浅析高水头水电站引水压力钢管安全检测的措施及检测依据

浅析高水头水电站引水压力钢管安全检测的措施及检测依据

吴顺波李承承彭进

吴顺波李承承彭进

(华能澜沧江水电股份有限公司漫湾水电厂云南临沧675805）

摘要：本文讲述了水电站引水压力钢管安全检测的难点和应对的方法，给出高水头压力钢管的检测方法及相应的安全措施；并讨论了压力钢管安全检测的相关依据及引用标准。同时分析在使用新标准时采用的判定原则。

关键词：压力钢管安全检测措施判定原则

引言

水电站运行管理单位在对发电机组的引水压力钢管进行安全检测时，往往为了检测手段、措施及人员安全的考虑，仅对其进行一部分抽检活动，抽检的部位也集中在进人孔附近或压力钢管中容易行走的水平管段，且抽检部位为压力钢管的腰部以下。对于压力钢管的平段腰部以上的部分以及压力钢管的弯段和斜段检测，是安全检测工作中的难点。

同时，由于压力钢管安全检测相关标准的不断更新，而对于已经运行多年的压力钢管，在检测中会出现一些新标准的适用性问题。

本文结合云南漫湾水电厂4号机组引水压力钢管的安全检测，谈谈对高水头压力钢管安全检测的方法、措施及相应的判定原则。

1.压力钢管安全检测的方法和判定原则

1.1压力钢管的检测方法

随着经济的发展和技术的提高，国内水电站向高水头、大机组的趋势发展，这也导致引水用压力钢管需要更大的水头差。但对于在役的压力钢管，预留的进人孔直径均在1米以内，要对压力钢管进行全面的检查，仅通过进人孔来搬运物资进行脚手架搭设，将会有很大的工作量，这不仅浪费了人力物力，还对整个发电机组有限的检修时间造成了影响。为解决这一问题，我们参照压力钢管在安装时使用的移动小车来完成压力钢管的安全检测工作。（如图1、2所示）

压力钢管在安装初期使用的移动小车一般都由轨道、车轮、车体、钢丝绳、起降机构组成。若将该移动小车移植到压力钢管的在役检测中来，需要解决几个问题：

1）移动小车如何进出压力钢管？

2）压力钢管内部没有安装小车运行轨道的条件，如何才能保证小车的行走安全？

3）起升机构固定在哪里？该如何固定？

4）钢丝绳该如何走向才不会使其对钢管或其它设备造成影响？

5）压力钢管检测的时效性如何保证？与传统方式（搭设脚手架）有何优势或劣势？

既然选择使用移动小车来完成安全检测的任务，下面就逐一讨论该安全检测方案如何去实现及其实现的意义。

1.1.1小车进出压力钢管

一般来讲，移动小车的工作平台要与压力钢管的管径相当，由于该小车为载人移动小车，所以要保证在运行过程中不会出现倾覆现象，故该小车的尾部要尽可能的加长，但若过长，也会影响到小车在压力钢管内的过弯能力。

在压力钢管安装初期，该移动小车是通过在压力钢管的管口进行安装并放入管道内的。但压力钢管的安全检测中仅有蜗壳进人口可以进出，这就需要将小车各部件全部设计成可进出蜗壳进人孔的杆件，运送至压力钢管内部进行组装。各杆件的设计需要充分考虑蜗壳进人口的大小及转弯半径，并考虑压力钢管内部的照明、起重等条件。为避免在压力钢管内部出现无法预知的问题，小车制作完成后进行场外预组装，组装完成检测无误后进行编号拆解，并打包运输至工作现场。

1.1.2小车在压力钢管内的运行条件

压力钢管内部无铺设小车运行轨道的条件，同时小车在压力钢管内部行走时不允许对压力钢管造成损害。故在小车架及车轮的选择上，要充分考虑。

小车在没有轨道的压力钢管内行走，可通过适当增加轮距的方式来完成，可防止小车在行走时出现左右摆动的情况。但过大的轮距也会造成车轮受到左右方向上的剪力增大，增加风险，虽然可通过调整车轮外倾角的方式做适当调整，但负外倾角过大会影响到小车在平段的行走能力。一般来讲，轮距控制在压力钢管标称直径的0.4-0.45倍比较合理。而车轮应选用钢制车轮，车轮踏面应有尼龙覆膜，防止小车在行走中破坏管壁。

1.1.3小车起升机构的设置及钢丝绳走向

起升机构应设置在压力钢管的上部，由于压力钢管相关设备（如快速闸门、启闭机等）的位置及结构尺寸不尽相同，故小车的起升机构应按照因地制宜的原则安装，安装应牢固可靠。

起升机构安装后，钢丝绳可通过各转向机构深入到压力钢管内部，漫湾水电厂4号机组引水压力钢管安全检测是将起升机构（卷扬机）固定在事故快速闸门的启闭机机架上，通过快速闸门前端空隙进入到快速闸门前方，再通过焊接在事故闸门上的两个转向滑轮转向后深入到压力钢管内部。通过控制快速闸门的起升高度，可以适度的调整钢丝绳的走向，以避免钢丝绳与压力钢管上弯段底部过度摩擦。

