3.7.4.1 高压钢岔管技术指标
（1）钢岔管前后钢管管径、管内流速与最大内水压力：
1）钢岔管前后钢管的管径依次为4.6m、3.2m。
2）钢岔管前后钢管的管内设计流速依次为7.97m/s、8.23m/s。
3）钢岔管承受的最大内水压力设计值约为9.06MPa。
（2）荷载种类及荷载分项系数（表3.7.13）。
表3.7.13 荷载种类及荷载分项系数
3）岔管环向焊缝间距不宜小于下列各项之大值：①10倍管壁厚度；②300mm；③3.5
（r为岔管环缝处半径，t为岔管管壁厚度）。
当难以同时满足上述三项要求时，宜尽量同时满足①、②项的要求。
4）肋板的对接焊缝不应设置在其对称轴线上，焊缝与肋板对称轴线夹角宜大于15°。
5）岔管三端锥管段长度应适当加长，以便在水压试验完成，割去闷头后余留的锥管长度满足岔管体型要求。
（2）岔管瓦片展开。根据钢岔管制造分割方案，绘制瓦片展开图，为各瓦片下料、加工提供依据。
（3）岔管坡口设计原则及坡口设计：
1）根据《气焊、焊条电弧焊、气体保护焊和高能束焊的推荐坡口》（GB/T 985.1—2008）标准的规定，钢岔管对接坡口选用“非对称双V形坡口”；根据《埋弧焊的推荐坡口》（GB/T 985.2—2008），埋弧焊对接坡口主要采用“带钝边的双V形焊缝”。管壁与肋板间的组合焊缝坡口形式也应满足上述规范要求。
2）钢岔管所采用的焊接方法须保证所有焊缝都是焊透的，同一焊缝上坡口形式变化部位均设置过渡区。
3）与闷头连接焊缝，两侧壳板以板厚中心线对齐为准，管壳其余部位焊缝以内壁对齐为准。
3.7.4.3 钢岔管制造关键技术
（1）制造难点：
1）由于国产790MPa级高强钢70mm以上的厚板用于水电站设备是国内首次应用，无此种高强度岔管制造经验可借鉴，给实际生产过程带来了很大的挑战。
2）由于卷板半径较小，最小半径为1600mm，钢板抗拉强度达760～900MPa，因此卷板成型较为困难，特别是瓦片端头部分，在实际卷板过程中存在很大的技术难度。
3）由于月牙板板厚达140mm，板厚较大，钢板强度高，焊接产生变形，将难以校正，因此焊接变形控制要求较高，月牙肋与岔管本体的组合焊缝长9m，焊接量高达800kg，且此部分受力最大，焊接应力极高，焊接工艺不合理极易造成月牙肋将岔管壳板中部拉裂。
4）岔管整体无法运输至工地现场，须分成瓦片或小节运输，现场无弧度纠型设备，运输时须做好瓦片的防变形保护措施。
5）岔管水压试验压力9.06MPa，大体型钢岔管试验压力如此之高在国内罕见，水压试验封头的选用与设计是难点。
6）封头与钢岔管的焊接为500MPa级材料与790MPa级材料对接，且存在单面焊双面成型，焊接难度大。
7）岔管需现场进行整体组装、焊接以及水压试验。现场环境恶劣，大风、大雪天气频繁，特别是岔管水压试验时环境气温低于-18℃，对岔管的焊接、水压试验都造成极大影响。
（2）钻孔法控制厚板切割质量。岔管瓦片及月牙肋均采用数控切割机切割下料、半自动切割机制备坡口，如图3.7.8所示。岔管壳体板厚70mm，月牙肋板板厚140mm。为保证切割质量，数控切割下料前进行PT检查，合格构件的各个角点进行预钻孔，保证岔管构件下料的切割质量。
（3）“五段式”卷制法、立体弧度检测。为保证瓦片卷制成型质量，岔管瓦片采取“五段式”卷板方法进行卷制，并采用立体样板检查弧度，避免因岔管锥度导致样板倾斜带来的测量偏差。
