1 预应力钢筒混凝土管简介
预应力钢筒混凝土管(PCCP)是由钢承、插口、钢 筒、混凝土预应力钢丝和保护层砂浆构成的复合管 材。主要用于长距离输水工程、管业输水管线、农田灌 溉、工厂管网、电厂补给水管及冷却水循环系统、倒虹 吸管、压力隧洞管线及深覆土涵管。PCCP 管材是在带 有钢筒的混凝土管芯外侧(或在钢筒外侧)缠绕环预 应力钢丝,并制作水泥砂浆保护层而制成的。管材采 用承插口型式的柔性接头,承口外端呈喇叭形,在安 装过程中具有导向作用,插口是带凹槽的特殊型钢, 橡胶圈安装在凹槽内,安装好的橡胶圈受双向挤压, 形成体积填充,具有很好的密封力。
PCCP 钢配件主要应用在中管线中的弯头、三通、 Y 型管及合拢管,接头型式与 PCCP 相同,主要由钢承 插口、厚钢板、衬砌砂浆组成。
2 PCCP 钢配件质量控制
2.1 PCCP 钢配件承插口
PCCP 钢配件承口钢板的厚度需根据管道直径、 工作压力进行设计,插口选用《预应力钢筒混凝土管 接头用型钢》中单胶圈插口钢环用型钢或双胶圈插口 钢环用型钢。
目前国内工程普遍使用双胶圈插口钢环用型钢, 型钢宽度 205 mm,插口经卷圆、焊接、打磨、涨圈,检 验合格后切割成宽 160 mm 的 PCCP 钢配件插口。
承口根据设计厚度,是否采用扳边或刨削制造加 工,经卷圆、焊接、打磨、扳边(刨削制造加工不需要) 涨圈,PCCP 钢配件承口宽度一般为 160 mm。
2.2 PCCP 钢配件钢环
PCCP 钢配件钢环的厚度、宽度需根据 PCCP 管道的自重、荷载进行计算,保证 PCCP 钢配件承插口及砂浆衬砌的弹性变形在标准范围内。
2.3 组焊质量控制
《预应力钢筒混凝土管》规定,承插口环的直径公 差应控制在 0.4~2.0 mm 之间,使橡胶圈在安装后能达 到插口槽内体积填充,起到密封作用。
承插口环尺寸是安装用的配合尺寸,不允许产生 较大变形。承插口环对口焊接及过渡环的组焊质量直 接影响管道安装和密封效果,必须按要求严格控制。 承插口环与过渡环组焊形成角接头,焊后的焊缝 为角焊缝。承插口环与过渡环组焊时,受焊接方法、焊 接设备、焊接热的影响,使承插口直径在冷却后产生 较大的收缩,因此在涨圈时应有放大量,以使承插口 的直径在与过渡环焊后达到标准的规定。根据无坡口 单面角焊缝横向收缩近似值及公式和双面间断焊缝 及横向收缩近似值及公式,按规定要求承口板厚 6~10 mm,承口工作面径向收缩 0.6~0.8 mm 之间。插口工作面距离焊接点 113 mm,焊接热的影响 较小,与钢环焊接的部位会产生径向收缩,从而导致 插口工作面尺寸增大,一般增大 0.2~0.3 mm。南水北调中线工程(北京段)管径为 4 000 mm,承 口板厚 12 mm,工作面直径设计为 4 183 mm (0.7~0.8),涨圈直径为 4 185 mm(0~0.2)。引黄工程北干线 PCCP 配件管径为 2 200 mm,承口环工作面积直径设 计为 2 313 mm(0.2~1.0),涨圈直径为 2 314(0.4~0.6), 涨圈结束,承插口环从涨圈机胎模上卸下静停 24 h 后 测量涨圈后直径,其实际尺寸在涨圈直径要求范围 内,则涨圈尺寸合格。由上述可见,涨圈时的放大量即 为补偿组焊后的收缩。工艺上,通常采用二保平角焊,严格控制焊接电流,内外侧要同时焊接,并严格控制圆度和工作面弧度与 样板间隙。如南水北调中线工程(北京段)业主要求圆 度和工作面弧度与弦长 2 000 mm 的样板间隙控制在8 mm 以内,为确保质量,便于安装,制管承包商内控 标准为 5 mm,并建立了质量控制点。安装单位反映, 大约省力 15%~20%,并且一次打压成功。通水运行一 年多来,运行稳定。山西引黄工程工程北干线直径2 200 mm 的圆度制管承包商内控标准为 5 mm,比规 定小 1.94 mm,工作面弧度与弦长 1 000 mm 的样板间 隙内控标准为 1.5 mm,比规定小 0.5 mm,并建立了质 量控制点。承包商按工序检验,并实行“三检制”监理 实行旁监理,使工艺过程始终处于受控状态,保证质 量,安装顺利且一次打压成功。
钢管制作完成后,应对承插口环的变形进行矫正,矫正应由专人负责,严格控制配合公差、圆度及工 作面样板间隙。调圆符合设计要求后,打“米”字支撑 定位,并防止吊运过程变形。焊后应对焊缝进行外观 检验和磁粉探伤,通过焊缝检验,确保焊接质量。
