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水利水电工程的电站钢管

Dec 19,2025

乐玩专注管道的设计、研发、制造、销售、服务，是西南地区仅有的几家能生产直径三米以上螺旋焊管的企业之一，产品包括螺旋钢管、不锈钢碳钢复合钢管、3PE钢管、涂塑钢管、高频焊管等。今天继续为大家分享管道的相关知识。

压力钢管的组成

水电站压力钢管按铺设方式分为明管（亦称露天钢管）和埋管两大类。埋管又分为；坝内埋管、坝后背管、沟槽埋管、外包混凝土钢管、回填管和隧洞式埋管等。

钢管按位置地形通常分为：上平段、中平段、下平段等。钢管按结构分直管、弯管、渐变管（包括锥管）、钢岔管、伸缩节和弹性垫层管以及加劲环、止推环、阻水环、进人孔等。钢岔管通常只有五种形式：内置式加强月牙肋钢岔管、三梁（四梁）钢岔管、贴边钢岔管、无梁钢岔管、球形钢岔管等。

明管一般还有支承环、支座、镇墩等。支座又可划分为：鞍形支座（墩）、滑动支座、摇动支座和滚动支座等。鞍型支座（墩）、滑动支座建造简单但由于是滑动摩擦、摩阻力大，只适用于直径ф1m左右的明管。摇动支座或滚动支座把滑动摩擦变为滚动摩擦，摩阻力比较小，支座稳定，因此适用于大直径明管，但有时也用于小直径明管。

压力钢管的制造方式

热轧（冷轧）无缝钢管、螺旋焊钢管、直缝焊钢管等主要适用于小型水电站的引水压力钢管，中型、大型水电站的引水压力钢管主要采用钢板进行瓦片或管节制作。瓦片或管节的制作一般采用压力机进行压制成形或采用卷板机进行卷制成形，其中卷板机卷制是水电站目前常用的方法。根据不同的钢板材质来确定的径厚比（亦称D/t值），当径厚比大于一定的数值（相应标准规范确定）时，可采用冷压或冷卷；当径厚比小于一定的数值时，应采用热压或热卷，或压制或卷制后进行热处理退火。

压力钢管制造工艺流程

钢管制作工艺流程见下图。

钢管制作工艺流程框图

原材料进厂检验

包括钢管钢材、焊接材料、防腐材料和连接件等的检验，要求查验每批原材料的发货单、计量单、装箱单、材料合格证书、化验单、图纸或其他有关质量证明文件是否齐全；核对钢板材质证明书上的各项化学成分、力学性能指标是否符合相应材料标准的规定；同时按照材料清单核对材料的品名、规格、数量、尺寸是否正确。

（1）钢板进厂检验

查验《产品的质量保证书》等资料。所有钢板进厂应进行抽样检验。钢板抽样检验项目包括：表面检查，化学成分，金相和断口检查及其力学性能，并按JB/T 4730.3《承压设备无损检测　第3部分超声检测》要求做超声波探伤检查。

经鉴定合格的材料方能验收入库，入库时由物资部门设专人负责，通过质量保证资料及其相关资料核对材料品名、规格、数量、包装以及标记的完整性，并作好记录。对于钢板应按炉批号、钢种、厚度分类堆放，垫离地面，并注意防止灰尘、油脂及酸性有机物等的污染。户外堆放时，架设防雨棚保护，防止腐蚀、污染和变形。

（2）焊接材料检验

焊接钢管的全部焊接材料按“焊接工艺评定试验”实施作出的规格进行购置，其化学成分、力学性能和扩散氢含量等各项指标均应符合国家标准规定，且具有出厂质量证明书；焊条和焊丝的抗拉强度、屈服强度和伸长率等力学性能应与母材相匹配；焊接材料在通过焊接工艺评定试验验证达到标准要求时方能使用；使用时，应按有关规定（如用户要求、设计图和标准规范要求等）逐批对焊接材料进行抽样检验，并将检验成果及产品质量证明书、使用说明书等备档或报送用户技术负责人（如监理工程师）审批后方可使用；焊接材料在存放和运输过程中，应密封防潮。存放于专用的库房内，且库房内的通风良好，室温不应低于5℃，相对湿度不应高于70％，并定时记录室温、相对湿度和焊条、焊剂烘焙记录；用于CO2气体保护焊或MAG焊（MAG焊是指：Ar+CO2两种混合气体、Ar+O2两种混合气体、Ar+CO2+O2三种类型的混合气体的统称）的气体纯度应达到焊接有关标准规定要求。

焊接钢管采用的焊接材料应符合下列规定。

①焊条电弧焊：焊条的品种材质由钢板母材和焊接工艺评定来加以确定，焊条直径通常选取ф3.2～4.0mm。

②CO2气体保护焊：焊丝的品种材质由钢板母材和焊接工艺评定来加以确定，一般采用CO2实心焊丝或CO2药芯（或金属粉芯）焊丝，CO2实心焊丝直径通常选取ф0.8～1.6mm、CO2药芯（或金属粉芯）焊丝直径通常选取ф1.2～2.0mm。

③MAG焊：焊丝的品种材质由钢板母材和焊接工艺评定来加以确定，MAG实心焊丝直径通常选取ф0.8～1.6mm。

④埋弧自动焊：焊丝、焊剂的品种材质由钢板母材和焊接工艺评定来加以确定，埋弧自动焊焊丝通常选取直径ф3.0～6.0mm。

（3）涂装材料检验

涂装材料均由有关部门（如用户）按批准的采购计划（清单）进行采购。采购材料的具体规格型号应符合设计图纸和技术文件要求。涂装材料进厂后，加工厂应按有关部门（如用户）指示进行抽样检验，并将检验成果及产品质量证明书和使用说明书提交给有关部门（如用户）。涂装材料应符合下列规定。