（3）钢材力学性能指标及应力控制标准：
1）钢种：岔管管壁及肋板材料采用国产790MPa级高强度调质钢板。
2）重度：γs=7.85×10-5 N/mm3。
3）弹性模量：Es=2.06×105 N/mm2。
4）泊松比：v s=0.30。
5）线膨胀系数：αs=1.2×10-5℃-1。
6）钢材的力学性能指标。
7）应力控制标准。
应力控制标准在满足钢材抗力限值的同时也应满足明岔管准则，具体见表3.7.14和表3.7.15。
表3.7.14 钢材的抗力限值（允许应力）
注 取焊缝系数φ=0.95。
表3.7.15 明岔管准则允许应力控制标准
注 取焊缝系数φ=0.95。
3.7.4.2 钢岔管制造设计
（1）岔管制造分割原则及分割方案：
1）岔管纵缝不应设置在岔管横断面的水平轴线和铅垂轴线上，与上述轴线圆心夹角应大于10°，且相应弧线距离应大于300mm及10倍管壁厚度。
2）相邻管节的纵缝距离应大于板厚的5倍且不小于300mm；在同一管节上，相邻纵缝间距不应小于500mm。
图3.7.8 790MPa级高强度钢板钻孔法切割
岔管瓦片均用140mm×4000mm卷板机进行卷板，根据瓦片规格情况，下料时对不规则瓦片的长度以及宽度方向留有余量，使瓦片形成规则的扇形，待瓦片卷制完成后方进行余量切割。
瓦片的五段式卷制法和三维立体弧度检查样板分别如图3.7.9和图3.7.10所示。
3）岔管环向焊缝间距不宜小于下列各项之大值：①10倍管壁厚度；②300mm；③3.5
（r为岔管环缝处半径，t为岔管管壁厚度）。
当难以同时满足上述三项要求时，宜尽量同时满足①、②项的要求。
4）肋板的对接焊缝不应设置在其对称轴线上，焊缝与肋板对称轴线夹角宜大于15°。
5）岔管三端锥管段长度应适当加长，以便在水压试验完成，割去闷头后余留的锥管长度满足岔管体型要求。
（2）岔管瓦片展开。根据钢岔管制造分割方案，绘制瓦片展开图，为各瓦片下料、加工提供依据。
（3）岔管坡口设计原则及坡口设计：
1）根据《气焊、焊条电弧焊、气体保护焊和高能束焊的推荐坡口》（GB/T 985.1—2008）标准的规定，钢岔管对接坡口选用“非对称双V形坡口”；根据《埋弧焊的推荐坡口》（GB/T 985.2—2008），埋弧焊对接坡口主要采用“带钝边的双V形焊缝”。管壁与肋板间的组合焊缝坡口形式也应满足上述规范要求。
2）钢岔管所采用的焊接方法须保证所有焊缝都是焊透的，同一焊缝上坡口形式变化部位均设置过渡区。
3）与闷头连接焊缝，两侧壳板以板厚中心线对齐为准，管壳其余部位焊缝以内壁对齐为准。(www.xing528.com)
3.7.4.3 钢岔管制造关键技术
（1）制造难点：
1）由于国产790MPa级高强钢70mm以上的厚板用于水电站设备是国内首次应用，无此种高强度岔管制造经验可借鉴，给实际生产过程带来了很大的挑战。
2）由于卷板半径较小，最小半径为1600mm，钢板抗拉强度达760～900MPa，因此卷板成型较为困难，特别是瓦片端头部分，在实际卷板过程中存在很大的技术难度。
3）由于月牙板板厚达140mm，板厚较大，钢板强度高，焊接产生变形，将难以校正，因此焊接变形控制要求较高，月牙肋与岔管本体的组合焊缝长9m，焊接量高达800kg，且此部分受力最大，焊接应力极高，焊接工艺不合理极易造成月牙肋将岔管壳板中部拉裂。
