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級低焊接裂紋敏感性高強(qiáng)度鋼。根據(jù)設(shè)計要求，鋼岔管出廠交付使用時應(yīng)按相關(guān)要求進(jìn)行水壓試驗。

由于岔管的板厚大、結(jié)構(gòu)剛性拘束大，焊接時會產(chǎn)生較大的焊接殘余應(yīng)力。為檢驗鋼岔管結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性，驗證鋼岔管焊接接頭性能的可靠性，并確定通過水壓試驗部分消除鋼岔管焊接殘余應(yīng)力的實際情況，在岔管水壓實驗過程中，同時對其進(jìn)行應(yīng)力測試。

岔管檢測點布置及安裝

共18個測點，其中，管壁2*8點，肋板2點。布置方式：內(nèi)側(cè)點環(huán)向布置，外側(cè)點橫向布置，相對應(yīng)的測點呈垂直方向。

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

鋼岔管水壓試驗

試驗壓力

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

試驗步驟

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)分級加壓，順序加壓至預(yù)定級別壓力后，停止加壓，穩(wěn)壓30min，并對岔管進(jìn)行應(yīng)力測試。

3. 加壓至*大工作壓力1.7MPa時，關(guān)閉加壓泵的進(jìn)水閥門，維持壓力30min。壓力表指示的壓力應(yīng)保持穩(wěn)定，不應(yīng)有指針顫動現(xiàn)象，測試應(yīng)力、應(yīng)變，并對岔管進(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，維持壓力30min，壓力表指示的壓力應(yīng)無變動。測應(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，對岔管進(jìn)行詳細(xì)檢查。

5. 完成步驟4且壓力正常，開始逐級減壓，各級穩(wěn)壓30min，對岔管進(jìn)行應(yīng)力測試。

6. 岔管水壓試驗按照規(guī)定的程序完成后，應(yīng)隨即通過增壓系統(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打開后。方可進(jìn)行鋼管內(nèi)水的排放作業(yè)。

水壓試驗測試結(jié)果及分析

測試結(jié)果

表1所示為鋼岔管外側(cè)測點應(yīng)力觀測結(jié)果。因現(xiàn)場條件復(fù)雜，觀測時外側(cè)4^#、8^#測點測試值無效。根據(jù)表2制作岔管水壓試驗岔管外側(cè)測點應(yīng)力與加壓過程線圖可知，外測6^#測點及擬合線匹配良好，卸壓過程線與加壓過程線基本擬合。

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

結(jié)果分析

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

2. 當(dāng)水壓達(dá)到1.7MPa時，岔管管殼上各測點的應(yīng)力水平不高，說明岔管本體有足夠的安全儲備。

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

總結(jié)

試驗過程中未發(fā)生岔管滲漏和焊接開裂現(xiàn)象，說明鋼岔管的制造質(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，在水壓試驗及發(fā)電運行時應(yīng)注意監(jiān)測。