瓦屋山月牙肋岔管制造工艺

瓦屋山水电站月牙肋岔管制造工艺

摘要：根据四川瓦屋山水电站月牙肋岔管的制造情况，叙述了中小水电站月牙肋岔管的制造新工艺，为类似的水电站工程提供了一定的借鉴性意见。。

关键词：月牙肋，放样，制作，焊接

1 概述

瓦屋山水电站为引水式电站，枢纽工程主干管内径φ5800 mm。电厂设置2台机组，主干管由岔管分支进1号机的1 号支管,由岔管分支进2 号机的2 号支管。岔管结构形式为对称的“Y”形月牙肋岔管，岔管进口内径φ6106mm，出口内径为φ4800mm，重86.9t；岔管基本锥水压试验采用碟形封头，其中大封头内径5129mm、小封头直径3543mm，因封头与基本锥各管口直径略有差异，在主、支管口分别设置1.2m、1.5m连接锥过渡，水压试验压力4.11MPa，设计压力3.74MPa。月牙肋岔管的材质为δ=60mm的WDB620D-Z25,月牙肋材质为δ=160mm的16MnR，结构图如图1所示。连接锥的材料都为δ=60mm的国产高强钢WDB620D-Z25，大封头的材料为δ=61mm的国外刚材

SM470Q，小封头的材料为的δ=42mm国外钢材SM570Q。在制造过程中，由于月牙肋和岔管的材质不同，岔管为δ=60mm的国产高强钢WDB620D-Z25，月牙肋为δ=160mm的普通钢16MnR，而且两种厚度的相差较大，还有其焊接制造在水电行业中较少见，而且难度也比较大。还有连接锥与封头的焊接，一种是国内高强钢，一种是国外的高强钢，而且厚度不一，在选择焊材和焊接上都有很大的难度。通过预估各施工难点，科学制定有针对性的制造工艺，圆满完成了此次全用国产钢材制造岔管的任务。

图1 岔管结构图

2 制作工艺过程

2.1放样下料

月牙肋岔管是由许多平面钢板卷制成的锥形构件组合而成，这些锥形构件的大直径端头通常要被1个或2个平面相截，卷制完后大直径端头呈一个平面椭圆弧结构。要确定岔管各瓦片在卷制前的平面尺寸，可以采用展开图法，或者采用展开计算法。根据水电八局贵阳机械厂瓦屋山金属结构项目部的实际情况，可直接利用计算机展开做图法下料。

2.1.1计算机展开做图法

首在计算机AotuCAD环境的模型空间里生成岔管的设计平面投影图形(1:1实

样)，再根据规范要求和卷板能力定出各瓦片拼缝位置并体现在投影图上，随后进入可以自动生成瓦片展开图形的AoTolJSP语言环境(一般数控切割机上即配备有该语言的软件包)，得出各锥瓦片的1:1平面图形，然后可以利用数控切割机直接进行单块瓦片的投影下料。根据材料将岔管共分18块瓦片，其中A锥4块，B和C锥各7如图2示。

B1（C1）

A22

A12

A21 A11

B2（C2)B3（C3)

B4（C4)

B5（C5)

B7（C7)

B6（C6)

图2 岔管下料图

2.12 月牙肋板下料

月牙肋板由于板厚达到160mm,切割比较困难，根据有关规定，我们选用7号气嘴，0.8MPa压力，达到良好效果。

2.2 瓦片卷制

管壁钢板下料经检验合格后进行卷制。瓦片卷制在100×3000三辊式卷板机上进行。卷板机操作由专人负责，并严格按其使用说明书进行操作。管节卷制分预弯、卷板两个步骤进行。

卷制前应做到：

a.标识出管节展开延伸线作为投料下压基准线；

b.清除钢板表面的毛刺和已脱落的氧化皮。

2.2.1 预弯

钢板预弯在专用胎模上进行，胎模厚度为120mm，长3100mm，宽度为2000mm，材质16Mn的钢板制造，由2张厚60mm钢板贴合而成，其曲率半径须考虑反弹量，必要时采用垫铁板的方法进行卷压成型。

钢板预弯时，先校正胎模位置，转动胎模至极限位置，此时应保证胎模端缘与下辊轴线平行。校正钢板投料方向后预弯。

2.2.2 卷板

卷板前拆除胎模，校正钢板进料方向，使钢板中心尽量与卷板机上辊轴线重合，钢板端缘与下辊轴线平行，纵缝垂线与辊轴线垂直。卷制时卷板方向必须与压延方向一致，且钢板出厂标识面（钢管内壁面）及各标记线与上辊接触。

卷制时先卷两端后中间，以小辊量进行卷制，特别是不同板厚的管壁第一次卷制时，更应控制加辊量。卷制时经常用样板进行检验，直至合格为止。注意在卷制过程中钢板表面出现毛刺、拉痕等现象时，应暂停卷制，检查其深度，并待抛光机抛

光后再卷。

2.2.3 卷板成型后的检验

样板的检验是卷制过程中的过程检验，最终质量控制是检测圆弧长的测量和拼装线的校对。对每块瓦片，在放样图上均设置了检测圆的，分别标出检测圆的半径和卷成后的弧度弦长，在卷成型后进行检测。满足《压力钢管制造安装及验收规范》DL5017-1993。

2.3 制造总体程序

材料到货→材料外观检验、取样、送检→焊接工艺评定试验→编程、下料→瓦块卷制→试拼→解体、运输→产品运至瓦屋山金结项目部、卸车→分别组拼成A、B、C三锥→纵缝检测→运输至六号支洞口→拼装（检测）→焊接→检测→焊接水压试验封头→配合水压试验应力测试单位完成其它工作→岔管水压试验应力测试→封堵拆除→防腐→清场、竣工验收

2.4 焊接

瓦屋山水电站岔管焊接材料为CHE620FLH焊条,与月牙肋（16MnR）焊接时用CHE507焊条。必要的焊接工艺评定、合理制订焊接顺序和工艺参数，是确保岔管焊接质量的关键。

2.4.1 焊接工艺评定

针对岔管的材质和焊缝特点，我们对如下几种焊接工艺进行了评定。WDB620手工对接试验（含仰焊和横焊），16MnR埋弧对接试验，WDB620D-Z25和16MnR手工T接试验（仰焊），试验结果表明，3种接头的拉断、弯曲、冲击等各项指标均符合规范要求。

针对岔管管壁与月牙肋板组合角焊缝焊接应力集中，容易产生拘束裂纹的特点，按照钢管安装规范的要求，专门作了月牙肋板与管壁钢板的窗口拘束裂纹实验。对焊口破开检查的结果表明，按照以上的焊接工艺，焊缝的纵横剖面均无微裂纹产生。

2.4.2 焊接顺序

本着尽量减小焊接拘束应力的原则，采取如下总体焊接顺序如图3示：

1

11

1

3

5

2

1

1

3

2

5

1

1

4

A锥

C锥

B锥

月牙肋图3 岔管焊接顺序图