4）岔管整体无法运输至工地现场，须分成瓦片或小节运输，现场无弧度纠型设备，运输时须做好瓦片的防变形保护措施。
5）岔管水压试验压力9.06MPa，大体型钢岔管试验压力如此之高在国内罕见，水压试验封头的选用与设计是难点。
6）封头与钢岔管的焊接为500MPa级材料与790MPa级材料对接，且存在单面焊双面成型，焊接难度大。
7）岔管需现场进行整体组装、焊接以及水压试验。现场环境恶劣，大风、大雪天气频繁，特别是岔管水压试验时环境气温低于-18℃，对岔管的焊接、水压试验都造成极大影响。
（2）钻孔法控制厚板切割质量。岔管瓦片及月牙肋均采用数控切割机切割下料、半自动切割机制备坡口，如图3.7.8所示。岔管壳体板厚70mm，月牙肋板板厚140mm。为保证切割质量，数控切割下料前进行PT检查，合格构件的各个角点进行预钻孔，保证岔管构件下料的切割质量。
（3）“五段式”卷制法、立体弧度检测。为保证瓦片卷制成型质量，岔管瓦片采取“五段式”卷板方法进行卷制，并采用立体样板检查弧度，避免因岔管锥度导致样板倾斜带来的测量偏差。
图3.7.8 790MPa级高强度钢板钻孔法切割
岔管瓦片均用140mm×4000mm卷板机进行卷板，根据瓦片规格情况，下料时对不规则瓦片的长度以及宽度方向留有余量，使瓦片形成规则的扇形，待瓦片卷制完成后方进行余量切割。
瓦片的五段式卷制法和三维立体弧度检查样板分别如图3.7.9和图3.7.10所示。
图3.7.9 五段式卷制法
图3.7.9 五段式卷制法
图3.7.10 三维立体弧度检查样板
图3.7.10 三维立体弧度检查样板
图3.7.11 焊缝调节卡具
图3.7.11 焊缝调节卡具
图3.7.12 岔管瓦片运输工装示意图
（6）焊接工艺研究的技术路线。国产B780CF牌号高强钢板首次应用于钢岔管制造，根据钢板的性能及成分，焊接工艺评定采用不同的焊材进行焊接试验，选出合适的配套焊材、焊接工艺及焊接工艺参数。
（7）采用Q345R半球形封头取代常用椭圆型封头。水压试验封头形式有椭圆形、过渡锥形和半球形3种。若采用常规椭圆形封头则钢板厚度将超出岔管壳体板厚20mm以上，若采用600MPa级高强钢过渡锥设计则钢板厚度超出岔管壳体板厚30mm以上，水压试验封头设计难度较大。为方便制造并保证封头满足水压试验要求，本工程选用Q345R半球形封头，设计厚度仅超出壳体厚度8mm，完成了2套岔管的水压试验闷头的组装焊接。
（8）封头单面焊双面成型设计。为方便焊接人员进入罐体内部进行封头与岔管最后一条环缝的内侧焊缝焊接，保证焊缝质量，通常会在封头上开一个直径50cm左右的进人孔，待岔管与封头间的焊缝完成、探伤合格后再将进人孔封焊，在罐内施焊的人员常因缺氧而存在较大安全风险。为保证人员安全，取消了封头进人孔设计，最后一条环缝采用单面焊双面成型技术，通过加强焊接质量控制，既保证了封头焊接质量，又消除了安全隐患。
（9）岔管整体组焊质量管理。岔管整体组焊工作在工地进行，过程管理的重点是对岔管整体组焊前的准备工作和焊接过程的质量管理。组焊前的准备工作：组装平台基础须满足岔管整体重量及水压试验的要求；组装支撑须牢固且满足水压试验管节伸缩微移动的要求；地面放样精度须满足岔管设计尺寸及工艺要求；管节组装后的管口圆度、节间间隙及错位、月牙肋板组装后的间隙偏差满足制造工艺要求；通过地面放样尺寸，检查各管节中心线及顶底的平行度；辅助支撑及各管节的定位连接板的焊接须符合制造工艺要求；以上项目检查合格后方可进行焊接工序。
