某水電站岔管采用“一分為二”的月牙肋形式，岔管鋼材采用07MnMoVR調(diào)質(zhì)鋼或Q500CF-C級(jí)低焊接裂紋敏感性高強(qiáng)度鋼。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，鋼岔管出廠交付使用時(shí)應(yīng)按相關(guān)要求進(jìn)行水壓試驗(yàn)。

由于岔管的板厚大、結(jié)構(gòu)剛性拘束大，焊接時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的焊接殘余應(yīng)力。為檢驗(yàn)鋼岔管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，驗(yàn)證鋼岔管焊接接頭性能的可靠性，并確定通過(guò)水壓試驗(yàn)部分消除鋼岔管焊接殘余應(yīng)力的實(shí)際情況，在岔管水壓實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，同時(shí)對(duì)其進(jìn)行應(yīng)力測(cè)試。

岔管檢測(cè)點(diǎn)布置及安裝

共18個(gè)測(cè)點(diǎn)，其中，管壁2*8點(diǎn)，肋板2點(diǎn)。布置方式：內(nèi)側(cè)點(diǎn)環(huán)向布置，外側(cè)點(diǎn)橫向布置，相對(duì)應(yīng)的測(cè)點(diǎn)呈垂直方向。

根據(jù)該水電站鋼岔管壓水試驗(yàn)技術(shù)要求，本試驗(yàn)采用電阻應(yīng)變片檢測(cè)鋼板在壓水過(guò)程中的應(yīng)力變化，采用電阻應(yīng)變儀采集應(yīng)變。

鋼岔管水壓試驗(yàn)

試驗(yàn)壓力

岔管水壓試驗(yàn)*大壓力2.1MPa。試驗(yàn)壓力分為如下四個(gè)階段：P₁=0.8MPa，P₂=1.2MPa，P₃=1.7MPa、P₄=2.1MPa。岔管水壓試驗(yàn)的加壓速度為不大于0.05MPa/min。

試驗(yàn)步驟

1. 首先向岔管內(nèi)充水，直至水從排氣管溢出，岔管充水工作即告結(jié)束。

2. 用壓力泵向岔管內(nèi)分級(jí)加壓，順序加壓至預(yù)定級(jí)別壓力后，停止加壓，穩(wěn)壓30min，并對(duì)岔管進(jìn)行應(yīng)力測(cè)試。

3. 加壓至*大工作壓力1.7MPa時(shí)，關(guān)閉加壓泵的進(jìn)水閥門(mén)，維持壓力30min。壓力表指示的壓力應(yīng)保持穩(wěn)定，不應(yīng)有指針顫動(dòng)現(xiàn)象，測(cè)試應(yīng)力、應(yīng)變，并對(duì)岔管進(jìn)行認(rèn)真檢查，用木錘敲擊管壁及焊縫，檢查焊縫情況。

4. 若步驟3正常，則繼續(xù)加壓至p₄，關(guān)閉加壓泵的進(jìn)水閥門(mén)，維持壓力30min，壓力表指示的壓力應(yīng)無(wú)變動(dòng)。測(cè)應(yīng)力、應(yīng)變。然后將壓力再回降至P₃，并在維持此壓力的情況下，對(duì)岔管進(jìn)行詳細(xì)檢查。

5. 完成步驟4且壓力正常，開(kāi)始逐級(jí)減壓，各級(jí)穩(wěn)壓30min，對(duì)岔管進(jìn)行應(yīng)力測(cè)試。

6. 岔管水壓試驗(yàn)按照規(guī)定的程序完成后，應(yīng)隨即通過(guò)增壓系統(tǒng)的溢流控制閥將系統(tǒng)外壓力卸至鋼管內(nèi)水的自重壓力；在確認(rèn)管段上端的排氣閥門(mén)打開(kāi)后。方可進(jìn)行鋼管內(nèi)水的排放作業(yè)。

水壓試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果及分析

測(cè)試結(jié)果

表1所示為鋼岔管外側(cè)測(cè)點(diǎn)應(yīng)力觀測(cè)結(jié)果。因現(xiàn)場(chǎng)條件復(fù)雜，觀測(cè)時(shí)外側(cè)4^#、8^#測(cè)點(diǎn)測(cè)試值無(wú)效。根據(jù)表2制作岔管水壓試驗(yàn)岔管外側(cè)測(cè)點(diǎn)應(yīng)力與加壓過(guò)程線圖可知，外測(cè)6^#測(cè)點(diǎn)及擬合線匹配良好，卸壓過(guò)程線與加壓過(guò)程線基本擬合。

表2是鋼岔管內(nèi)側(cè)及肋板內(nèi)緣測(cè)點(diǎn)應(yīng)力分布，根據(jù)表2制作鋼岔管水壓試驗(yàn)岔管內(nèi)側(cè)測(cè)點(diǎn)應(yīng)力與加壓過(guò)程線圖可知，內(nèi)側(cè)5#、10^#與擬合線匹配良好，卸壓過(guò)程線與卸壓過(guò)程線基本擬合。

結(jié)果分析

1. 鋼岔管在加壓過(guò)程中，表現(xiàn)為管內(nèi)受拉較大。管內(nèi)、外測(cè)點(diǎn)應(yīng)力值與試驗(yàn)水壓呈良好的線性對(duì)應(yīng)關(guān)系。試驗(yàn)表明測(cè)試系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，且水壓試驗(yàn)過(guò)程中岔管各測(cè)試部位均處于彈性變形狀態(tài)。

2. 當(dāng)水壓達(dá)到1.7MPa時(shí)，岔管管殼上各測(cè)點(diǎn)的應(yīng)力水平不高，說(shuō)明岔管本體有足夠的安全儲(chǔ)備。

3. 水壓在達(dá)到2.1MPa時(shí)，管內(nèi)測(cè)點(diǎn)受拉，肋板部位測(cè)點(diǎn)*大拉應(yīng)力達(dá)到187.89MPa。盡管發(fā)頭上未布置應(yīng)變片，但可以推測(cè)該焊縫內(nèi)側(cè)所受的拉力值不低。

總結(jié)

試驗(yàn)過(guò)程中未發(fā)生岔管滲漏和焊接開(kāi)裂現(xiàn)象，說(shuō)明鋼岔管的制造質(zhì)量良好，滿足使用要求。鋼岔管腰部及月牙肋板所受應(yīng)力值較大，在水壓試驗(yàn)及發(fā)電運(yùn)行時(shí)應(yīng)注意監(jiān)測(cè)。