1 预应力钢筒混凝土管简介
预应力钢筒混凝土管(PCCP)是由钢承、插口、钢 筒、混凝土预应力钢丝和保护层砂浆构成的复合管 材。主要用于长距离输水工程、管业输水管线、农田灌 溉、工厂管网、电厂补给水管及冷却水循环系统、倒虹 吸管、压力隧洞管线及深覆土涵管。PCCP 管材是在带 有钢筒的混凝土管芯外侧(或在钢筒外侧)缠绕环预 应力钢丝,并制作水泥砂浆保护层而制成的。管材采 用承插口型式的柔性接头,承口外端呈喇叭形,在安 装过程中具有导向作用,插口是带凹槽的特殊型钢, 橡胶圈安装在凹槽内,安装好的橡胶圈受双向挤压, 形成体积填充,具有很好的密封力。
PCCP 钢配件主要应用在中管线中的弯头、三通、 Y 型管及合拢管,接头型式与 PCCP 相同,主要由钢承 插口、厚钢板、衬砌砂浆组成。
2 PCCP 钢配件质量控制
2.1 PCCP 钢配件承插口
PCCP 钢配件承口钢板的厚度需根据管道直径、 工作压力进行设计,插口选用《预应力钢筒混凝土管 接头用型钢》中单胶圈插口钢环用型钢或双胶圈插口 钢环用型钢。
目前国内工程普遍使用双胶圈插口钢环用型钢, 型钢宽度 205 mm,插口经卷圆、焊接、打磨、涨圈,检 验合格后切割成宽 160 mm 的 PCCP 钢配件插口。
承口根据设计厚度,是否采用扳边或刨削制造加 工,经卷圆、焊接、打磨、扳边(刨削制造加工不需要) 涨圈,PCCP 钢配件承口宽度一般为 160 mm。
2.2 PCCP 钢配件钢环
PCCP 钢配件钢环的厚度、宽度需根据 PCCP 管道的自重、荷载进行计算,保证 PCCP 钢配件承插口及砂浆衬砌的弹性变形在标准范围内。
2.3 组焊质量控制
《预应力钢筒混凝土管》规定,承插口环的直径公 差应控制在 0.4~2.0 mm 之间,使橡胶圈在安装后能达 到插口槽内体积填充,起到密封作用。
承插口环尺寸是安装用的配合尺寸,不允许产生 较大变形。承插口环对口焊接及过渡环的组焊质量直 接影响管道安装和密封效果,必须按要求严格控制。 承插口环与过渡环组焊形成角接头,焊后的焊缝 为角焊缝。承插口环与过渡环组焊时,受焊接方法、焊 接设备、焊接热的影响,使承插口直径在冷却后产生 较大的收缩,因此在涨圈时应有放大量,以使承插口 的直径在与过渡环焊后达到标准的规定。根据无坡口 单面角焊缝横向收缩近似值及公式和双面间断焊缝 及横向收缩近似值及公式,按规定要求承口板厚 6~10 mm,承口工作面径向收缩 0.6~0.8 mm 之间。插口工作面距离焊接点 113 mm,焊接热的影响 较小,与钢环焊接的部位会产生径向收缩,从而导致 插口工作面尺寸增大,一般增大 0.2~0.3 mm。南水北调中线工程(北京段)管径为 4 000 mm,承 口板厚 12 mm,工作面直径设计为 4 183 mm (0.7~0.8),涨圈直径为 4 185 mm(0~0.2)。引黄工程北干线 PCCP 配件管径为 2 200 mm,承口环工作面积直径设 计为 2 313 mm(0.2~1.0),涨圈直径为 2 314(0.4~0.6), 涨圈结束,承插口环从涨圈机胎模上卸下静停 24 h 后 测量涨圈后直径,其实际尺寸在涨圈直径要求范围 内,则涨圈尺寸合格。由上述可见,涨圈时的放大量即 为补偿组焊后的收缩。工艺上,通常采用二保平角焊,严格控制焊接电流,内外侧要同时焊接,并严格控制圆度和工作面弧度与 样板间隙。如南水北调中线工程(北京段)业主要求圆 度和工作面弧度与弦长 2 000 mm 的样板间隙控制在8 mm 以内,为确保质量,便于安装,制管承包商内控 标准为 5 mm,并建立了质量控制点。安装单位反映, 大约省力 15%~20%,并且一次打压成功。通水运行一 年多来,运行稳定。山西引黄工程工程北干线直径2 200 mm 的圆度制管承包商内控标准为 5 mm,比规 定小 1.94 mm,工作面弧度与弦长 1 000 mm 的样板间 隙内控标准为 1.5 mm,比规定小 0.5 mm,并建立了质 量控制点。承包商按工序检验,并实行“三检制”监理 实行旁监理,使工艺过程始终处于受控状态,保证质 量,安装顺利且一次打压成功。
钢管制作完成后,应对承插口环的变形进行矫正,矫正应由专人负责,严格控制配合公差、圆度及工 作面样板间隙。调圆符合设计要求后,打“米”字支撑 定位,并防止吊运过程变形。焊后应对焊缝进行外观 检验和磁粉探伤,通过焊缝检验,确保焊接质量。