。 （4） 根据上部基础设计图纸，在混凝土施工过程中埋设相应的基础板、锚钩等。

5 蜗壳施工工艺
5.1 蜗壳拼装
（1） 蜗壳拼装从定位节第 5 节、第 14 节开始，在安装间临建区的拼装平台上，按图 纸要求放出相应蜗壳断面圆的尺寸。
（2） 拼装前用角向磨光机对蜗壳瓦片焊口及焊口两侧 50mm 范围内的铁锈、油污、 水分及保护性油漆等杂物清理干净，直至露出金属光泽。
（3） 用 90t 汽车吊将蜗壳瓦片吊至平台就位，内壁根据放样线以挡板定位，外侧用 楔子板、千斤顶调整纵缝错牙，对接缝件留 3mm 的间隙。在蜗壳开口处设置 2 个调整套， 用来调整蜗壳的开口尺寸，开口尺寸、管口周长、焊缝错牙、平面度等拼装数据调整符合
要求后，按照设计图纸安装蜗壳内部支撑。
表 5-1 蜗壳拼装允许偏差表
单位：mm
序号
项目
允许偏差
说
明
1
G
+2～+6
2
K1-K2
±10
3
e1-e2
±0.002e
4
L
±0.001L，最大不超过±9
5
D
±0.002D
（4） 蜗壳内部支撑安装完成后进行蜗壳纵缝焊接，焊接完成 24 小时之后对焊缝进行 TOFD 及 MT（磁粉）检测（拟在机坑同环缝一块进行）。
5.2 蜗壳挂装
5.2.1 定位节安装 蜗壳挂装从定位节第 5 节、第 14 节、第 27 节（第 27 节已同座环在厂内装配）开始，
整个挂装遵循对称挂装的原则，从定位节开始分别进行相邻的普通节的挂装，直至凑合节。 蜗壳的挂装分为三个工作面进行，具体安装顺序见图 5-2 蜗壳装配示意图。

65 1 2
7
3
8
4
4
8
3
7
21 56
图 5-2 蜗壳装配示意图
蜗壳定位节测量放线：在蜗壳定位节外侧焊接一线架，在座环上环板及线架上测量放
出定位节断面的平行线的测点，平行线与断面线的测量距离预留为 100mm。 蜗壳吊装前在蜗壳管节开口外部焊接两块临时挡板，用 200t 履带吊吊装蜗壳定位节第
14 节挂在相应蝶形边，用千斤顶、导链调整最远点高程、管口倾斜度、管口与基准线偏差 及最远点半径，调整符合规范要求后，用连扳连接蜗壳与蝶形边，蜗壳与蝶形边之间留 3mm 间隙。利用蜗壳下部千斤顶（点焊固定）、拉紧器及增加外部支撑对蜗壳定位节进行加固。
同样方法安装定位节第 5 节。之后安装普通节时出现环缝错牙、间隙过大时，严禁割断定 位节内支撑。
表 4 蜗壳安装允许偏差表
单位：mm
序号
项目名称
允许偏差
1
直管段中心
到机组Y线的距离 高程
0．003D 5
2
最远点高程
15（ 10）
3
定位节管口倾斜值
5
4
定位节管口与基准线偏差
5
5
最远点半径
0.004R
5.2.2 普通节安装 定位节安装完成后分别对相邻普通节的安装，为保证座环水平在蜗壳的挂装过程中保

