坪头水电站岔管水压试验方案.pdf

坪头水电站岔管水压试验方案

[摘要]本文根据设计单位《坪头水电站岔管水压试验技术要求》，比对现

场实际情况阐述了坪头水电站压力钢管岔管水压试验方法及试验过程。

[关键词]岔管水压试验方法试验过程

一、概述

坪头水电站压力管道采用一管三机方式，由三个平段和两个竖井组成，圆形

断面，主管内径4.4m，压力管道主管长606.8m。主管末端设置两个月牙肋岔管，

设计压力为P=4.0MPa。1#岔管为不对称“Y”形，分岔角60°，板厚为36～38mm，

肋板厚度为76mm，主管内径4.4m，支管内径3.4m、2.3m；2#岔管为“卜”形，

分岔角60°，板厚为28～32mm，肋板厚度为64mm，主管内径3.4m，支管内径

2.3m；材料均为高强钢WDB620。按照《坪头水电站岔管水压试验技术要求》，

两个岔管在制造厂加工完成后分别进行水压试验，试验结果满足设计及规范要求

后运输至安装场进行安装。由于安装场地限制，岔管不能整体运输，只能分瓣运

输并现场组对焊接。两个岔管水压试验需要6个闷头，考虑将3条支管与岔管联

合进行水压试验，仅需要4个闷头并且对支管进行了检验，因此，从科学性和经

济性的角度考虑，最终决定扩大本次水压试验范围，采取3条支管与岔管联合进

行水压试验的方案。

二、水压试验工艺设计

1.焊接要求

1#岔管和2#岔管与三条支管段一起做水压试验，充水量约800m3，为保证

打压安全，岔管及三条支管段所有管节的制造、安装焊缝均按Ⅰ类焊缝要求进行

无损检测。

2.试验压力

三条支管段回填混凝土，且在水压试验前应完成回填灌浆、接触灌浆、堵头

焊接及检测；两个岔管段不回填混凝土，岔管底部加装鞍形托架支撑，鞍形托架

与地面的预埋钢板焊接，前后托架用槽钢联接，以保证打压时结构稳定。首先，

对支管段进行模型试验，计算出每条支管所能够承受的最大试验压力，以及在试

验过程中是否会造成支管结构上的破坏等因素。根据引水系统调压井最高涌浪

926.918m和压力钢管下平段最低位置高程586m，得出岔管段最大内水压力约为

3.91MPa，根据《水电站压力钢管设计规范》工厂试验压力取正常运行情况最高

内水压力设计值（含水锤）的1.25倍，当试验分段较长、段端压力差值较大时，

任一端试验压力不得低于正常运行情况最高内水压力设计值的1.15倍，综合比

较通过设计确认设计压力为4.2MPa。

3.闷头设计

（1）三个支管的末端各焊一个打压过渡段，过渡段上焊接闷头，闷头规格：

D外=1280mm，共需3个。1#岔管的上游端也焊接打压过渡段，过渡段上焊接闷

头，闷头规格：D外=2360mm，只需1个。在过渡段上焊接进、排水管，进、排

气管和压力表等。

（2）过渡段和闷头的组装焊接顺序：首先分别组装焊接3个支管末端的过

渡段、闷头、以及过渡段上的排水管；然后组装焊接1#岔管上游端的过渡段、

闷头、以及过渡段上的进气排气管、进水排水管、压力表等，过渡段与1#岔管

的环缝为单面焊接成型，环缝坡口朝外V50°，其余环缝均采取双面焊接成型，

坡口形式对称X60°，环缝均进行100%超声波探伤。

（3）椭圆形闷头设计计算

a、主管闷头1个，材质16MnR，壁厚δ=50mm，D0=2260mm，h=660mm，

闷头直边量hz=50mm，已知最大试验压力P=4.5MPa（设计要求）。

查《水电站压力钢管设计规范》DL/T5141—2001明管表6.1.4.1得在管壁厚

35＜δ≤50时=270N/mm2，查《钢制压力容器》GB150-1998的3.7条，焊接接头

系数，单面焊对接接头、若局部无损探伤时取=0.8。

由《水电站机电设计手册金属结构（二）》知，

公式得：

(——考虑钢板的负偏差和加工成型时的减薄量等附加量)

21.9+1.524

实际闷头壁厚50mm，满足试验要求。

b、支管闷头3个，材质16MnR，壁厚δ=30mm，D0=1220mm，h=330mm，

闷头直边量hz=50mm，已知最大试验压力P=4.