水利工程压力钢管施工技术研究

摘要：本文深入探讨了水利工程中压力钢管的施工技术与防腐检测，重点分析了压力钢管的材料选择、焊接技术、制作流程以及防腐处理的关键参数。文章首先概述了压力钢管的功能和分类，随后详细讨论了焊接工艺的质量控制措施，包括焊接参数的精确控制和焊缝的无损检测。在钢管制作方面，文章强调了尺寸控制和防腐前表面处理的重要性。此外，还探讨了防腐涂料的应用和检测方法，以及水压试验在验证管道性能中的作用。本文的研究为水利工程中压力钢管的施工提供了科学的技术指导和质量保证。

关键词：压力钢管；焊接技术；防腐处理；水压试验

引言

在水利工程建设中，压力钢管作为输送水的关键结构，其施工技术和防腐处理的质量直接关系到工程的安全性和使用寿命。本文旨在综合分析压力钢管的施工技术要点，包括焊接、制作流程和防腐检测，以及水压试验的重要性，以期为水利工程提供可靠的施工参考和质量保障。

一、压力钢管概述

压力钢管是水利工程中用于输送水的关键结构，主要承担将水库或调压室的水输送至水轮机的任务。根据《特种设备安全监察条例》，压力管道被定义为最高工作压力等于或超过0.1MPa的气体、液体介质的管状设备，而水工压力管道则特指在水电站或泵站中承受较大水头压力的管道。这类管道不仅承受静态水压力，还要承受动水压力的冲击，如水击和水锤压力，因此对其材料、设计和加工工艺有严格要求。水工压力钢管的技术难度和规模通常由其内径和水头压力的乘积HD值来衡量，依据《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000，压力钢管按HD值分为小型、中型、大型和超大型。本项目采用Q235B和Q355C两种材质钢材，前者为普通碳素钢，后者为低合金钢，均具有良好的力学性能和焊接工艺性能。

二、施工技术与流程

2.1 焊接技术与质量控制

焊接技术在压力钢管施工中扮演着至关重要的角色。本项目中，压力管道的焊接主要采用手工电弧焊（如图1所示）、埋弧自动焊（如图2所示）和CO2气体保护焊（如图3所示）等方法。这些焊接方式各有特点：手工电弧焊操作灵活，适用于各种位置的焊接；埋弧自动焊则因其高效率和良好的焊接质量而被广泛应用于直缝焊接；CO2气体保护焊则以其稳定的电弧和较低的氧气吸收率，适合于低碳钢和低合金钢的焊接。焊接过程中，必须严格控制焊接参数，如电流、电压、焊接速度等，以确保焊缝的质量。此外，焊接材料的选择也至关重要，包括焊条、焊丝和保护气体等，它们直接影响焊缝的机械性能和抗腐蚀能力。

焊接工艺需要根据具体的材料和结构特点制定，以确保焊接过程的科学性和合理性。合格的焊工必须持有相应的资格证书，并经过专业的培训，以保证其焊接技能和操作规范性。焊接材料必须符合国家标准，以确保焊缝的质量和性能。最后，无损检测技术如超声波探伤、射线探伤等，被用来检测焊缝内部的缺陷，确保焊接接头的完整性和可靠性。在焊接质量控制方面，首先要求焊工在施焊完毕后清理熔渣和飞溅，进行自检，然后由检验员进行复检，确保焊缝表面无裂纹、气孔、咬边、弧坑和焊瘤等缺陷。对于焊缝外形尺寸，如焊缝宽度、高度等，使用焊接检验卡尺进行检查，以确保焊缝的几何尺寸符合设计要求。咬边深度和焊缝的错边量也需要用钢直尺进行测量，确保焊缝与母材的平滑过渡。T形角焊缝的焊脚尺寸应符合技术标准和设计图样要求，外形应平滑过渡。