①涂装材料的化学性能、黏结强度和耐久性等应满足施工图纸和技术文件的要求。

②每批到货的涂装材料应附有制造厂的产品质量证明书和使用说明书等资料。其内容应包括特性、配比、使用设备、干硬时间、再涂时间、养护、运输和保管办法等。

③经验收合格的涂装材料应分类放置于加工厂内专设的仓库内，妥善保管，并注意放置部位的安全距离和防火防爆工作。

（4）连接件检验

连接件（如止水盘根、螺栓等）均由加工厂按有关部门（如用户）批准的采购计划（清单）进行采购。连接件的品种和规格应符合施工图纸和技术文件的规定。加工厂应向有关部门（如用户）提交产品质量证明书。

平板下料及制备焊接坡口

（1）钢板矫平　对不平度超标的钢板，可用多辊矫板机（亦称平板机）矫平。由于制作钢管的钢板通常是中厚板，因此多辊矫板机选用5～11辊的设备机型。

（2）展开下料　展开下料的坯料尺寸由零件展开尺寸、工艺变量（伸长或收缩量）和加工余量三部分组成。钢管展开尺寸的确定，可以采用展开图法或展开计算法。使用展开图法又可分为钣金工展开下料和计算机图形展开。

钣金工展开下料对于一般小尺寸的钢管是比较方便的。当确定了钢管的几何尺寸后，利用几何作图的方法，使用盘尺、直尺和圆规等工具即可将钢管的展开尺寸定出。但当钢管的尺寸很大时，采用展开图法就会遇到不少困难，如需要很大的工作平台和大直径的圆规等，尺寸误差较大。

不过亦可以在计算机下进行图形展开，将计算机展开结果拷贝到数控切割机上进行数控下料切割，这样展开精度就很高了。而采用计算机展开法和展开计算法，二者均可避免钣金工展开下料的上述问题，同时也方便制造时划线下料。

首先是正确地确定钢管的几何尺寸和板厚，然后再根据制作时使用钢板的宽度和长度，确定管节纵缝、环缝的拼接错缝位置。在弯卷过程中钢板的外缘受拉伸长，而内缘则受压收缩，对壁厚中心处则认为是不受拉伸也不受压缩的，所以尺寸保持不变。计算采用的长度单位一律以毫米计。目前利用计算机进行展开排料是最为简捷和合适的。

展开计算，往往有很多几何尺寸复杂的管节，如锥管、渐变管、弯管和钢岔管等，为了使计算式表示更显清楚只考虑展开尺寸，而工艺变量（伸长或收缩量）和加工余量在实际具体计算时，将公式计算结果（展开尺寸）再加上工艺变量（伸长或收缩量）和加工余量即可。

由于水电站引水压力钢管，通常钢管内径Dn与壁厚δ之比Dn/δ≥33时，属于薄壁容器。因此下料展开计算公式均按薄壁容器考虑。

弯管展开计算时，在知道了弯管轮廓尺寸和壁厚之后。弯管的展开计算，首先应确定组成弯管的梯形管节数。组成弯管的梯形节数分得越多，制成的弯管愈接近于圆弧曲线，但接缝过多则使加工工作量加大和管壁焊缝受力状况不利。反之梯形管节数分得过少，则制成的弯管折角明显，对减小水头损失和受力状况都不利。故应按弯管的实际尺寸、转弯角度ε和转弯半径的大小、妥善考虑。一般取等分角ω为5°～7°，并使梯形管节Ⅰ中最小长度L1不小于200mm，梯形管节Ⅱ的最小长度不小于300mm，通常的做法是把管节Ⅰ延长到直管节中去。梯形管节的纵向焊缝应避开Ⅰ的位置。梯形管节展开计算点的间隔，一般在周长上取100～150mm。

（3）焊接坡口制备

①直管下料及焊接坡口制备。将钢板（不平度超标的钢板，可用多辊矫板机矫平后）平放于下料平台上，利用经过校验的钢盘尺进行划线，钢板划线将满足下表的规定。钢板切割及焊接坡口制备均采用数控切割机或半自动切割机切割，切割过程中注意监控切割机行走轨迹，控制火焰大小和氧气纯度，以保证切割质量。对低碳钢和低合金结构钢，可只将焊接坡口的毛刺、滴挂、缺口和表面的氧化皮磨掉。而对高强钢还要用刨床（如刨边机）、铣床或砂轮将其淬硬层去掉。根据钢管直径大小和钢板长度采用整体（小直径钢管）管节或分瓣（大直径钢管）瓦片下料，灌浆孔可采用摇臂钻钻孔。

②弯管、渐变管、钢岔管、加劲环、阻水环下料及焊接坡口制备。所有的弯管、渐变管、钢岔管均将钢板（不平度超标的钢板，可用多辊矫板机矫平后）平放于下料平台上，可采用编好排料下料数据的软盘输入数控切割机下料。或用半自动切割机按放样尺寸进行切割下料。当半自动切割机装上地规，可对圆弧下料和制备焊接坡口，亦可结合样板和划线用半自动切割机切割下料。

用改制的半自动切割机（即将2个前轮拆下装换上1个万向轮和2个割口导向靠轮，而将后双驱动轮改为靠割口侧单边偏心驱动），来切割曲线焊接坡口。对低碳钢和低合金结构钢，可只将焊接坡口的毛刺、滴挂、熔渣、缺口和表面的氧化皮磨掉。而对高强钢还得用砂轮将其淬硬层去掉。加劲环与管壁的组装间隙不大于3mm时，即曲率半径大时，可采用加劲环内外半径一次切割。否则，加劲环的内外半径分两次切割，以提高加劲环与钢管组装质量。