长距离输水钢管焊接口开裂原因分析

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1、长距离输水钢管焊接口开裂原因分析陈世江郭雅贤(中国市政工程东北设计研究院长春130021)摘要本文首先介绍j某市长距离埋地输水钢管多处开裂漏水情况，继而对开裂原因进行{分析，认为温度应力影响是主要的。某大城市的长距离埋地输水钢管，采用螺旋焊卷制钢管，直径，1．6～l_8m。钢管投入运行不到1年，就不断发现20余处管体开裂漏水。现对其开裂原因做初步分析。一、输水钢管开裂的一般情况钢管道全线长度近百km。上游段管径1．8m，中途分流部分流量后，管径变为1．6m。钢管壁厚12mm。沿线多属滨海丰山区、丘陵钢管随沿线地形起伏埋设、冻土深度1．0m．管顶复土厚度一般为1．0m～1．2m，沿途管

2、段闻未设伸缩节，在地形较高处设排气阀，管路上设缓闭止回问，管道于1995年底竣工，试水后发生焊口开裂。l_钢管使用材料及设计指标(1)钢管材料采用A普通热轧低碳镇静钢板卷制。钢材性能符合现行国家标准《普通碳素钢号和一般技术条件》(GB700—79)，钢板符合《普通碳素钢及低台金钢热轧钢板技术条件》(GB3274—82)。(2)钢材的物理力学性能弹性模量E。=2．1×10MPa；泊松比；0．3；线胀系数a—l_2×10／℃；钢材允许应力：主要荷载组合160．0MPa，附加荷载组合190．0MPa。(3)回填土物理力学性质：窑重。一1．8t／m。；变形模量E0—8．0MPa；泊松比。=0

3、．4；形变模量折减系数一0．75。(4)管座基床夹角2一90(5)真空压力q。一0．05MPa(6)温度荷载：最大温差为出一25℃(7)地面堆土荷载：0．01MPa，汽15双排重车，取2者中大值、按折算土柱计算内力。埋地输水钢管结构设计，对钢管管壁进特种结构第14卷1997年第2期行稳定、刚度和强度计算经过抗震验算，确定钢管理论计算厚度，同时又考虑到钢管长期埋地防腐蚀厚度以及施工条件不稳定等不利因素，确定管壁厚度。地下钢管荷载按垂直土压力、水平土压力、车辆及活荷载、内水压力、温度应力、真空压力、地下水压力。其荷载组合按《给水排水工程结构设计规范~GBJ69—84及设计手册取主要荷载和

4、附加荷载组合共5种情况。2．钢管开裂形式根据现场调查及事故处理记录和照片，钢管漏水可归纳为以下4种类型：(1)人孔盖板(施工用人孔)密封性差；(2)钢管螺旋焊缝本身质量差；(3)埋地钢管现场对接焊口全断面裂开；(4)埋地钢管现场对接焊口．部分开裂，裂缝宽度上大下小或下部(底部)无缝。3．钢管焊缝破坏形式：(1)管口焊缝一侧与母材脱离破坏；(2)管口焊缝中间裂纹破坏；(3)管口焊缝一侧带部分母材被拉裂；(4)钢管本身自动电弧焊缝开裂。二、钢管破裂事故分析1．钢管破坏及开裂特点(见钢管漏水事故一览表)：(1)均为环向裂缝、占总事故率57％(不包括螺旋焊缝开裂)；(2)裂缝形状为上大下小．

5、占总事故率47，且多为上部焊缝开裂。；(3)多数裂缝在焊接接口上，占总事故率76，如管口对接焊口及施工用人孔盖板焊缝开裂；(4)个别管段裂缝较为集中．如58km至62km段仅4km范围就有8处焊缝开裂，占全线事故率38；(5)夏季旖工管段事故率高，21次事故中有11次是夏季施工管段。特别是1600钢管13次事故中有1O—S9一④钢管漏水事故一览表事故地点漏水部位漏水量管道安装编号(rⅡ川、时)修复措施发现厦修复时间预留900阀门法兰漏水约5O停水后重换皮垫1O．71o81994．91600钢管上半部焊缝开裂15mm约80停水后内外贴钢板加固1994．81600钢管L-．半酃焊缝开裂1

6、5ram约8O停水后内加板、重焊1O181o191994．8施工用人孔中焊缝漏水约10重焊、辩钢加固1o．22—1o．241994．9防腐人孔中焊缝漏水约1O重焊、有钢加固1o24—1o27】994．91800钢管上部开裂570×5mm曲7o停水、焊加板1O251O．271993．9lo16oo钢管上部漏术约5塞缝止承、加扳焊接l1】5—11．171994．8818oo钢管t侧开裂250mm曲30压腔扳止水加板焊接11．181]26]993．9101600钢管上半部开裂宽25ram约350停水后内加板、外重焊11．29—11301994．8101600钢管45。角2处焊袋开裂约5停术

7、后外加板加固1215O．3—12．51994．8mm、2OOmm111600钢管上半部焊缝全开裂宽约i00内外加板加固1232O—12．51994．8mm12180o施工人孔井全裂开(600)>5Oo。重焊加固12．3—12．5】993．10131800螺旋管焊口开裂~8000重新焊接1261261993．1Ol1141600焊缝垒开裂缝宽5Omm约300停水后外加扳焊12．7—12．9151800螺旋管焊缝开裂漏水约30带术加板焊接12812131993