持不变，蜗壳挂装时应注意座环的受力平衡、尽量采用中心对称挂装蜗壳，安装顺序见图 5-2 蜗壳装配示意图。在蜗壳挂装过程中及时安装相应的千斤顶及拉紧器，将蜗壳的重量尽 量转移到蜗壳支撑上，同时，在蜗壳的挂装、调整过程中应监视座环的水平，如有必要应 调整挂装顺序，。
用 200t 履带吊将蜗壳普通节吊装就位，用千斤顶及拉紧器调整最远点高程和最远点半 径，用压码进行压缝，因蜗壳板厚不一致，以过流面接头平滑连接为基准进行压缝，将钢 板间错牙位置留在外侧。对接缝处留 2~3mm 间隙，过流面错牙不超过 2mm。
调整蜗壳直管段中心线与机组 Y 线的距离偏差不大于±5mm，高程偏差不大于±5mm。 若压力钢管先安装完成，则蜗壳直管段应平顺过渡至压力钢管。
调整蜗壳各节对接环缝处内表面的错牙量不大于 2mm，坡口间隙 2~5mm 应均匀，否 则进行长焊处理。
单节蜗壳挂装完成后应进行必要的支撑和加固，完成后开始焊接或进行下一节的挂装。 蜗壳连续挂装 3 节后，必须进行焊接。 5.2.3 凑合节安装
普通节全部安装完成后进行凑合节的安装，凑合节共两节（不包含蜗壳与压力钢管之 间的凑合节），凑合节两侧留有 50mm 的配割余量，为方便凑合节挂装，先安装配割腰线以 下的瓦片。用履带吊吊起就位，尽量靠近两侧划线，划线后放至地面，测量凑合节部位相 邻两节之间的实际距离，测点间间距为 100mm，测出对应点之间的距离，核对凑合节上的 尺寸划线，校核后割去两侧余量挂装，凑合节配割时应开出坡口，坡口尺寸见图 5-3。
图 5-3 凑合节坡口配割示例
5.2.4 其他安装工作 蜗壳焊接经无损探伤合格后，复测蜗壳的方位及座环的水平度、圆度应符合座环安装
要求，如有超差应进行处理。 蜗壳安装完成后应将外部蜗壳中心线以上的焊接用搭板、吊耳等清除干净、磨光，将
千斤顶、拉紧器等附件按图纸要求进行焊接固定。 按图纸要求装焊测压头及管路、蜗壳排水阀、蜗壳弹性层排水槽及管路等。

6 蜗壳焊接工艺
为提高焊接工艺，丰满电站蜗壳焊接采用手工焊和二氧化碳气体保护焊相结合的方式 进行焊接，手工焊工艺采用厂家评定的工艺执行，二氧化碳气体保护焊将重新进行工艺评 定，评定合格后按照相关参数执行。
6.1 一般工艺要求
（1） 焊接材料的贮存库应保持干燥，相对湿度不得大于 60%。
（2） 焊条必须按照焊条说明书上要求的温度和时间进行烘干、保温。焊条烘干后放 入 120℃焊条保温箱内，随用随取，焊工领焊条时，需将焊条放入焊条保温筒。焊条的烘
干数量与每天使用的数量近可能相同，避免焊条多次重复烘干，焊条重复烘干的次数不得
超过 3 次。 （3） 焊前预热：所有板厚部件预热温度均不小于 50℃，使用履带式加热板对待焊区
域及其附近 100mm 范围内按要求进行预热，并在整个焊接过程中不低于预热温度。 （4） 焊接层间温度：Tmax≤260℃（J507 焊条）。
（5） 焊接前将焊接坡口及其周围 50mm 范围内的锈蚀、水渍、油污和油漆等可能影 响焊接质量的杂质清除干净。
（6） 焊接前应对各焊缝进行适当的定位焊，定位焊长度为 100mm~150mm，间隔为
500mm~1000mm，焊缝深度为 10mm~15mm。 （7） 焊接工艺规范：见表 6-1。
表 6-1 J507 焊条（GB 5015-G AWS E7015）
焊条直径
电压 （V）
平、横焊电流 （A）
立焊 （A）
仰焊 （A）
焊接速度 （mm/min）
Φ3.2mm
21～24
90～140
80～120
90～130
60～200
Φ4.0mm
22～25
140～200
120～170
130～185
60～200
6.2 蜗壳拼装焊缝焊接
（1） 单节蜗壳焊前清理、焊接材料、预热要求、焊接工艺规范、定位焊等应符合焊 接工艺一般要求。
（2） 焊接大坡口侧焊缝至 1/2，背面清根、打磨，内外侧坡口交替施焊。要求焊接采 用分段多层多道退步焊接方法，每 300mm~400mm 分一段，层间焊接接头至少错开 50mm， 纵缝焊接顺序见图 6-1。

