南水北調(diào)弧形埋件側(cè)軌制作新工藝淺談

尚力陽1 寧志超2 李陽2 崔肖肖2

1黃河水利委員會黃河機械廠 河南鄭州 450006；

2南水北調(diào)中線建管局河南分局 河南鄭州 450006

摘要：南水北調(diào)工程弧形閘門使用較多，采用老舊技術(shù)工藝不能滿足工期及產(chǎn)品質(zhì)量，新工藝的使用提高了埋件精度及外觀質(zhì)量。

關(guān)鍵詞；南水北調(diào)；弧形閘門；埋件；制造；工藝；水利；閘門

導言：南水北調(diào)中線工程于1999年開始施工建設(shè)，于2014年12月正式通水，全部采用弧形閘門進行節(jié)制來調(diào)節(jié)流量，在弧形閘門埋件側(cè)導軌制造過程中，針對傳統(tǒng)制造工藝中存在的工序多、校正工作量大的實際情況，為確保工期與產(chǎn)品質(zhì)量，通過大膽嘗試新的制造工藝流程，探索出一套切實可行高效的弧形埋件制造新工藝，為南水北調(diào)中線工程總體施工進度提供了保障。

一、概述

弧形閘門是水工鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品中一種常見的設(shè)備，隨著國家對水利建設(shè)的加大投入及對工程質(zhì)量、工程工期提出的更高要求，原有弧形閘門的制作工藝已遠不適應(yīng)節(jié)奏較快市場需求。近兩年，南水北調(diào)工程金屬結(jié)構(gòu)制造量很大，各生產(chǎn)廠家工程量大，工期緊，前期埋件能否按工期運往工地，將直接影響到整個南水調(diào)中線工程的施工進度。為確保工程質(zhì)量和施工工期，，改進傳統(tǒng)的弧形埋件制作工藝勢在必行。我們通過對原制作工藝認真分析，查找原因，并深入車間結(jié)合實際，通過多次大膽嘗識，探索出一套全新的弧形埋件制作新工藝。

二、原弧形埋件制作工藝分析和存在弊端

原弧門埋件中側(cè)軌的制作過程：工作面板根據(jù)圖紙要求按照半徑在內(nèi)外弧上增加焊接和校正量進行下料，然后用滾圓機或壓力機制作弧形立板或弧形型鋼，各零件下料、成形后，在平地上組拼各零件、點焊，整體組拼完成，然后集中進行焊接，最后校正變形。這種工藝流程使弧形側(cè)軌在焊接時產(chǎn)生的很大變形和扭曲，給校正帶來很大的工作量。此外，弧形側(cè)軌埋件的校正不像平面閘門埋件，可以針對變形的部位逐點校正。對弧形埋件側(cè)軌校正時，每校正一個位置，都會引起側(cè)軌的整體變形，校正時往往是顧此失彼。原校正工藝，一根埋件校正需要5-6個臺班，最終雖都能保證產(chǎn)品符合規(guī)范要求，但大部分時間浪費在了側(cè)軌的校正上，浪費了大量人力物力。

為提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，保證工程工期，我們對傳統(tǒng)制作工藝流程進行了認真分析，認為要減少校正工作量，首要任務(wù)是控制焊接后的埋件變形。我們認為以下幾個方面是造成弧形埋件變形的主要原因：1）埋件側(cè)軌主面板不平度在拼接前沒有嚴格校正，總是把對面板不平度的校正放在焊接完成后進行，此時，整個埋件是一個整體，剛性很強，工作面板的校正難度大大增加；2）焊接時只是在簡易平臺上進行，焊接過程中沒有加支撐、定位和固定，在焊接過程中，造成弧形埋件因受熱等各方面原因自由變形；3）焊接時采用集中焊接的施焊流程不妥，集中焊接時雖說焊接速度較快，但由于板材受熱不均，加大了焊接變形。

三、改進的工藝措施

通過對以上引起焊接變形的原因進行分析，我們有針對性地對工藝過程進行了改進：1）弧形埋件在下料后，對工作面板、側(cè)彎角鋼等主要工件在焊接前進行校正，特別是工作面板，下好料后對單件進行校正，使其每米不平度不超過1毫米。將其因氣割下料、吊裝引起的變形在拼接施焊前進行校正控制，由于是單個鋼板，在壓力機上很容易將其校正至不平度在1mm之內(nèi)。2）根據(jù)弧形埋件的曲率半徑，放大樣制作胎具，用水平儀將胎具找平，胎具周邊設(shè)定位筋板，然后在胎具上進行各零部件的組拼，此方法大大提高弧形埋件組拼效率。組拼完畢后，周邊采取千斤頂找正、定位點焊的方法將組拼好的弧形埋件固定牢。此外，在弧形埋件上點焊上槽鋼之類的桿件以增加弧形埋件的整體鋼性，減少焊接時對弧形半徑產(chǎn)生的影響。如圖（1）所示。3）焊接參數(shù)和焊接順序是控制變形的關(guān)鍵，焊接時我們一改以往采用大電流、連續(xù)施焊的方法，采取較小焊接電流，分段對稱焊接的順序，首先將弧形側(cè)軌中的筋板立焊縫按照1.2.3……的順序全部焊接完畢然后，按照同樣的順序以每段焊接長度在300毫米左右的方法，進行分段跳躍式的平焊。如圖（2）所示，所有焊縫焊接好后經(jīng)過充分的采取分段對稱施焊。按此方法大大減小了焊接熱應(yīng)力不均引起的變形。施焊完畢，待弧形埋件自然冷卻后，再解除約束，吊下焊接成形的弧形埋件。

圖（1）

圖（2）

四、新工藝的應(yīng)用及推廣

以上工藝方案通過在制作南水北調(diào)水利工程中近60種弧形閘門埋件中的具體實施，收到良好的效果。通過在黃河機械廠三個鋼結(jié)構(gòu)車間實際應(yīng)用，提高了勞動效率近6倍，以前一根側(cè)軌焊好后，需要花費5-6天的時間進行校正，現(xiàn)在只要一天就可以完成，生產(chǎn)效率大大提高。其次，以前在校正弧形埋件時，往往是平面校正了弧度又符圖紙要求了，一根側(cè)軌反復(fù)折騰，時而用火焰校正，時而用壓力機校正，浪費大量人力物力，采用新工藝后，最直接效果的是大大提高了生產(chǎn)效率，為按合同供貨贏得了時間上的保證。間接地在很大程度上降低生產(chǎn)成本，減輕了工人的勞動強度，取得明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。

按此制作工藝焊接的埋件外觀質(zhì)量好，整體滿足圖紙要求。