某水電站岔管采用“一分為二”的月牙肋形式，岔管鋼材采用07MnMoVR調質鋼或Q500CF-C級低焊接裂紋敏感性高強度鋼。根據(jù)設計要求，鋼岔管出廠交付使用時應按相關要求進行水壓試驗。

由于岔管的板厚大、結構剛性拘束大，焊接時會產生較大的焊接殘余應力。為檢驗鋼岔管結構設計的合理性，驗證鋼岔管焊接接頭性能的可靠性，并確定通過水壓試驗部分消除鋼岔管焊接殘余應力的實際情況，在岔管水壓實驗過程中，同時對其進行應力測試。

岔管檢測點布置及安裝

共18個測點，其中，管壁2*8點，肋板2點。布置方式：內側點環(huán)向布置，外側點橫向布置，相對應的測點呈垂直方向。

根據(jù)該水電站鋼岔管壓水試驗技術要求，本試驗采用電阻應變片檢測鋼板在壓水過程中的應力變化，采用電阻應變儀采集應變。

鋼岔管水壓試驗

試驗壓力

岔管水壓試驗*大壓力2.1MPa。試驗壓力分為如下四個階段：P₁=0.8MPa，P₂=1.2MPa，P₃=1.7MPa、P₄=2.1MPa。岔管水壓試驗的加壓速度為不大于0.05MPa/min。

試驗步驟

1. 首先向岔管內充水，直至水從排氣管溢出，岔管充水工作即告結束。

2. 用壓力泵向岔管內分級加壓，順序加壓至預定級別壓力后，停止加壓，穩(wěn)壓30min，并對岔管進行應力測試。

3. 加壓至*大工作壓力1.7MPa時，關閉加壓泵的進水閥門，維持壓力30min。壓力表指示的壓力應保持穩(wěn)定，不應有指針顫動現(xiàn)象，測試應力、應變，并對岔管進行認真檢查，用木錘敲擊管壁及焊縫，檢查焊縫情況。

4. 若步驟3正常，則繼續(xù)加壓至p₄，關閉加壓泵的進水閥門，維持壓力30min，壓力表指示的壓力應無變動。測應力、應變。然后將壓力再回降至P₃，并在維持此壓力的情況下，對岔管進行詳細檢查。

5. 完成步驟4且壓力正常，開始逐級減壓，各級穩(wěn)壓30min，對岔管進行應力測試。

6. 岔管水壓試驗按照規(guī)定的程序完成后，應隨即通過增壓系統(tǒng)的溢流控制閥將系統(tǒng)外壓力卸至鋼管內水的自重壓力；在確認管段上端的排氣閥門打開后。方可進行鋼管內水的排放作業(yè)。

水壓試驗測試結果及分析

測試結果

表1所示為鋼岔管外側測點應力觀測結果。因現(xiàn)場條件復雜，觀測時外側4^#、8^#測點測試值無效。根據(jù)表2制作岔管水壓試驗岔管外側測點應力與加壓過程線圖可知，外測6^#測點及擬合線匹配良好，卸壓過程線與加壓過程線基本擬合。

表2是鋼岔管內側及肋板內緣測點應力分布，根據(jù)表2制作鋼岔管水壓試驗岔管內側測點應力與加壓過程線圖可知，內側5#、10^#與擬合線匹配良好，卸壓過程線與卸壓過程線基本擬合。

結果分析

1. 鋼岔管在加壓過程中，表現(xiàn)為管內受拉較大。管內、外測點應力值與試驗水壓呈良好的線性對應關系。試驗表明測試系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，且水壓試驗過程中岔管各測試部位均處于彈性變形狀態(tài)。

2. 當水壓達到1.7MPa時，岔管管殼上各測點的應力水平不高，說明岔管本體有足夠的安全儲備。

3. 水壓在達到2.1MPa時，管內測點受拉，肋板部位測點*大拉應力達到187.89MPa。盡管發(fā)頭上未布置應變片，但可以推測該焊縫內側所受的拉力值不低。

總結

試驗過程中未發(fā)生岔管滲漏和焊接開裂現(xiàn)象，說明鋼岔管的制造質量良好，滿足使用要求。鋼岔管腰部及月牙肋板所受應力值較大，在水壓試驗及發(fā)電運行時應注意監(jiān)測。