浅谈电站压力钢管水压试验

范千胜

摘要：本文通过对该水电站压力钢管的水压试验及应力应变检测过程进行分析，表述了该电站压力钢管水压试验的方法及应力应变检测的过程，印证了试验结果达到了设计的预期效果。

关键词：压力钢管  水压试验  岔管  焊接质量 

参考文献：

   《水利工程压力钢管制造安装及验收规范》（SL432-2008）

   《水利水电工程压力钢管制造安装及验收规范》(GB50766-2012)

一、工程概况

    1.新疆某电站工程由拦河坝、泄洪洞、排沙洞、发电引水系统、引水洞和电站、过鱼建筑物、生态放水建筑物组成。电站为日调节，电站根据电力系统要求在系统中调峰运行。电站安装4台单机额定功率为80MW的立轴混流式水轮发电机组，总装机容量320MW。

    2.该电站发电引水洞内压力钢管采用一洞四机联合供水布置，在发电引水洞内位置布置有钢岔管1套，此岔管设计要求需进行洞内水压试验，最高试验压力为5.45MPa。此套岔管为对称“Y”型月牙肋岔管，上游进口内直径5.9m，下游出口直径为4.1m，岔管均采用上海宝钢B780CF板材制作，板厚为66mm，其中月牙肋板厚度为130mm，岔管水压试验已于2021年4月完成。

二、岔管水压试验前准备

    1.试验场地布置：

    本次岔管水压试验采用岔管带部分二级支管进行整体水压试验，在洞内安装作业面进行。因岔管体积较大，注满水后重量大，为满足水压试验时洞内底板能够承载其重量，在岔管安装作业面洞内开挖时在岔管底部开挖位置浇筑混凝土垫层，并预埋了基础板，以便洞内底板作业面能够承载整个岔管水压试验的重量，使岔管水压试验在混凝土垫层上完成。

水压试验场地基础板布置示意图

2.闷头设置及焊缝焊接：

    岔管进口端、出口端的支管直管端头在制造过程中均已预留闷头连接段，对于管节口与闷头大小不同的情况，使用同材质的钢材制作过渡锥管，其焊接均按照SL432-2008《水利工程压力钢管制造安装及验收规范》的要求进行，确保闷头、变径锥管连接的可靠性，并使用加强筋板将其连接加固，保证在高压力的情况下变径锥管不发生任何超标变形，闷头及变径锥管连接的纵缝、环缝均采用UT100%进行检测，焊缝T形接头进行TOFD抽检，抽检比例按规范执行，保证焊缝的焊接质量。水压试验范围内的所有焊缝均按一类焊缝要求进行焊接、检验，且均按照《钢岔管焊接作业指导书》中要求执行。

岔管整体水压试验范围

3.进人孔预留位置、焊接及加固方式：

    在变径锥管左中心线偏上位置预留直径500mm进人孔，以便进行岔管水压试验的最后一条闭合焊缝的焊接。岔管其余焊缝焊接、检验完毕后进行进人孔的封堵及焊接，焊接采用单面焊双面成型焊接方法，在变径锥管外壁进人孔处将最终封堵焊缝焊接，采用劲板进行补强（劲板间距为300mm）。

    4.试验前技术准备工作：

    水压试验前进行了技术方案的编制并报审，批复后进行并对相关人员进行了水压试验前的技术、安全交底，明确了水压试验技术要求、操作步骤、人员分工、安全注意事项等。

    5.检测仪表布置：

   （1）.压力表、阀门及试验设备布置：在3个闷头上端共布置3块压力表，压力表等级不低于0.5级，压力表的量程不超过试验压力的1.5倍（5.45×1.5=8.175MPa，采用量程为8.175MPa以内的压力表即可，试验现场使用6MPa压力表），压力表在使用前进行检验，确保数据精准。

    在主管封堵闷头顶部设置补、排气管/阀，通过布置连通管将岔管最高处的位置连接到补、排气管上，充水时将管道内最高处的空气排出。在主管封堵闷头上设置充水管/阀及一套排水管/阀，并在压水泵的管路上设置逆止阀，不得使用排水阀代替逆止阀，并在一个支管的连接段钢管上最低处设置一个排水阀。

   (2).试验过程以百分表进行岔管的整体位移/变形观测，并根据试验进程填写变形观测记录表。变形观测点着重放在岔管分叉区、折角区和月牙肋板区域，在每个观测区的圆口断面上布置测点，在试验时每级加压后，静置3-5分钟进行压力表及百分表的观测、读数并记录，次数为6次。

三、水压试验过程

    1.充水

   (1).用水泵由充水管口向岔管注水（此时打开排气管阀门，关闭排水阀），注水量控制在20m3/h以内，直至排气阀连续溢水且水流中不带气泡，然后关闭水泵、排气阀，记录压力表读数，检查闷头连接处确定无渗漏水现象。

    (2).充水1h后，记录各压力表读数，全面检查岔管、变径锥管和闷头连接焊缝等有无社漏水现象，全面检查岔管的支撑结构有无变形或位移等异常情况，检查水温，并做好记录。

    (3).加压前，应逐步将岔管内注水，将管内的气体排尽后才能进行加压试验。

     2.正式加压

    用加压泵向管内缓慢均匀的加压至设计压力80%时，稳压30min，记录各压力表读数，全面检查岔管、变径锥管和闷头连接焊缝等有无渗漏水情况，全面检查岔管的支撑结构有无变形或位移等异常情况，做好记录；加压分级进行，每加压一级稳压30min，加压至工作压力时，稳压30min，记录各压力表读数，全面检查岔管、过渡段和闷头连接焊缝等处有无渗漏水情况，全面检查岔管的支撑结构有无变形或位移等异常情况，并做好记录；加压至水压试验最高值时，稳压60min，记录各压力表读数，并检查各部位有无异常情况。

水压试验加压过程中控制数据表

序号	升压范围（MPa）	保压时间（min）	备注
1	0—1	60	观测、记录
2	1—2	30	观测、记录
3	2—3	30	观测、记录
4	3—4	30	至工作压力80%，检查有无渗漏，观测管体变形量
5	4—5	30	至工作压力，检查有无渗漏，观测管体变形量
6	5—4.5	60	至最高压力，检查有无渗漏，观测管体变形量

3.水压试验合格标准及试验数据

   (1).岔管管壁和焊缝没有水的渗漏痕迹（采用注压水温较高可能会出现水汽凝结在管外壁情况，注意区分）；

   (2).岔管金属材料无明显塑性变形。

   (3).此次水压试验按照要求逐级进行加压，至最高试验压力后，3个闷头上的压力表读数分别为：1#压力表5.45MPa、2#压力表5.45MPa、3#压力表5.45MPa。

    通过水压试验能够进一步验证钢岔管结构整体安全性，并消减钢岔管在焊接过程中的附加压力、焊接残余应力及不连续部位的峰值应力，其结构强度符合设计规范要求，为岔管长期安全运行提供了可靠的保证。