5 3 1 2 4
图 6-1 拼装纵缝焊接顺序 6.3 蜗壳挂装焊缝焊接
（1） 根据焊接工艺一般要求对蜗壳焊缝进行焊前清理、焊接材料选择、焊前预热等。 （2） 焊接顺序：先焊管节间的环缝，最后焊接蜗壳与过渡板焊缝；环缝焊接顺见图 6-2、整体焊接顺序见图 6-3。 （3） 蜗壳各节对接环缝的的焊接顺序按图 6-3 蜗壳整体焊接顺序进行焊接，由 4~8 名焊工（蜗壳小头焊缝长度较短由 4 名焊工焊接，其他较长部分焊缝由 8 名焊工焊接）在 蜗壳内外表面分段施焊。在焊接过程中除第一层和最后一层焊道外，其余各层焊道应进行 充分锤击。
图 6-2 环缝焊接顺序

65 1 2
7
3
8
4
4
8
3
7
21 56
图 6-3 蜗壳整体焊接顺序
（4） 焊接时采用分段多层多道退步焊，在大坡口侧焊满坡口深度 1/2 后，背面清根打 磨，进行背缝焊接，完成后进行正缝剩余部分的焊接。
（5） 装焊凑合节。根据实际尺寸，分块配割、装配凑合节并搭焊固定。首先施焊凑 合节的纵缝，再焊凑合节与其相邻进水口侧蜗壳节间的环缝，最后焊凑合节与其相邻出水 口侧蜗壳节间的环缝。
（6） 环缝焊缝的焊接必须连续进行，不得间断。凑合节的最后一条环缝焊接后立即 加热升温到 250℃，保温 2 小时，并缓慢冷却至常温，冷却速度控制在 30~50℃/小时之内。 凑合节的焊接过程中除第一层和最后一层焊道外，其余各层焊道必须进行充分锤击。
（7） 蜗壳与上、下过渡段的焊缝需 8~16 名焊工，分上下两层按图 6-3 顺序沿圆周方 向对称施焊。
（8） 蜗壳与压力钢管焊缝焊接前，蜗壳凑合节纵缝和与蜗壳一侧的环缝已经焊接完 成，检查蜗壳与压力钢管焊缝的间隙和错牙，对于间隙超过 3mm 和错边大于 2mm（以过 流面对齐为准）的位置要求进行长焊和打磨处理。
（9） 焊缝焊接时，由 8 名焊工在圆周方向对称分段退步焊，焊接示意图见图 6-4，要 求对称部位的焊工焊接参数基本一致。焊接过程中遇到挂装过程中的定位焊焊缝，需将其 清除后再继续施焊。

图 6-4 蜗壳进口段焊接示意图
（10） 焊接顺序：先在大面坡口焊接 2/3，然后进行背面清根，打磨去除 1mm~2mm 渗碳层，进行背面焊缝焊接，完成后将剩余正缝焊接完成。
（11） 焊接采用多层、多道、分段退步焊，每段 500mm 长，采用小规范施焊，严格 控制预热温度和层间温度。环缝焊接先用Φ3.2mm 焊条进行打底焊，焊 10mm（2 层）深 后，改用Φ4.0mm 焊条填充焊，盖面焊用Φ3.2mm 焊条焊接，除第一层和最后一层外要求 逐层进行锤击以消除焊接应力。
（12） 焊后立即进行 200℃~250℃*2h 的保温处理。 （13） 焊接完成 24 小时后，按图纸要求对所有纵向焊缝、T 型接头及座环与蜗壳连 接焊缝进行 100%TOFT 探伤，所有环向焊缝进行 100%UT 检查，所有焊缝表面进行 100%MT 检查。
7 蜗壳加热方案
蜗壳焊缝加热采用履带式加热板进行加热，配备自动温控箱，实现加热自动控制。 加热板选型及温控箱选型由专业厂家进行设计并制作，详见专项施工方案。
8 质量保证措施及控制要点
8.1 质量保证措施
（1） 开工前和施工过程中，定期不定期对施工人员进行质量责任教育和质量管理意 识教育。
（2） 施工前组织施工人员，对施工人员进行技术交底工作，对手工焊标准化工艺进