2.2 钢管制作流程

钢管制作是水利工程压力钢管施工中的重要环节，直接影响着工程的质量和进度。本项目中，焊接直缝管的制作流程严格遵循设计要求和行业标准。首先，进行钢板的进场检查，包括外观、尺寸和超声波抽检，确保材料符合质量标准。接着，进行钢板材料的力学性能抽样检验，以评定其焊接工艺。制作过程中，对钢管节的尺寸进行严格控制，包括圆度、周长和错口等，以保证管道的精确度和稳定性。钢管整体安装时，还需控制高程、轴线和里程错口等指标，确保管道安装的准确性。焊接完成后，对焊缝进行外观及无损检测，以确保焊接质量。最后，进行防腐处理，以提高钢管的耐久性。

螺旋焊接管的制作流程同样至关重要，它以带钢卷板为原材料，通过常温挤压成型，并采用自动双丝双面埋弧焊工艺进行焊接。在制作过程中，首先对钢带的宽度、对接焊缝位置、圆度等进行严格控制，以满足行业标准和设计要求。外焊缝余高和内焊缝余高也有明确的控制标准，以确保焊缝与管体平滑过渡。每根钢管都需要进行静水压试验，以验证管壁应力是否达到规定值。单节钢管的长度一般为6-12米，根据安装条件确定。出厂前，厂家需提供包括板材、焊接材料、防腐材料等的质量证明书，以及焊缝无损检测报告和焊工、无损检测人员、防腐作业人员的资格证书复印件。

2.3 水压试验与验证

水压试验是验证压力钢管设计、施工质量和整体稳定性的关键步骤，它确保了管道系统在运行中的安全性和可靠性。根据《给水排水管道工程施工及验收规范》GB 50268-2008和《水利水电工程压力钢管制造安装及验收规范》SL432、DL/T5017等标准，水压试验通常在管道安装完成后进行。试验过程中，采用水作为介质，对已安装的钢管道进行充灌，利用设计加工的封头、封板等封闭管道口，然后使用打压设备进行注水加压、保压和卸压操作。这一流程检验了在规定压力值下管道是否会发生结构破坏或是否满足规范允许的渗漏水要求，从而验证了管道的强度和严密性。

三、防腐检测

3.1 防腐参数指标与表面预处理

在水利工程中，压力钢管的防腐工作至关重要，其主要参数指标包括表面预处理的光洁度、粗糙度和清洁度，以及漆膜的厚度和附着力。表面预处理主要采用喷砂除锈的方式，以达到国际标准Sa系列的清洁度要求。具体来说，钢管内壁需达到Sa2.5级，以确保环氧涂料的有效附着；钢管外壁则根据是明管还是埋管，分别达到Sa1级或Sa2.5级。对于埋管，还特别采用环氧煤沥青加上玻璃纤维布的组合，以增强防腐效果。表面粗糙度的控制则通过Rz值（10点平均值）来实现，一般控制在40-70微米范围内，以确保涂层的附着力。

3.2 防腐涂料应用与检测方法

防腐涂料的应用是确保压力钢管耐久性的重要环节。根据《水工金属结构防腐蚀规范》SL 105-2007和设计要求，钢管内壁采用厚浆型环氧涂料，要求涂层总干膜厚度大于800微米。明钢管外壁则采用环氧富锌漆、环氧云铁漆和聚氨酯漆的组合，总干膜厚度要求大于300微米。埋地钢管外壁则采用环氧煤沥青涂料，配合玻璃纤维布，形成加强防腐层，干膜厚度不小于400微米。清洁度和粗糙度的检测方法包括对比法和测量法，其中清洁度参照国家标准GBT8923.1-2011进行目视评定，而粗糙度则通过样板对比（如图4所示）或粗糙度检测仪（如图5所示）进行测量。

四、结语

通过对水利工程中压力钢管施工技术的深入分析，可以看出，严格的质量控制和科学的防腐处理对于确保管道的安全性和耐久性至关重要。焊接技术、精确的尺寸控制、细致的表面预处理以及严格的防腐涂料应用，共同构成了压力钢管施工的核心内容。水压试验作为验证管道性能的重要环节，为管道的安全运行提供了最终保障。这些技术和措施的应用，不仅提高了工程质量，也为水利工程的可持续发展提供了坚实的基础。

参考文献

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作者简介；武云龙（1995年生），男，汉族，云南曲靖人，大专，职称：助理工程师，研究方向：水利水电工程施工技术。