1.1.4时效性比对

载人移动小车进场和出场的时间分析如下：

1）运送起升机构、钢丝绳、滑轮等配件至坝顶平台，小车所有杆件及配件搬送至蜗壳内（1天）；

2）安装起升机构、转向滑轮等，组装小车（2天）；

3）安装钢丝绳并连接小车进行试运行（1天）；

4）压力钢管安全检测完成后拆卸小车及起升机构（1天）；

5）搬运起升机构、钢丝绳、小车杆件等并清场（1天）。

如上所述，除安全检测工作外，载人小车的进出场时间约为6天。若搭设脚手架，由于压力钢管内照明不足、空间局促，将会导致脚手架的工作面无法展开，同时由于垂直高度大，也会造成材料的多次转运，时间难料。

采用载人移动小车进行高水头压力钢管的检测有其自身的优势，对于垂直距离与钢管直径之比大于3的压力钢管来说，该方案是适用的。

图1小车在压力钢管内的布置示意图图2小车在蜗壳内组装图

1.2压力钢管安全检测选用的标准及判定原则

1.2.1压力钢管安全检测选用的标准

压力钢管安全检测选用DL/T709-1999《压力钢管安全检测技术规程》为基本标准，在该本标准的执行过程中，会使用到引用标准，而DL/T709-1999引用的标准几乎都已经改版，如下所述：

1）GB/T1172-1974改为GB/T1172-1999《黑色金属硬度计强度换算值》；

2）GB/T3323-1987改为GB/T3323-2005《金属熔化焊焊接接头射线照相》；

3）DL5017-1993上升为国家标准后改为GB50766-2012《水电水利工程压力钢管制作安装及验收规范》；

4）GB/T11345-89改为GB/T11345-2013《焊缝无损检测超声波检测技术、检测等级和评定》；5）JB4730-1994改为JB/T4730-2005《承压设备无损检测》（并分不同的卷）；

6）SD144-1985改为DL/T5141-2001《水电站压力钢管设计规范》。

在已经改版的标准中，有些是对旧标准的修订，而有些则是整个结构的调整。对于修订的标准，其基本内容会与旧版标准保持一致，这也是我们很容易过渡到新版标准；对于这个结构均调整的新版标准，我们要关注新标准思路的改变，主动是适应该标准。

1.2.3压力钢管安全检测的判定原则

在上述改变的引用标准中，其中变化最大的是GB/T11345-2013，它替代了运行24年的GB/T11345-89标准。新版采用国际标准通行做法,将检测技术和等级评定分开，新版只有检测技术方面的主要内容，实际的超声检测工作中还要结合GB/T29711-2013和GB/T29712-2013两个配套标准才能完成结果的判定，新旧标准差别的具体细节我们另行讨论，本文仅讨论该标准的适用性问题。

总的来说，新版标准GB/T11345-2013比旧版标准严了不少，对于相同的焊缝内部缺欠，很容易出现旧版标准检验合格而新版标准检验不合格的情况，这对于已经在使用的压力钢管来说，显然适用性欠佳，以至于大部分安全检测工作还在使用旧版GB/T11345-89标准。

本文作者认为，对于压力钢管的在役检测，我们应尽量使用新版标准，对于检测出的缺陷，我们可分类对待：

1）对于检测出的线状缺陷（裂纹），应做不合格处理；

2）对于既不满足新标准又不满足旧版标准的缺陷，做不合格处理；

3）对于满足旧标准但不满足新版标准的缺陷，分析判断该缺陷产生的原因，若判断缺陷是制造时产生的，且无扩展的迹象，可在报告中说明；若判断缺陷是在设备运行过程中产生的，应做标注并留待下一个安全检测周期时再进行复测。

2.结语

为保证压力钢管的运行安全，在对其进行安全检测时还会遇到其他的问题：如防腐涂层问题，管壁腐蚀问题，材质检验问题以及修复的技术手段问题等等。本文仅探讨了压力钢管检测的措施问题和标准的适用性问题。对于文中表述的科学性和技术方案的优化性，欢迎大家提供更多的指导意见。

参考文献

[1]GB/T1172-1999《黑色金属硬度计强度换算值》.

[2]GB50766-2012《水电水利工程压力钢管制作安装及验收规范》.

[3]GB50766-2012《水电水利工程压力钢管制作安装及验收规范》.

[4]GB/T11345-2013《焊缝无损检测超声波检测技术、检测等级和评定》.

[5]JB/T4730-2005《承压设备无损检测》.

[6]DL/T5141-2001《水电站压力钢管设计规范》.

作者简介

吴顺波（1985—），男，安徽，助理工程师，大学本科，2011年参加工作，现就职于华能澜沧江水电股份有限公司漫湾水电厂，运维B岗，主要从事水轮机维护检修，论文归属专业类别：水电站生产运行维护技术创新。