预应力钢套筒管管件制作工艺研制

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1、1预应力钢筒混凝土管管件制作工艺管道公司 梁风君 冷 东摘 要针对哈尔滨磨盘山市政引水工程的有关招标要求，对管件的设计和整个制作工艺进行了仔细研究，通过实际施工现圆满完成了预定管件的制作任务。关键词 预应力 钢筒管 管件 工艺我公司承揽的哈尔滨磨盘山城市供水工程，部分施工任务为 1400 钢套筒管管件制作。 从管件设计到制作在公司均属首次。下面就管件施工制作的具体工艺研究探讨如下。1 管件的设计哈尔滨 PCCP 管网项目部承担的 1400 钢套筒管管件制作的总数量为 84 件，其中钢承 口 17 件，钢插口 20 件，11.25 度弯头 7 件，22.5 度弯头 17 件，30 度弯头 15

2、件，45 度弯 头 6 件，60 度弯头 2 件。因此在设计上可分为三类，一类是钢承口管件的设计，第二类是 钢插口管件的设计，第三类是钢弯头的设计。 1.1 设计准则 管件的设计准则是依据投标文件要求，按照国际标准 ANSI/AWWAC304，ANSI/AWWAC301 及国家标准 S30624 的有关要求进行设计，钢制直管段(即钢承口、钢插口)在设计上还必须 保证实现与钢管的正常尺寸连接，钢弯头的设计则须保证弯头有较合理的转弯半径。 1.1.1 设计参数 钢制直管段的工程直径为 1420mm，有效长度为 1500mm，承受内压 0.6MPa，管件接 口采用双胶圈承插接口，钢弯头的工程直径为

3、1400mm，转弯半径为 950mm，承受内压 0.6MPa，管件接口采用双胶圈承插接口，管件承受的外荷载为土荷载与附加荷载，土荷载 按管顶覆土厚度不小于 1500mm（具体管件的覆盖厚度见标书的具体要求） ，沟槽开挖宽度 按 3000mm 计算，附加荷载按 10kPa 计算，管件输送的介质为浊度小于 1.0NTU,水温 2 3，PH=6.58.5，余氯 0.051.0ppm 的生活饮用水。 1.1.2 具体设计要求 1.1.2.1 管件制作采用的钢板材质为 Q235，卷筒板与连接法兰板厚度为 14mm，承口板与加 强筋板厚度为 8mm，插口板为 19mm 的特制异型钢板，承插口板由专用设备加

4、工提供，焊条 型号为 E4303，牌号为 J422。 水卫生级无毒环氧瓷漆(H88-)，钢制直管段的外部须作 30mm 厚的水泥砂浆保护层防腐， 水泥采用 425 低碱硅酸盐水泥，砂子采用经筛分粗颗粒不大于 3mm 的中砂，拌合用水须满 足有关标准规范要求。 1.1.2.3 钢弯头承插口工作面外露部分须作无毒防腐，防腐材料采用环保型饮用水卫生级 无毒环氧瓷漆(H88-)，其余部分均须作水泥砂浆保护层防腐，防腐层厚度及材料要求同 钢制直管段。 1.1.2.4 管件作砂浆防腐前为提高砂浆与钢板的粘结能力必须在钢板上焊接钢丝网，钢丝 网材质为 Q235，钢丝直径 4mm，网格采用 50mm100mm

5、，钢丝网片状尺寸根据管件具体部 位在制作时确定，钢丝网与钢板间须采用 12mm 短钢筋沿管件周向与轴向间断焊接在钢板上， 以便于将钢丝网托起形成所须的砂浆保护层，短钢筋材质采用 Q235，尺寸为 12100mm，轴向与周向的间隔间距为 250mm。2 管件的制作22.1 技术资料 2.1.1 施工图纸 管件的施工图纸共三类，即钢承口、钢插口、钢弯头。 2.1.2 引用的标准 GB700 碳素结构钢； GB/T14684 建筑用砂；GB175 硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥； JGJ63 混凝土拌合用水；DL5017 压力钢管制造安装及验收规范；GB5117 碳钢焊条； GB8923 涂装前钢材表面

6、的锈蚀等级和除锈等级；GB11345 钢焊缝手工超声波探伤方法与结 果。 2.2 管件制作工艺流程图（见图 1）图 1 管件制作工艺流程图 2.3 生产工艺要求 2.3.1 原材料 2.3.1.1 管件制作用的钢板必须符合有关标准的规定 ，钢板材质为 Q235 ，钢板表面不得 有气泡、结疤、拉裂、裂纹、折叠、夹杂和压入的氧化皮，钢板不得有分层现象，钢板表 面的缺陷不许补焊和堵塞，应采用凿子或砂轮清理，清理处平缓无棱角，清理深度不得超 过钢板厚度负偏差范围，钢板的厚度偏差须控制在 140.8 mm 以内，钢板采购时必须有出 厂质量证明书，否则须进行二次检验。 2.3.1.2 承插口圈采用专用设备

