澤城溢洪道弧形閘門制作工藝及質(zhì)量控制

王艷紅

（山西省水利建筑工程局，山西太原030006）

1 工程概述

山西省澤城西安水電站（二期）工程地處山西省晉中市左權(quán)縣境內(nèi)的清漳河干流上，電站樞紐工程距左權(quán)縣城35 km，壩堤在清漳河?xùn)|西兩源匯合處下游4.5 m，是一座以發(fā)電為主，兼顧防洪、養(yǎng)殖等，并為下游梯級(jí)水電站調(diào)節(jié)用電用水的綜合水電樞紐工程。電站裝機(jī)總?cè)萘繛?3 000kW。

澤城溢洪道弧形閘門主要由門葉、支臂、支鉸、封水、吊耳組成，主梁為焊接H鋼，材質(zhì)為Q235B，曲率半徑為14 m，為了便于閘門的運(yùn)輸和安裝，將閘門分為三節(jié)，總弧長為11 130.4 mm，三節(jié)分別為：3 390 mm、4 225 mm、3 575 mm。其中，第二、三節(jié)各有一焊接H型鋼梁。門葉組構(gòu)焊接較多，并且焊縫集中在面板一側(cè)，變形不易控制，制造成品外形尺寸要求嚴(yán)格。為了控制焊接變形，保證產(chǎn)品質(zhì)量要求，門體采用部件制作整形后，在弧形工作臺(tái)上整件拼裝，整體成型后，再分體整型，然后再上弧形工作臺(tái)拼裝的方法制造。閘門特性見表1。

表1 閘門特性表

2 弧形閘門門葉主要制作工藝及質(zhì)量控制

2.1 審圖及材料審核

審圖是產(chǎn)品順利進(jìn)行及質(zhì)量保障的第一關(guān)鍵點(diǎn)。

審圖要求：門體各構(gòu)件配合尺寸與相關(guān)物件是否匹配、吻合；門體外形尺寸與埋件相關(guān)設(shè)計(jì)尺寸是否相符。審圖中，對(duì)有異義的地方，必須與設(shè)計(jì)部門及時(shí)溝通、解決，未解決前不得進(jìn)入下一道工序。

材料審核是對(duì)所購進(jìn)材料的尺寸、技術(shù)參數(shù)等指標(biāo)是否符合圖紙的要求，是否能提供出廠質(zhì)量證明書進(jìn)行審核。如不符合圖紙要求，必須重新購進(jìn)或者索要技術(shù)資料、質(zhì)量合格證明書。

2.2 弧形樣板制作與弧形工作臺(tái)的調(diào)整

圖1 面板排料圖

弧形樣板的加工制作時(shí)應(yīng)對(duì)弧形閘門門葉面板的加工、檢驗(yàn)提供必要的保障，所以樣板的加工必須精確。為保證樣板的加工精度，利用數(shù)控切割加工設(shè)備是樣板加工精度的技術(shù)保證，依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙精確加工制作，保證加工精度控制在±0.5 mm以內(nèi)。同時(shí)為了保證弧形樣板的精確度，樣板的弧長不得小于3 m。

弧形工作臺(tái)的調(diào)整，必須保證弧形樣板與弧形工作臺(tái)相符，樣板與各接點(diǎn)間隙小于0.5 mm。如超出此標(biāo)準(zhǔn)，必須調(diào)整達(dá)到要求。

2.3 部件下料及組裝

主梁、縱梁、邊梁、腹板、翼緣板等部件下料采用數(shù)控火焰切割機(jī)多頭切割，并且在縱梁及主梁長度方向增加5‰的余量，保證焊后收縮量。焊接坡口加工要嚴(yán)格執(zhí)行GB/T14173—2008《水利水電工程鋼閘門制造、安裝及驗(yàn)收規(guī)范》，并且保證焊口兩側(cè)20 mm內(nèi)無油污、銹跡、氧化物的存在。

部件組裝在確認(rèn)下料符合要求后進(jìn)行。組裝時(shí)點(diǎn)焊厚度不得大于成形焊縫的1/3高度，點(diǎn)與點(diǎn)的距離不應(yīng)大于500 mm，焊接順序H形鋼為埋弧自動(dòng)焊，焊縫高度不小于母材較薄一側(cè)的厚度，選用焊劑為431，焊絲為H08A。四條焊縫方向?yàn)橥?，焊后需用H形材整形機(jī)校正。如有旁彎出現(xiàn)，應(yīng)用火焰校正，采用三角形法和直線法校正。校正至合格后，根據(jù)圖紙尺寸預(yù)留1‰的余量后切割為所需長度，以保證整體焊接收縮后的尺寸不小于圖紙要求。

2.4 面板制作、拼裝

考慮到加工、運(yùn)輸條件的限制，弧形門門葉面板分為三節(jié)加工，現(xiàn)場(chǎng)整體組裝焊接的方式。為避免出現(xiàn)焊縫十字交叉，需要首先對(duì)面板進(jìn)行排料，再按照排料圖進(jìn)行下料、焊接加工。排料圖如圖1所示。

