PCCP管配件承插口焊接方法与质量控制

2018-12-13

1 预应力钢筒混凝土管简介

预应力钢筒混凝土管(PCCP)是由钢承、插口、钢 筒、混凝土预应力钢丝和保护层砂浆构成的复合管 材。主要用于长距离输水工程、管业输水管线、农田灌 溉、工厂管网、电厂补给水管及冷却水循环系统、倒虹 吸管、压力隧洞管线及深覆土涵管。PCCP 管材是在带 有钢筒的混凝土管芯外侧(或在钢筒外侧)缠绕环预 应力钢丝,并制作水泥砂浆保护层而制成的。管材采 用承插口型式的柔性接头,承口外端呈喇叭形,在安 装过程中具有导向作用,插口是带凹槽的特殊型钢, 橡胶圈安装在凹槽内,安装好的橡胶圈受双向挤压, 形成体积填充,具有很好的密封力。

PCCP 钢配件主要应用在中管线中的弯头、三通、 Y 型管及合拢管,接头型式与 PCCP 相同,主要由钢承 插口、厚钢板、衬砌砂浆组成。

2 PCCP 钢配件质量控制

2.1 PCCP 钢配件承插口

PCCP 钢配件承口钢板的厚度需根据管道直径、 工作压力进行设计,插口选用《预应力钢筒混凝土管 接头用型钢》中单胶圈插口钢环用型钢或双胶圈插口 钢环用型钢。

目前国内工程普遍使用双胶圈插口钢环用型钢, 型钢宽度 205 mm,插口经卷圆、焊接、打磨、涨圈,检 验合格后切割成宽 160 mm PCCP 钢配件插口。

承口根据设计厚度,是否采用扳边或刨削制造加 工,经卷圆、焊接、打磨、扳边(刨削制造加工不需要) 涨圈,PCCP 钢配件承口宽度一般为 160 mm。

2.2 PCCP 钢配件钢环

PCCP 钢配件钢环的厚度、宽度需根据 PCCP 道的自重、荷载进行计算,保证 PCCP 钢配件承插口及砂浆衬砌的弹性变形在标准范围内。

2.3 组焊质量控制

《预应力钢筒混凝土管》规定,承插口环的直径公 差应控制在 0.4~2.0 mm 之间,使橡胶圈在安装后能达 到插口槽内体积填充,起到密封作用。

承插口环尺寸是安装用的配合尺寸,不允许产生 较大变形。承插口环对口焊接及过渡环的组焊质量直 接影响管道安装和密封效果,必须按要求严格控制。 承插口环与过渡环组焊形成角接头,焊后的焊缝 为角焊缝。承插口环与过渡环组焊时,受焊接方法、焊 接设备、焊接热的影响,使承插口直径在冷却后产生 较大的收缩,因此在涨圈时应有放大量,以使承插口 的直径在与过渡环焊后达到标准的规定。根据无坡口 单面角焊缝横向收缩近似值及公式和双面间断焊缝 及横向收缩近似值及公式,按规定要求承口板厚 6~10 mm,承口工作面径向收缩 0.6~0.8 mm 之间。插口工作面距离焊接点 113 mm,焊接热的影响 较小,与钢环焊接的部位会产生径向收缩,从而导致 插口工作面尺寸增大,一般增大 0.2~0.3 mm。南水北调中线工程(北京段)管径为 4 000 mm,承 口板厚 12 mm,工作面直径设计为 4 183 mm 0.70.8),涨圈直径为 4 185 mm(0~0.2)。引黄工程北干线 PCCP 配件管径为 2 200 mm,承口环工作面积直径设 计为 2 313 mm0.21.0),涨圈直径为 2 3140.40.6), 涨圈结束,承插口环从涨圈机胎模上卸下静停 24 h 后 测量涨圈后直径,其实际尺寸在涨圈直径要求范围 内,则涨圈尺寸合格。由上述可见,涨圈时的放大量即 为补偿组焊后的收缩。工艺上,通常采用二保平角焊,严格控制焊接电流,内外侧要同时焊接,并严格控制圆度和工作面弧度与 样板间隙。如南水北调中线工程(北京段)业主要求圆 度和工作面弧度与弦长 2 000 mm 的样板间隙控制在8 mm 以内,为确保质量,便于安装,制管承包商内控 标准为 5 mm,并建立了质量控制点。安装单位反映, 大约省力 15%~20%,并且一次打压成功。通水运行一 年多来,运行稳定。山西引黄工程工程北干线直径2 200 mm 的圆度制管承包商内控标准为 5 mm,比规 定小 1.94 mm,工作面弧度与弦长 1 000 mm 的样板间 隙内控标准为 1.5 mm,比规定小  0.5 mm,并建立了质 量控制点。承包商按工序检验,并实行三检制监理 实行旁监理,使工艺过程始终处于受控状态,保证质 量,安装顺利且一次打压成功。

钢管制作完成后,应对承插口环的变形进行矫正,矫正应由专人负责,严格控制配合公差、圆度及工 作面样板间隙。调圆符合设计要求后,打字支撑 定位,并防止吊运过程变形。焊后应对焊缝进行外观 检验和磁粉探伤,通过焊缝检验,确保焊接质量。


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