7、制造，制作承插口圈的钢板材质须符合上述规定，承插口 圈入厂后须对其尺寸、形状、外观进行检验，控制其椭圆度为 3mm 以内，焊缝外观必须平 整光滑无缺陷，工作面尺寸偏差控制在 15031mm 以内，端面倾斜控制在 5mm 以内。 2.3.1.3 钢丝网必须符合图纸设计规范要求，不得代用，网格偏差控制在1mm 以内，网 格焊点须牢固可靠。 2.3.1.4 垫筋材质采用 Q235，保证入场钢筋质量符合有关规定。 2.3.1.5 砂料材质须清洁、坚硬，级配良好，质量技术要求须符合 GB14684 的有关规定。 2.3.1.6 水泥采用标号不低于 425 的普通硅酸盐水泥，碱含量不得大于 0.6%，3C

8、aOAl2O3 含量不得大于 8%。其他技术指标须符合 GB175 的有关规定。 2.3.1.7 拌和用水 PH 值须大于 6.5，氯离子含量须小于 100mg/l，硫酸根离子含量小于 350 mg/l，其他技术指标须满足 JGJ63 的有关规定。垫筋下料出厂标识搅 拌钢丝网下料半成品检验标识焊接成型法兰对接断节对接预卷成型砂、水泥水上料插口圈钢板下料放样承口圈涂层防腐除 锈配 漆水养护砂浆防腐焊 网32.3.1.8 防腐用涂料采用专用 IPN8710-2B 无毒环氧瓷漆，油漆质量必须符合有关标准要求， 油漆出厂须有质量合格证明书，与油漆配套的稀释剂、固化剂也必须符合有关标准的规定。2.3.2

9、钢管件制作 2.3.2.1 钢板放样下料 钢板下料样板须按 32 等分进行划分，钢板划线极限偏差应控制在如下范围：长度与宽 度偏差1mm，对角线相对差为 2mm,对应边相对差 1mm,矢高（曲线部分）0.5mm。钢板划 线后需对钢管分段、分节、分块做好标记。 钢板下料切割可采用自动、半自动切割机进行切割，并对切割面的熔渣、毛刺进行处 理，切割坡口为 45 度 V 型坡口。 2.3.2.2 卷制成型 钢板卷制方向应与钢板压延方向相一致，钢板采取卷板机冷卷工艺，卷板时不许锤击 钢板，卷板过程中须随时采用弧形样板进行校正，样板弧长为 750mm,检查间隙控制在 1.5mm 以内，卷板对圆点焊时应控制

10、管端面倾斜度小于 2mm，卷板对圆后其周长偏差（实测 周长与设计周长）控制在4.5mm 以内。 2.3.2.3 断节、法兰对接 相邻断节对接时控制对口间隙小于 5mm,对接时必须避免十字焊缝的出现，相邻断节对 口处周长差须小于 8mm，环缝对口错边量的极限偏差须小于 3mm。法兰与断节对接时必须对 中找正，控制法兰端面平面度小于 5mm,法兰与断节和承插口对接时控制接口间隙小于 3mm。 2.3.2.4 焊接成型 施焊前，应将坡口及其两侧 1020mm 范围内的铁锈、熔渣、油垢、水迹等清理干净， 焊条应采取烘干工艺，焊丝应清除铁锈、油污，焊缝焊接时须在坡口上引弧、熄弧，严禁 在母材上引弧，多层

11、焊的层间接头应错开，对于对接时工卡具的拆除严禁采用锤击，须采 用气刨或火焊进行清除，严禁损伤母材，并用砂轮对切除痕迹进行打磨，双面焊接工艺必 须采用碳弧气刨进行背面清根，然后进行焊接，对于对口间隙超差但长度不大于焊缝总长 的 15%时的焊缝允许在坡口侧进行堆焊处理，但严禁进行金属填充。焊接过程中须随时检 查承插口工作面变形情况，控制焊接变形，焊接人员必须持证上岗，保证焊接质量。 2.3.2.5 半成品检验标识 焊接成型的管件必须进行检验才能转入下道工序，检验内容包括尺寸、形状检验与焊 缝检验。检查管件承插口工作面直径尺寸控制在 15031mm（承口为+1，插口为-1）工作 面处的椭圆度控制在