岔管整体焊接阶段质量管理重点工作为焊工的工艺作风管理和严格执行焊接工艺文件。高强钢板焊接工艺评定后制定焊接工艺文件，焊接过程中须全程旁站监理，全程监控每条焊缝的焊接过程，确保焊缝质量。焊接工作人员须经培训合格后持证上岗；焊接环境须采取防风、防雨措施，环境温度须满足焊接工艺文件要求；所使用的焊材及焊材的烘干须满足规范要求；跟踪检查每条焊缝的预热温度、层间温度、焊接顺序、焊接电流、焊接线速度、焊缝清根、焊条保温、焊缝清根后表面探伤，焊后保温时间须符合工艺要求；每条焊缝施焊后100% UT、100% MT以及40%TOFD探伤检查并出具探伤检查报告；控制焊缝探伤发现的超标缺欠的处理，由监理督促制造单位结合焊缝缺欠的性质与部位，编制专项焊缝修复工艺，并报监理审查或技术咨询小组审核，同意后进行缺欠返修处理，监理对焊缝缺欠处理全过程进行跟踪，返修完成后进行探伤检查。岔管组焊阶段，采取全程跟班监控，确保国产高强钢板焊接质量满足要求，所有焊缝一次探伤合格率为99.05%。岔管的主要尺寸符合设计及规范要求，整体外观优良。
（10）钢岔管外形尺寸检测。岔管在预组装和工地拼装焊接结束后对岔管各关键部位的外形尺寸进行了测量检查，驻厂监造、现场监理、岔管安装单位和业主代表进行了现场验收，岔管出厂验收检查尺寸见表3.7.16。
表3.7.16 钢岔管出厂验收尺寸检查记录
图3.7.12 岔管瓦片运输工装示意图
（6）焊接工艺研究的技术路线。国产B780CF牌号高强钢板首次应用于钢岔管制造，根据钢板的性能及成分，焊接工艺评定采用不同的焊材进行焊接试验，选出合适的配套焊材、焊接工艺及焊接工艺参数。
（7）采用Q345R半球形封头取代常用椭圆型封头。水压试验封头形式有椭圆形、过渡锥形和半球形3种。若采用常规椭圆形封头则钢板厚度将超出岔管壳体板厚20mm以上，若采用600MPa级高强钢过渡锥设计则钢板厚度超出岔管壳体板厚30mm以上，水压试验封头设计难度较大。为方便制造并保证封头满足水压试验要求，本工程选用Q345R半球形封头，设计厚度仅超出壳体厚度8mm，完成了2套岔管的水压试验闷头的组装焊接。
（8）封头单面焊双面成型设计。为方便焊接人员进入罐体内部进行封头与岔管最后一条环缝的内侧焊缝焊接，保证焊缝质量，通常会在封头上开一个直径50cm左右的进人孔，待岔管与封头间的焊缝完成、探伤合格后再将进人孔封焊，在罐内施焊的人员常因缺氧而存在较大安全风险。为保证人员安全，取消了封头进人孔设计，最后一条环缝采用单面焊双面成型技术，通过加强焊接质量控制，既保证了封头焊接质量，又消除了安全隐患。
（9）岔管整体组焊质量管理。岔管整体组焊工作在工地进行，过程管理的重点是对岔管整体组焊前的准备工作和焊接过程的质量管理。组焊前的准备工作：组装平台基础须满足岔管整体重量及水压试验的要求；组装支撑须牢固且满足水压试验管节伸缩微移动的要求；地面放样精度须满足岔管设计尺寸及工艺要求；管节组装后的管口圆度、节间间隙及错位、月牙肋板组装后的间隙偏差满足制造工艺要求；通过地面放样尺寸，检查各管节中心线及顶底的平行度；辅助支撑及各管节的定位连接板的焊接须符合制造工艺要求；以上项目检查合格后方可进行焊接工序。
