水工鋼閘門制造與安裝的焊接質(zhì)量控制

李申勇

（中國水利水電夾江水工機械有限公司，樂山 614100）

水工鋼閘門通常安裝于溢流壩、泄水孔、水閘等建筑設施的空口上，控制泄水通道開關，起到調(diào)節(jié)流量和上下游水位的作用，在防洪排澇等工作中占據(jù)重要地位[1]。鋼閘門是水閘工程的主體部分。根據(jù)工作性質(zhì)，它可以劃分為工作閘門、檢修閘門和事故閘門。根據(jù)門葉材料，它可以分為鋼閘門、木閘門和鋼筋混凝土閘門等，其中鋼閘門是最常見的水工閘門形式。鋼閘門由面板、主梁、吊耳以及止水裝置等部分組成，在水利水電工程建設中應用廣泛。鋼閘門通常由工廠加工制作，運到現(xiàn)場后再進行安裝施工。焊接作業(yè)是制造與安裝過程中不可或缺的重要環(huán)節(jié)，需要采取有效的質(zhì)量控制措施，保證水工鋼閘門制造與安裝質(zhì)量，提升水閘工程運行的穩(wěn)定性。

1 準備階段的質(zhì)量控制措施

在焊接作業(yè)之前，準備工作是否充分對于焊接質(zhì)量有著直接影響。為了提升焊接作業(yè)質(zhì)量，避免出現(xiàn)各種焊接質(zhì)量缺陷，必須妥善做好水工鋼閘門制造和安裝的相關準備工作，從而為焊接作業(yè)創(chuàng)造條件。

1.1 加強焊接工藝管理

焊接工藝是否科學、可行，直接關系焊接質(zhì)量的高低。如果焊接工藝不合理，必然會導致焊接質(zhì)量難以達到水工鋼閘門制造與安裝要求，從而影響后續(xù)施工。因此，要高度重視焊接工藝，結合水工鋼閘門的使用環(huán)境和要求，以及水工鋼閘門的結構特點等因素，科學制定焊接工藝方案。

技術人員應綜合考慮各方面因素，編寫焊接作業(yè)指導書，明確焊接技術路線。在擬定焊接工藝方案后，需要評定焊接工藝，必要時開展鋼材焊接性能試驗，以試驗結果為依據(jù)評定焊接工藝的合理性和適用性[2]。焊接工藝評定報告應包含焊接工藝評定任務書、指導書、焊材質(zhì)保書、施焊記錄、焊接工藝評定報告以及焊接質(zhì)量檢測報告等內(nèi)容，確保報告內(nèi)容真實、詳細、明確。如果焊接工藝評定結果不合格，需要分析問題的原因，修正焊接工藝參數(shù)，重新擬定新的焊接工藝方案，直到焊接工藝評定合格[3]。在完成焊接工藝評定工作后，應利用焊接工藝卡或焊接作業(yè)指導書指導水工鋼閘門制造與安裝階段的焊接作業(yè)。

針對不同的工程環(huán)境和要求，焊接工藝也應有所不同，需要進行合理調(diào)整。在水工鋼閘門制造過程中，焊接作業(yè)主要發(fā)生在拼裝階段，利用作業(yè)平臺對鋼閘門進行施焊。而在鋼閘門安裝過程中，焊接作業(yè)發(fā)生在露天環(huán)境下，施工環(huán)境更為復雜，焊接作業(yè)難度大，要考慮焊接工藝的適應性和穩(wěn)定性。在實際工作中，可能因某些因素發(fā)生變化導致原有的焊接工藝不再適用，需要在準備階段更加全面地考慮各方面因素，針對可能發(fā)生的意外情況制定相應的解決方案，避免因臨時更改焊接工藝影響焊接質(zhì)量。針對水利工程的實際情況，需要合理調(diào)整焊接技術，強化焊接質(zhì)量管理效益，依據(jù)工程的實際情況有效調(diào)整焊接技術。比如，采用CO2氣體保護焊接，具有變形小、速度快等顯著特征。焊工在焊接時進行分段焊，從中間向兩端逆向?qū)ΨQ，保證每段焊縫長度在300 mm范圍內(nèi)。此外，使用火焰、機械相結合的方法，有效處理焊后矯正時焊縫收縮引起的正、旁彎曲質(zhì)量問題。

1.2 做好焊工培訓和管理

雖然自動焊工藝逐漸得到了廣泛應用，但在水工鋼閘門制造與安裝工作中有很多焊接作業(yè)并不適合采用自動焊方式，而是需要由焊工手工完成，這對焊工的技能水平與主業(yè)素質(zhì)提出了很高要求。同時，即便采用自動焊方式也離不開焊工的參與和支持，可見焊工能力素質(zhì)對焊接作業(yè)質(zhì)量具有關鍵作用。