12、3mm 以内，端面倾斜控制在 5mm 以内，管件直管断尾部控制其外径为 14204mm，该处椭圆度控制在 5mm 以内。焊接成型的焊缝须进行外观检验与无损检验，焊 缝外观检验按有关标准执行，焊缝无损检验按标书有关要求射线作 10%，超声波作 50%，无 损探伤须在焊缝焊接完成后 24 小时内进行。发现焊接缺陷须查找原因，制定措施进行修补， 内部缺陷采用气刨将缺陷处刨开，并打磨光滑然后进行补焊处理，缺陷处理后仍须按前述 进行检验。检验合格的弯头管件必须于插口外侧密封槽顶部用钢印做好度数的标记。 2.3.2.6 焊网 焊网前采用切断机进行垫筋下料，然后将垫筋点焊到管件须作水泥砂浆防腐的部位， 垫筋

13、位置尺寸沿轴向与周向控制在 250250mm，封头处可根据实际情况作适当调整，垫筋 焊接采取分段点焊方式。钢丝网须根据管件具体结构尺寸用铁剪子进行下料，然后弯曲到 需要的形状尺寸采用垫筋支撑进行焊接，弯头拐点处钢丝网须做出相同形状，以便焊接， 钢丝网焊接须保证牢固可靠。 2.3.3水泥砂浆制备4水泥砂浆采用的原材料须符合上述要求，配制砂浆用砂必须采用 1010mm 的筛子进行 筛分，砂浆配合比例为：水泥：砂=1：1.5，并保持尽可能低的水灰比以便稠度适宜，便于 操作，砂浆设计强度为 C30，砂浆可采取人工拌制或机械拌制方式，但必须保证搅拌充分 均匀，塑性适当，砂浆须现搅现用，搅拌后砂浆停放时间

14、不得超过 45 分钟。 2.3.4砂浆防腐 管件的砂浆防腐采取人工涂抹工艺，根据标书的要求砂浆的厚度须控制在 30mm,并保 证钢丝网位于砂浆的中间部位，首先对管件的内表面的下侧（超半径部分）进行抹制，然 后对管件的外表面上侧进行抹制，抹制时分两次进行施工，然后进入自然或蒸汽养护，待 砂浆强度达到设计强度的 70%时采用吊车翻转，进行另一面的抹制。对于管件的外表面施 工时在保证厚度的情况下可做成麻面，对于管件内表面则必须用水泥净浆进行盖面处理， 保证管件内表面平整光滑， ，满足标书质量要求，施工时对承插口管件其尾部的内外侧须留 出 50mm 不作砂浆防腐。 2.3.5水养护 做完砂浆防腐的管件

15、必须及时进行二次养护，养护方式采取人工浇水的方式，但应禁 止浇水过量，水养护时间为一周。 2.3.6除锈 管件外露的钢铁表面在防腐前必须进行除锈，除锈的方式采取磨光机打磨的方式，首 先对其表面的油污、砂浆颗粒进行人工清理，去除浮浆，然后用磨光机进行打磨，打磨后 的表面光洁度应达到 Ra4070m，对插口工作面槽部必须精心处理，不得有浮渣、颗粒 存在，除锈后应对钢板表面用压缩空气吹净，雨天或空气相对湿度超过 85%，环境气温低 于 5 度时不得进行除锈。 2.3.7涂层防腐 除锈后的钢材表面宜在 4 小时内进行涂装，晴天和正常大气条件下最长不得超过 24 小 时，否则须重新进行除锈，涂料须现用现

16、配，稀释剂与固化剂的使用必须严格按涂料的出 厂使用说明进行，涂装程序为先涂刷一遍底漆，漆膜厚度控制在 100m，待底漆干燥后 （时间为 2030 分钟）再涂刷一遍面漆，漆膜厚度控制在 100m，对承插口管件其尾部 内外侧 50mm 以内的钢材表面不必进行涂层防腐，雨天或空气相对湿度超过 85%，环境气温 低于 10 度时均不得进行涂层防腐。涂装过程中须保证涂层无皱皮、气泡、流挂、漏涂等现 象，漆膜外观应光滑，颜色一致，漆膜厚度须用专用的仪器进行检查。 2.3.8标识出厂 管件作完涂层防腐后即进入了出厂阶段，出厂前应对管件按批量的 2%抽检作出厂检验， 检验内容有外观尺寸形状检验，防腐涂层检查，砂浆强度检查及砂浆外观完好检查，并做 好焊缝检验资料的归档工作。管件标识须注明管件的生产厂家、生产时间、规格型号等。3 结束语2004 年 9 月，我公司圆满完成了合同要求的 84 件管件的制作任务，达到了业主与监 理要求的标准，其中一标段施工单位的 53 件管件均已投入安装，并实现一次性安