岔管整体焊接阶段质量管理重点工作为焊工的工艺作风管理和严格执行焊接工艺文件。高强钢板焊接工艺评定后制定焊接工艺文件，焊接过程中须全程旁站监理，全程监控每条焊缝的焊接过程，确保焊缝质量。焊接工作人员须经培训合格后持证上岗；焊接环境须采取防风、防雨措施，环境温度须满足焊接工艺文件要求；所使用的焊材及焊材的烘干须满足规范要求；跟踪检查每条焊缝的预热温度、层间温度、焊接顺序、焊接电流、焊接线速度、焊缝清根、焊条保温、焊缝清根后表面探伤，焊后保温时间须符合工艺要求；每条焊缝施焊后100% UT、100% MT以及40%TOFD探伤检查并出具探伤检查报告；控制焊缝探伤发现的超标缺欠的处理，由监理督促制造单位结合焊缝缺欠的性质与部位，编制专项焊缝修复工艺，并报监理审查或技术咨询小组审核，同意后进行缺欠返修处理，监理对焊缝缺欠处理全过程进行跟踪，返修完成后进行探伤检查。岔管组焊阶段，采取全程跟班监控，确保国产高强钢板焊接质量满足要求，所有焊缝一次探伤合格率为99.05%。岔管的主要尺寸符合设计及规范要求，整体外观优良。
（10）钢岔管外形尺寸检测。岔管在预组装和工地拼装焊接结束后对岔管各关键部位的外形尺寸进行了测量检查，驻厂监造、现场监理、岔管安装单位和业主代表进行了现场验收，岔管出厂验收检查尺寸见表3.7.16。
表3.7.16 钢岔管出厂验收尺寸检查记录
（11）钢岔管的焊接质量。岔管焊缝无损检测情况统计见表3.7.17。
表3.7.17 岔管焊缝无损检测情况统计表（每套岔管焊缝总长113214mm）
（11）钢岔管的焊接质量。岔管焊缝无损检测情况统计见表3.7.17。
表3.7.17 岔管焊缝无损检测情况统计表（每套岔管焊缝总长113214mm）
3.7.4.4 钢岔管安装
（1）安装焊接质量控制关键：
1）为保证岔管与相邻管节平顺相接，除按规范要求严格控制钢管管口周长差外，还要求安装单位按照制造单位提交的岔管外形尺寸对相邻管节的坡口进行加工。
2）由于岔管和压力钢管790MPa级高强钢分属不同的生产厂家，钢板化学成分不尽相同，焊前做了专项焊接工艺评定，制订了焊接工艺卡，保证了焊接质量。
3）由于岔管70mm板厚与相邻管节66mm板厚不一致，现场按照相关技术规范要求进行了过渡焊，坡度为1∶4。
4）安装过程中，严格按制定的焊接工艺文件执行，严肃工艺纪律，岔管与相邻管节安装环缝无损检测合格。
（2）安装调整。岔管按首装节的要求对安装里程、管口垂直度、管口中心和管口圆度进行控制，安装岔管前对安装位置进行测量放样，控制点为岔管3个管口的中心位置。
3.7.4.4 钢岔管安装
（1）安装焊接质量控制关键：
1）为保证岔管与相邻管节平顺相接，除按规范要求严格控制钢管管口周长差外，还要求安装单位按照制造单位提交的岔管外形尺寸对相邻管节的坡口进行加工。
2）由于岔管和压力钢管790MPa级高强钢分属不同的生产厂家，钢板化学成分不尽相同，焊前做了专项焊接工艺评定，制订了焊接工艺卡，保证了焊接质量。
3）由于岔管70mm板厚与相邻管节66mm板厚不一致，现场按照相关技术规范要求进行了过渡焊，坡度为1∶4。
4）安装过程中，严格按制定的焊接工艺文件执行，严肃工艺纪律，岔管与相邻管节安装环缝无损检测合格。
（2）安装调整。岔管按首装节的要求对安装里程、管口垂直度、管口中心和管口圆度进行控制，安装岔管前对安装位置进行测量放样，控制点为岔管3个管口的中心位置。
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