行宣贯。 （3） 对焊工等特种作业入场前进行考核，考核通过后方可进行施工，特种操作人员
必须持证上岗。 （4） 施工过程中，严格执行项目质量三级自检制度，发现质量问题及时督促施工人
员进行纠正，缺陷未处理完善前不得移交下道检验，质检人员对施工过程应做到严格把关。 （5） 每道焊缝焊接完成后，焊工应逐层进行自检，发现缺陷或焊缝尺寸不符合要求
要及时进行处理。焊接过程中技术人员建立蜗壳施焊台账，详细记录焊接人员的焊接位置， 对焊条烘干、焊条领用、施焊前焊缝加热等进行详细记录并建立台账，以便于缺陷追溯。
（6） 蜗壳安装、焊接及浇筑混凝土时，使用电子水准仪及百分表对座环变形进行检 测，并按实际情况随时调整相关施工的顺序。
（7） 混凝土浇筑上升速度不超过 300mm/h，每层浇高一般不超过 1m~2m，浇筑应对 称分层分块。液态混凝土的高度一般控制在 0.6m 左右。
（8） 强化工程质量岗位责任制，明确技术质量负责人。
8.2 质量控制要点
项次 △1 △2
3 4 5 6
△7
蜗壳安装质量评定标准
检查项目
评定等级
合格
优良
检验方法
直管段中心与Y轴线距离偏差
±0.003D
±0.002D
挂钢琴线用钢卷 尺检查
直管段中心高程偏差
用水准仪、钢板
±5
±4
尺检查
最远点高程偏差
±15
±12
用水准仪、钢板 尺检查
定位节管口与基准线偏差
挂钢琴线，用钢
±5
±4
板尺检查
定位节管口倾斜度
挂线用钢板尺检
5
4
查
最远点半径偏差
±0.004R
±0.003R
钢卷尺检查
Ⅲ级一次合
焊缝
环缝
Ⅲ级
格率90%以
TOFT探
上
用TOFT仪器检查
伤 纵缝与蝶形边
Ⅱ级
Ⅱ级一次合 格率90%以

焊缝超 △8 声波探
伤
环缝 纵缝与蝶形边
裂纹 表面夹渣
咬边
未焊满
焊缝外
9
表面气孔
观
焊缝余
手工焊
高△h
对接焊 缝宽度
手工焊
飞溅
焊瘤
上
Ⅱ级一次合
Ⅱ级
格率95%以
上
用超声波探伤仪
Ⅰ级一次合
检查
Ⅰ级
格率95%以
上
无
用渗透检查
无
用渗透检查
深度不超过0.5，连续长
度不超过100，两侧咬边累
计长度不大于8%全长焊缝
不允许
不允许
12＜δ≤25，△h=0~2.5；
25＜δ≤80，△h=0~5
盖过每边坡口宽度2~4，且
平滑过渡
清除干净 不允许
目测检查
各节间、蜗壳与座环连接的对接焊缝间隙一般为 2mm~4mm，过流面错牙不应超过板 厚的 10%，但纵缝最大错牙不应大于 2mm，环缝最大错牙不应大于 3mm；
坡口局部间隙超过 5mm 处，其长度不超过焊缝长度 10%，允许在坡口处作堆焊处理。
9 施工资源投入
9.1 人力资源配置
表 8-1 蜗壳安装人力资源配置表
工种
技术人 员
起重
水轮机 工
测量
司机
质检
焊工
电工
人数
2
2
6
2
2
2
20
1
合计
37