在水工鋼閘門焊接作業(yè)之前，需要確保每名焊工都持有職業(yè)資格證書，具備較為豐富的理論知識和實踐經(jīng)驗。上崗前需要對焊工開展針對性培訓，以水工鋼閘門制造或安裝階段的焊接工藝與操作規(guī)范為主要培訓內(nèi)容。崗前培訓后，應對焊工進行考核，通過考核后方可上崗[4]。如果焊工未能通過考核，需要延長培訓時間，待考核通過后才可上崗，從而保證焊工上崗后快速適應工作，嚴格按照焊接工藝要求規(guī)范操作，切實保證焊接作業(yè)質(zhì)量。對于個別缺失職業(yè)精神、技能水平過低的焊工，應給予必要的懲處，督促其改進，情況嚴重的需要請離焊工隊伍。

1.3 加強焊接材料和設備管理

從焊接材料方面來看，依據(jù)水利工程的實際需求，確定合適的材料，并做好材料采購、驗收等全過程質(zhì)量管理工作。從焊接設備方面來看，焊接過程是熱量輸入的過程，要合理選擇相關設備，減少焊接設備問題，有效保證焊接質(zhì)量。

水工鋼閘門制造與安裝過程中的焊接作業(yè)，需要使用專門的焊接材料和焊接設備。應確保選用的焊接材料與設備滿足焊接工藝要求，避免出現(xiàn)焊接工藝與材料設備不符的情況。在焊接材料和設備的選擇上，應考慮水工鋼閘門的運行情況和焊接作業(yè)的要求，基于焊接工藝方案合理選用高質(zhì)量、性能優(yōu)、穩(wěn)定性好的材料和設備。在材料和設備入廠或入場時，應對焊接材料與設備進行檢測驗收。焊接材料的驗收不僅要檢查質(zhì)量保證書、合格證書等文件，還要查驗材料質(zhì)量、規(guī)格、數(shù)量等，確保實際情況與要求相符。對于焊接設備的驗收，著重檢查焊接設備是否存在故障隱患，設備性能是否完善，參數(shù)是否準確，保證焊接設備的使用穩(wěn)定性和可靠性[5]。在材料和設備進入制造工廠或安裝現(xiàn)場后，需要妥善存放材料設備，并定期檢測材料質(zhì)量和設備電流等參數(shù)，避免因存放條件不當出現(xiàn)材料受潮、設備受損等問題。在焊接作業(yè)之前，需要復查即將使用的材料和設備，以防焊接作業(yè)過程中因材料或設備問題出現(xiàn)質(zhì)量缺陷。

2 焊接作業(yè)的質(zhì)量控制措施

在水工鋼閘門制造或安裝作業(yè)期間，應加強焊接作業(yè)現(xiàn)場的環(huán)境監(jiān)控，合理控制鋼閘門制造或安裝作業(yè)，嚴格按照焊接作業(yè)指導書規(guī)范開展焊接作業(yè)，保證焊接作業(yè)質(zhì)量，盡量避免出現(xiàn)焊接質(zhì)量缺陷和焊接變形問題。

2.1 鋼閘門制造質(zhì)量控制

在水工鋼閘門制造工作中，應嚴格控制焊接作業(yè)前的鋼閘門制作質(zhì)量，合理確定零部件尺寸，預留焊接收縮余量和加工余量，控制裝配間隙和關鍵尺寸，避免因制作質(zhì)量不達標影響焊接作業(yè)的順利開展。

實際工作中應結合焊接工藝、構件加工、鋼閘門組裝等工序特點，合理設計鋼閘門零部件工藝尺寸，確定加工余量和焊接收縮余量。比如，對鋼閘門主邊梁翼板寬度方向留1/‰余量，長度方向留2/‰余量，并加拼裝誤差20～30 mm，同時需要考慮拱度的情況[6]。為了減少焊接作業(yè)量，可以對面板、主梁、邊梁等關鍵零部件進行構件預制，減少組拼時的焊接量，避免集中焊接引起的變形問題。單構件焊接質(zhì)量與形位尺寸相對容易保證，可以減少對鋼閘門整體質(zhì)量的負面影響。焊接作業(yè)前，需要檢查外形尺寸、邊梁平行度等關鍵尺寸和預留余量，確保滿足要求后方可施焊。

在零部件組焊前，校正、修邊、加工焊接坡口工作尤為關鍵。其中，根據(jù)工藝要求落實焊接坡口的加工事項極其重要。比如，針對工程項目的實際情況，聯(lián)系實際，適當調(diào)整圖紙設計的焊縫標注，將單邊坡口改為對稱的雙面坡口，并改變坡口角焊縫大小。通過減少焊縫面積，均勻分布焊縫兩邊的母材，便于解決焊縫兩邊熱擴散不對稱問題，對減少焊接時的彎曲變形具有積極作用。

