大型弧形鋼閘門質(zhì)量控制難點(diǎn)工藝淺析

張艷霞

摘? ? 要：本文主要基于筆者對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)研究以及自身多年工作實(shí)踐情況下分析大型弧形鋼閘門生產(chǎn)制造過程中的質(zhì)量控制要點(diǎn)和難點(diǎn)，總結(jié)出了一套大型弧形鋼閘門質(zhì)量控制難點(diǎn)的技術(shù)工藝措施和具體施工方法，為同類型水工金屬結(jié)構(gòu)的加工制造提供參考。

關(guān)鍵詞：水利工程;大型弧形閘門;質(zhì)量控制

1? 引言

某水利工程規(guī)模為大I型，其中水工金屬結(jié)構(gòu)分部工程主要由12孔20.0m×9.5m大型弧形鋼閘門和12臺(tái)套2×800kN固定卷揚(yáng)式閉式啟閉機(jī)組成，通過閘門調(diào)控，一次蓄水量可達(dá)5200萬m3，可供6.07萬hm2農(nóng)田灌溉?；⌒武撻l門主要包括底軌、側(cè)軌、閘門門葉、支臂、支鉸和止水結(jié)構(gòu)等。各構(gòu)件尺寸較大，單構(gòu)件形位公差要求較嚴(yán)格，裝配難度較大，止水技術(shù)要求較高，焊接變形量難以控制，需要針對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)制定具體工藝措施，保證產(chǎn)品使用功能。

2? 質(zhì)量控制難點(diǎn)分析

2.1? 面板尺寸大，曲率半徑難以控制

水利工程中閘門面板尺寸為20.0m×9.5m，曲率半徑為20.0m，受限于板材尺寸的影響，需要多塊板材拼裝而成，易造成各板材之間拼接縫搭接不連續(xù)或與弧臺(tái)貼合不緊密，從而不能保證面板弧度和局部平整度，影響止水效果和外觀質(zhì)量。

2.2? 主梁收縮量計(jì)算誤差大

工程主梁尺寸為20.0m×1950.0mm，板厚為20.0mm，根據(jù)傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，主梁收縮量一般為8/1000，考慮到主梁長(zhǎng)寬比與以往主梁構(gòu)件不同，經(jīng)查閱相關(guān)焊接變形資料，主梁焊接收縮量需要重新計(jì)算，否則極可能影響閘門整體外觀尺寸。

2.3? 側(cè)止水座板的焊接和鉆孔

閘門止水直接影響整個(gè)工程的蓄水效果和閘門安全穩(wěn)定，閘門漏水是一個(gè)比較普遍的現(xiàn)象和難題，由于止水間隙控制不當(dāng)，止水橡膠與閘孔止水座板在啟閉過程中造成損傷，微小的縫隙便會(huì)形成噴射，造成閘門功能降低，嚴(yán)重時(shí)能造成閘門振動(dòng)。工程止水座板與以往弧形閘門不同，采用獨(dú)立板與閘門面板焊接而成，整個(gè)止水結(jié)構(gòu)用連接螺栓與座板連接，而座板焊接過程中容易造成局部變形，如果解決不了這個(gè)問題，那么在制造過程中就降低了對(duì)閘門止水功能的要求，相當(dāng)于從源頭上就沒有解決閘門止水的技術(shù)問題。

2.4? 焊后應(yīng)力變形

受大型弧形鋼閘門尺寸大所影響，這就導(dǎo)致其出現(xiàn)不少的焊接縫，并且加之板材厚度大，如此一來很容易產(chǎn)生焊后應(yīng)力變形情況。而焊后應(yīng)力變形會(huì)對(duì)大型弧形鋼閘門強(qiáng)度與質(zhì)量構(gòu)成嚴(yán)重影響。所以這就要求我們必須做好大型弧形鋼閘門焊后應(yīng)力變形控制。

3? 質(zhì)量控制難點(diǎn)工藝方法

3.1? 改變弧臺(tái)搭設(shè)方案，保證弧門曲率半徑

弧門制作焊接過程中，其不但會(huì)出現(xiàn)縱橫兩向收縮變形，并且沿徑方向也出現(xiàn)有，這樣一來便會(huì)導(dǎo)致大型弧形鋼閘門拼接焊接后出現(xiàn)曲率變小情況。為此，應(yīng)先確定制造曲率半徑，在搭設(shè)門葉拼焊弧形工作臺(tái)時(shí)按照計(jì)算出的曲率半徑施工。在可調(diào)節(jié)弧臺(tái)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了技術(shù)改進(jìn)，由于閘門寬度達(dá)到20.0m，為保證產(chǎn)品整體性和最小變形量，在原有弧臺(tái)基礎(chǔ)上加裝支撐立柱，原弧臺(tái)立柱間距為1.5m，改為0.75m，且尺寸更加精密，用水準(zhǔn)儀和激光準(zhǔn)直儀校核水平高程和直線度，保證最佳的面板貼合量，并且在間距1.5m的立柱上，每排設(shè)置5個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，以便制造過程中對(duì)面板曲率和弧度的校核，這種雙重保證措施更好地保證了整個(gè)面板的局部平面度和曲率半徑的準(zhǔn)確性。