9.2 施工设备配置
序号 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18.
表 7-2
名称 载重汽车
汽车吊 履带吊 轻型货车
叉车 电焊机 二氧化碳气体保护焊机 电焊机
气泵 焊条烘干箱 焊条保温桶 螺旋千斤顶 螺旋千斤顶 螺旋千斤顶 手拉葫芦 手拉葫芦 角向磨光机 气割工具
19.
风铲
20.
全站仪
21.
水准仪
22.
超声波探伤仪
23.
磁粉探伤仪
24.
红外线测温枪
25.
履带式加热片
26.
钢琴线
27.
大锤
28.
角钢
蜗壳安装施工设备配置表
规格型号
数量
备注
40t
1台
90t
1台
200t
1台
暂定
3t
1台
5t
1台
ZX6-400B
16台
普通交流
4台
1000A
2台
直流焊机
3m3
4台
2台
20个
32t
4台
16t
4台
10t
4台
5t
2台
3t
2台
Φ150
4台
2套
16套
用于锤击消除应力及层间 清理
1台
1台
1台
1台
2把
50片
0.3mm
100米
20磅
2把
∠50*50*5
18米
线架使用

29.
马道板
30.
成品脚手架
4000*200*50
200块 1套
用于蜗壳外围搭设
10 施工安全保证措施
（1） 施工人员进场前需对施工人员进行安全培训及安全考试，施工前需对施工人员 进行安全技术交底，特种作业人员必须持证上岗。
（2） 在施工前操作人员必须认真检查施工现场，检查操作架、工具和设备等安全状 况，确认安全后方可操作。
（3） 施工用的工具及作业用的仪器、设备在上岗作业前，必须进行检查，发现缺陷 应停止使用。
（4） 施工现场风、水、电、氧气、乙炔等按要求布置，现场必须有相应的通风措施 及必要的劳保防护措施。
（5） 进入施工现场的人员要穿着整齐，正确佩戴安全防护用品。 （6） 蜗壳拼装场及基坑内设置足够数量灭火器材，施工人员应做好防火工作。 （7） 施工用电严格按照相关规定及要求，现场用电必须专业维护电工操作。 （8） 电动工具应严格按照操作规程进行操作，且应定期进行维护保养，电焊机要具 备良好接地，电源线接头绝缘良好。 （9） 吊装作业时注意施工人员是否处于安全位置，由专人指挥，确保指挥信号畅通。 （10） 高空作业必须系好安全带，做好防坠措施，使用工具必须用工具袋传递，不准 上下抛掷。 （11） 平台搭设必须按要求装设护栏，马道板铺设两端用铁线绑扎牢固，且马道板探 头尽量在 200mm 左右。 （12） 生产过程中，各岗位、工种的人员要严格地按本岗位、工种的安全操作规程进 行操作，并应有专职的安全技术人员员进行现场监督。
11 蜗壳安装工期控制计划
（1） 蜗壳拼装：26 天 （2） 蜗壳挂装：32 天（包含凑合节配割） （3） 蜗壳焊接：环缝焊接 27 天（2 天/1 条环缝） 上、下过渡板焊接 5 天 （4） 蜗壳探伤及座环水平复测：10 天 （5） 蜗壳附件安装：9 天 （6） 尾工处理及验收：7 天

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批准 核定 审查 校核 设计 制图
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中国水利水电第六工程局有限公司
工程
设计 部分
比例 图号
日期
方案-蜗壳
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批准 核定 审查 校核 设计 制图
中国水利水电第六工程局有限公司
工程
设计 部分
比例 图号
日期
方案-蜗壳加热