2.2 鋼閘門安裝環(huán)境監(jiān)控

焊接作業(yè)環(huán)境對焊接作業(yè)質(zhì)量有一定的影響，尤其水工鋼閘門安裝階段多為露天作業(yè)，安裝現(xiàn)場施工環(huán)境較為惡劣，可能因外部環(huán)境變化影響焊接質(zhì)量。在焊接作業(yè)過程中，應監(jiān)控焊接環(huán)境，確保環(huán)境溫濕度和風速等情況適宜焊接作業(yè)[7]。如果是雨雪天進行露天作業(yè)，若外部環(huán)境溫度過低或風速過高，應停止焊接作業(yè)，避免受外部因素干擾導致焊接質(zhì)量低下?？梢愿鶕?jù)焊接環(huán)境情況，對焊接作業(yè)場地采取相應的保護措施，以抵御氣候環(huán)境的干擾。比如，環(huán)境溫度低于焊接材料允許溫度時，需要進行預熱。

2.3 鋼閘門焊接作業(yè)監(jiān)管

在焊接作業(yè)前，需要檢查焊接口是否規(guī)范，確保焊接材料質(zhì)量合格、焊接方法得當，合理安排焊接作業(yè)順序。正常情況下，應按照已通過評定的焊接工藝進行焊接作業(yè)，烘烤焊條，將待用焊條放在保溫筒內(nèi)，方便隨時取用。此外，應清理干凈施焊坡口周圍的鐵銹、油污等。

水工鋼閘門制作是室內(nèi)作業(yè)，需要適當控制室內(nèi)環(huán)境，使室內(nèi)環(huán)境符合焊接作業(yè)的要求，避免因環(huán)境因素影響焊接質(zhì)量。結合現(xiàn)場施焊情況，室內(nèi)作業(yè)也要保證自然通風，規(guī)范焊接環(huán)境控制要求。采用手工電弧焊方式進行點固焊接時，按要求烘焙焊條，避免焊條因吸潮而影響焊接工藝性能，出現(xiàn)夾渣、裂紋等缺陷，保證焊縫質(zhì)量。

在焊接作業(yè)過程中，可以對定位焊進行工藝性的加固焊。為控制變形量，可從中間向外圍采用對稱逐步退焊法，合理確定焊接順序和焊接方向，保持同步焊接的工藝參數(shù)一致，使門體受熱均勻，確保焊接作業(yè)過程規(guī)范、有序。同時，要根據(jù)構件或閘門變形情況適當調(diào)整焊縫位置和焊接參數(shù)，采用振動時效消除內(nèi)部殘余應力，以盡量控制焊接變形量。

3 焊接處理的質(zhì)量控制措施

為了保證水工鋼閘門制造與安裝焊接質(zhì)量，焊接質(zhì)量檢驗與焊接變形矯正是一項重要舉措，對整個項目建設具有重要作用。以下探討水工鋼閘門焊接作業(yè)后的焊接質(zhì)量控制措施。

3.1 焊接質(zhì)量檢驗

在完成焊接作業(yè)后，需要按要求全面檢查焊縫質(zhì)量。通常先采用外觀檢查的方式檢驗焊縫表面是否存在夾渣、裂紋等質(zhì)量缺陷，確保對接焊縫咬邊低于 0.5 mm。外觀檢查后，通常采用超聲無損檢測的方式對鋼閘門焊縫進行無損檢測。對于一類和二類級別的焊縫，需嚴格按照規(guī)范要求開展無損檢測。如果超聲無損檢測發(fā)現(xiàn)可疑波形難以判定，可以進行X射線檢測。如果發(fā)現(xiàn)質(zhì)量缺陷問題，需要對焊縫延伸方向進行補充檢驗。若補充檢驗未通過，則應檢測焊工施焊的全部焊縫[8]。

3.2 焊接變形矯正

焊接熱應力會引起焊接變形問題。焊接熱源輸入能量與焊接殘余應力對焊接變形有直接影響。在焊接作業(yè)后，通常采用火焰矯正的方式矯正焊接變形?？梢愿鶕?jù)實際情況，靈活采用點狀、線狀以及三角形加熱矯正法。在焊接變形矯正過程中，要注意避免對焊縫質(zhì)量造成影響，科學選用適合的矯正方法，認真開展變形矯正作業(yè)，將焊接變形控制在允許范圍內(nèi)，保證水工鋼閘門制造與安裝質(zhì)量。

4 結語

水工鋼閘門的制造和安裝過程中需要采用焊接方式，而焊接質(zhì)量對鋼閘門制造與安裝質(zhì)量具有直接影響。焊接工藝是否科學、合理，直接影響焊接作業(yè)質(zhì)量。為有效控制水利鋼閘門制造過程中的焊接質(zhì)量，需要充分重視焊接工藝管理，這是保障焊接質(zhì)量的關鍵舉措。在此基礎上，應在準備階段做好前期工作，在施工階段加強焊接作業(yè)質(zhì)量管控，在焊接作業(yè)后做好焊縫檢測與變形矯正等工作，以全面保障鋼閘門制造與安裝的焊接質(zhì)量。