3.2? 重新計(jì)算主梁收縮量

受到自動(dòng)埋弧焊機(jī)自身?xiàng)l件限制，閘門主梁為20m長(zhǎng)，只能采用分段焊接，這種焊接方式直接影響了主梁的焊后收縮量。由于主梁高度為1950mm，熱傳導(dǎo)率較之前的小型弧門主梁明顯降低，特別在主梁的端部，熱傳導(dǎo)變化呈圓弧狀，通過查閱相關(guān)板材在不同板厚下的對(duì)接焊焊接工藝過程進(jìn)行數(shù)值模擬仿真，分析得到隨著板材厚度的增大，板材的橫向收縮量和縱向收縮量都是逐漸減小的，而角變形是逐漸增大的，為實(shí)現(xiàn)焊接過程中變形量的精度計(jì)算等提供了條件。經(jīng)計(jì)算，主梁縱向收縮量采用6/1000，在高度橫向方向上，套料前將主梁腹板前翼緣處繪制成圓弧狀，圓弧半徑為閘門曲率半徑，在第一孔閘門制作完成后進(jìn)行了測(cè)量，驗(yàn)證了本組數(shù)據(jù)和方案的準(zhǔn)確性，為后續(xù)產(chǎn)品加工提供了理論支持。

3.3? 側(cè)止水座板施工工藝

由于閘門制造過程中分為上下兩節(jié)，側(cè)止水座板安裝精度將直接影響閘門止水效果，主要有兩種安裝方案：方案一將側(cè)止水座板點(diǎn)焊在圖紙?jiān)O(shè)計(jì)位置，閘門下弧臺(tái)前止水鉆孔，座板不分段，工地安裝閘門是整體安裝焊接側(cè)止水座板。方案二將側(cè)止水座板在閘門下弧臺(tái)前整體安裝，鉆側(cè)止水孔，校核完成后將側(cè)止水座板分成兩段，工地安裝時(shí)兩段對(duì)接，再次校核。方案比較：方案一制作難度較小，只需要保證止水座板的尺寸符合設(shè)計(jì)圖紙，易于廠內(nèi)施工，但在現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)難度加大，工地現(xiàn)場(chǎng)條件有限，焊接量過大，變形后不能及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施，易造成座板不平整，出現(xiàn)滲水或漏水現(xiàn)象。方案二將座板焊接在閘門面板上，需要通過反變形法將座板和面板的變形量調(diào)整至設(shè)計(jì)尺寸后再進(jìn)行鉆孔，工地安裝時(shí)只要保證兩節(jié)閘門對(duì)接尺寸誤差最小，既能保證止水座板的平整度，此方案更有利于保證閘門整體側(cè)止水的水封效果，故選用方案二。

3.4? 控制焊接后應(yīng)力變形

我們首先要在焊接途中要盡量減少焊縫的數(shù)量，縮小焊縫的尺寸。焊縫的大小會(huì)直接影響焊接變形的幾率。因此，焊接過程中必須要安排好焊縫的位置，還有尺寸的把握。如果遇到受力大的接頭（丁字和十字），可以使用開坡口的方式。因?yàn)榇朔绞礁欣跍p少變形的可能。使用適當(dāng)?shù)暮附臃椒?，?guī)范焊接方式。其次，優(yōu)化焊接工藝法和工裝模具法。這都是控制大型構(gòu)建焊接變形的方法。這些方法在控制焊接變形的方法中是最常用的。也是減少焊接應(yīng)力的常用方法。在大構(gòu)件焊接過程中，要注意工藝設(shè)計(jì)和參數(shù)備選兩方面。最好使用熱輸入量偏小的方法，比如像多層焊這類護(hù)焊方法。采用正確的焊接順序，最好不要使用先外后內(nèi)、兩頭到中間、先長(zhǎng)再短的方法。最好讓工件的受熱情況均勻，不一樣的材料在焊接的時(shí)候要使用不一樣的焊接方法，去消除焊接應(yīng)力。減小熱輸入量還得使用跳焊和分段焊的方法。在大構(gòu)件焊接時(shí)必不可少的設(shè)備就是工裝模具。工裝模具有對(duì)工裝和焊接變位機(jī)兩種。使用這個(gè)設(shè)備一能提高生產(chǎn)效率，二能減少工人在勞動(dòng)過程中的強(qiáng)度。

4? 結(jié)論

從閘門尺寸和蓄水能力上講，水利工程大型弧形鋼閘門為近些年國(guó)內(nèi)較為少見的工程案例，通過對(duì)本水利工程的成功實(shí)施，可為今后類似產(chǎn)品的制造提供一定的參考借鑒價(jià)值。

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