“大夫說你身體虛弱，要好好調(diào)理?！彼銎鹞?，雙目相交，他眼中依然是一片不見底的漩渦，讓我不由自主地沉溺。

面板按圖1排料圖下料，21塊單塊面板按曲率半徑在卷板機(jī)上卷弧后，用弧度樣板檢驗(yàn)，樣板與面板間隙應(yīng)小于0.5 mm。若不符合要求，須重新卷制調(diào)整至規(guī)定范圍內(nèi)。面板卷好后，將面板拼放至弧形工作臺(tái)上，按照?qǐng)D1進(jìn)行拼接，拼接縫要求平整，錯(cuò)邊小于0.5 mm，而面板底緣及分節(jié)直線度每米范圍內(nèi)不大于1.5 mm，按照三節(jié)順序整體拼接于弧形工作臺(tái)上。

在拼好的面板上按圖紙要求尺寸增加縱梁長度、主梁長度1‰余量，畫出各部件的準(zhǔn)確位置，并復(fù)查無誤后，將制作合格后的部件點(diǎn)焊到所在的位置上，復(fù)查后準(zhǔn)備焊接。

2.5 焊接、焊后整形

焊接是整個(gè)弧形門制作中的關(guān)鍵之一，也是質(zhì)量控制的重中之重。由于弧形閘門組構(gòu)焊接較多，特別是是門葉焊縫集中在面板一側(cè)，焊接時(shí)變形控制顯得尤為重要。因此，嚴(yán)格控制焊接全過程，是弧形門質(zhì)量控制的關(guān)鍵點(diǎn)之一。

正式施焊前，須首先檢查點(diǎn)焊的各部件是否牢固，位置是否準(zhǔn)確。

確定無誤后，先將面板與各部件的焊縫采用分段退焊的方法，即由中心向兩邊對(duì)稱焊接。其次焊接縱梁和主梁的結(jié)構(gòu)焊縫由面板開始向下翼緣方向施焊，并且也應(yīng)從中心向四周對(duì)稱擴(kuò)散，最大程度減小焊接變形。

為了保證焊縫質(zhì)量，減小焊接變形，必須對(duì)以下八個(gè)方面進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控。首先焊接材料必須具有出廠質(zhì)量證明書，其化學(xué)成分、機(jī)械性能均應(yīng)符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。其次，焊條、焊劑應(yīng)放置通風(fēng)、干燥和室溫不低于-5℃的專設(shè)庫房內(nèi)，設(shè)專人保管，烘烤和發(fā)放。第三，焊接人員必須持有水工金屬結(jié)構(gòu)焊工證，方可施焊。第四，焊縫坡口用自動(dòng)、半自動(dòng)切割機(jī)或刨邊機(jī)完成后，必須用角向砂輪對(duì)坡口進(jìn)行修復(fù)，去除毛刺及飛邊。第五，定位焊選用的焊材與正式焊材要一致，選用參數(shù)可略高于正式焊接，定位焊的位置應(yīng)距焊縫端部300 mm以上，其長度不超過50 mm，間距為300～400 mm，厚度不宜超過正式焊縫1/3。第六，雙面焊接時(shí)，必須進(jìn)行清根處理。第七，焊縫組裝局部間隙超過5 mm時(shí)，應(yīng)在坡口一側(cè)或兩側(cè)做堆焊處理，直至坡口合格，嚴(yán)禁在間隙內(nèi)填入金屬材料。第八，在正式焊縫旁放置引弧板，嚴(yán)禁在母材上引弧。

門葉下弧臺(tái)后，分節(jié)處面板直線度每米范圍內(nèi)須小于2 mm，如達(dá)不到要求，須用火焰線狀和三角形狀加熱整形，直至達(dá)到要求。以門葉中心線為基準(zhǔn)分別切割，門葉左右的邊線及上下的邊線，門體的尺寸應(yīng)保證圖紙的要求，配鉆水封螺栓孔以及支臂的連接螺栓孔。

2.6 弧門試裝檢驗(yàn)

弧門出廠前必須進(jìn)行整體組裝，逐項(xiàng)檢驗(yàn)，并達(dá)到如下要求，方能出廠。

（1）兩個(gè)鉸軸軸孔的同軸度公差不大于1 mm，每個(gè)鉸軸軸孔的傾斜度不大于1‰。

（2）支鉸中心至門葉中心距離的偏差為±1 mm。

（3）支臂中心與支鉸中心的不吻合值不應(yīng)大于2 mm。

（4）支臂與主梁組合處中心至支臂與支鉸組合處中心的對(duì)角線相對(duì)差小于3 mm。

（5）支臂軸孔中心至面板外緣的曲率半徑R的偏差為±7 mm，兩側(cè)相對(duì)差應(yīng)小于5 mm。

整體試裝檢驗(yàn)完畢，所有部件嚴(yán)格按照SL105-2007《水利水電工程鋼閘門防腐規(guī)范》進(jìn)行防腐處理。

3 結(jié)束語

通過現(xiàn)場(chǎng)安裝及使用情況各項(xiàng)主要技術(shù)指標(biāo)達(dá)到了GB/T14173—2008《水利水電工程鋼閘門制造、安裝及驗(yàn)收規(guī)范》的要求。

本次弧門的制造工藝過程合理，弧形閘門整體質(zhì)量得到了有效控制，特別針對(duì)弧形閘門整體焊接變形的控制措施，實(shí)踐證明是可行的，對(duì)同類型的弧門制作有一定的借鑒作用。