超高水头水电站岔管布置及水压试验

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1、科研与管理水利规划与设计2012年第3期超高水头水电站岔管布置及水压试验张金斌谢丽华成莉(浙江省水利水电勘测设计院杭州310002)【摘要】云南省多底河水电站系目前已建的亚洲第三高水头的水电站，这座超高水头水电站，位于云南省楚雄州大姚县三台乡境内金沙江一级支流多底河中上游，电站装机容量2X20MW，压力钢管岔管结构材料首次采用15MnNbR容器钢，在岔管加工厂内完成了原型水压试验。本电站岔管设计，对高水头水电站岔管材料的使用及水压试验有一定的借鉴作用，也为今后其它工程提供技术依据及经验。【关键词】岔管容器钢结构分析水压试

2、验【中图分类号】TV732．453【文献标识码】B【文章编号】1672—2469(2012)03—003卜O3【DOI编码】10．3969／j．issn．1672-2469．2012．03．0101前言管，主管内径1000mm，主锥岔连接管后的钢管内径650mm，岔管公切球内径1300mm，岔管处设云南省多底河电站系目前已建的亚洲第三计静水头977．0m，岔管HD值达1270m，岔管HD高水头的水电站，电站位于在云南省楚雄州大姚值较大。岔管部分的平面布置见图1。县三台乡境内金沙江一级支流多底河中上游，坝址位于流域中段三台

3、乡多底河村下游约lkm，坝址以上集水面积为94km。。水库正常蓄水位为2115．0m，设计洪水位(P：2％)为2116．0m；校核洪水位(P=0．5％)为2117．19m，坝顶高程2118．0m，水轮机安装高程为1138．2m，正常蓄水位静水头为976．8m。电站装机容量2×20MW。工程总体布置为：在多底河干流上游修建拦河坝，由岸塔式进水口将水流引入发电引水隧洞，图1岔管平面布置图隧洞末端设置调压井，水流再经压力钢管进入水2．2岔管结构分析轮发电机组，按一管两机布置。在初步设计完成后，对岔管采用ALGORFEAS压力管

4、道顺水流方向依次由洞内外包混凝大型有限元通用程序进行结构分析，岔管模型图及土管、洞内明管、露天明管、露天外包混凝土钢应力云图见图l一图6．管、下部洞内外包混凝土管组成。压力管道主管直径1．2～1．0m，主管管壁厚8～34mm，材料根据不同水头段分别采用16MnR钢和15MnNbR钢。管线水平投影全长(调压井中心至岔点)为1987．25m，实际长度为2263．4m。2岔管布置及板材选择2．1岔管布置方案图2岔管模型图按照电站装设两台机方案，岔管按Y型对称岔管对称布置。岔管采用60。分岔角的Y型岔作者简介：张金斌(1972年

5、一)，男，高级工程师。·31·科研与管理水利规划与设计2012年第3期产生焊接缺陷。本岔管体型复杂，为了保证电站行提供技术保障，也为今后其它工程提供技术依压力管道的安全运行，预先进行了板厚28、34mm据及经验。焊接工艺评定试验和焊接性能试验，确保了焊接4．2水压试验压力的选定质量。本工程岔管按不计及围岩抗力的地下埋藏最终采用以下焊接工艺：焊前应清理坡口及式岔管设计，水压试验为明岔管水压试验。鉴于边缘处油锈污物；焊前预热温度为1O0～120。C；两者在工作状态上的不同，采用岔管设计工作承焊接后作“除应力退火”后热处理；后

6、热温度为压11．72MPa的1．25倍(即14．72MPa)作为最大250～350℃，保温2小时缓冷；焊接层温控制在试验压力，同时控制试验中最大应力值不超过l00～l50℃；反面采用碳棒气刨清根后按相同工220MPa。艺再焊。焊缝返修微小缺陷处理更要求严格执行4．3岔管原型应力监测布置焊前预热、焊后后热及保温等工艺措施，防止缺进行岔管水压试验时，同步采用电阻应变计陷出现。进行了岔管原型应力监测。应变计测点布置如图3．2岔管焊缝的无损检验7所示。岔管外壁及月牙肋加强梁的主应力方向在生产性施焊之前，为了确保该工程的焊接比较明

7、确，岔管外壁布设6个应变花测点，月牙质量，对材料进行了焊接性能试验，通过多组试肋1／4跨度及中部均并行布设单向应变计。验，探索易产生冷裂纹的焊接工艺，然后进行施工。制定了严格的无损检验标准，即所有焊缝作i00％~观检查后，按GB1l345《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》进行100％超声波探伤，并按GB3323《金属熔化焊焊接接头射线照相》进行了50％的射线探伤抽检，抽检部位应覆盖所有焊缝交叉部位。所有焊缝表面均进行50％渗透探伤抽检。焊缝返修部位采取同时进行超声波探伤、射线探伤及渗透探伤复验。3．3消应处理图7

8、岔管水压试验应力监测应变片布置因岔管采用15MnNbR容器钢，钢材强度较高，施焊时可能出现较高的焊接应力，按规范要x为沿岔管内水流的方向，Y为沿圆周方向。求岔管等形状特殊的构件应进行消除应力处理。根据广义虎克定律，应变与应力的物理关系在设计时采用不等板厚设计，施工中严格控如下：制其热加工成型管节钢板厚度及焊接工艺，同