新沭河三洋港擋潮閘樞紐工作閘門埋件的制造

朱小琳 仇 明

(1.江蘇省水利機(jī)械制造有限公司，江蘇225009；2.江蘇省揚(yáng)州商務(wù)高等職業(yè)學(xué)校，江蘇 225009)

位于江蘇省連云港市郊新沭河入?？诘男裸鸷尤蟾蹞醭遍l樞紐是淮河流域沂沭泗河洪水東調(diào)南下工程的組成部分。三洋港樞紐按新沭河50 年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)流量6 400 m3/s，相應(yīng)閘上設(shè)計(jì)泄洪水位3.88 m，閘下水位3.70 m。設(shè)計(jì)擋潮標(biāo)準(zhǔn)為100 年一遇高潮位，設(shè)計(jì)擋潮水位3.90 m，歷史調(diào)查最高潮位(校核擋潮水位)4.08 m。三洋港樞紐為Ⅰ等大(1)型工程，主要建筑物為1 級(jí)，工程總投資5.5 億元[1]。

擋潮閘閘室每孔凈寬15 m，共33 孔，總凈寬495 m，門槽高9 m，埋件為STNiCr耐蝕合金鑄鐵材料。工作閘門共33扇，單扇閘門尺寸為16.22 m (寬)×6.4 m(高)×1.7 m(厚)。

1 關(guān)鍵技術(shù)

工作閘門埋件采用STNiCr合金鑄鐵材料，其優(yōu)點(diǎn)是：力學(xué)性能比普通鑄鐵有所提高，耐腐蝕性能尤其是抗堿性能大幅度提高，具有較好的耐熱性能，另外同普通鑄鐵一樣具有良好的鑄造性能。通過(guò)不同合金元素配比的試驗(yàn)與應(yīng)用，成功實(shí)現(xiàn)了埋件軌道工作面抗磨損、耐腐蝕、滿足規(guī)定的硬度和力學(xué)性能，加工過(guò)程中又能通過(guò)機(jī)床銑切加工達(dá)到表面加工精度要求的目的。

2 擋潮閘工作門槽合金鑄鐵埋件制造工藝

主軌、反軌及底檻材料為STNiCr耐蝕鎳鉻合金鑄鐵，力學(xué)性能符合GB5675中HT20-40的規(guī)定，主軌埋件與滾輪接觸的工作面在機(jī)械加工后的硬度≥280HBW。主、反軌單件分三節(jié)鍛造，每孔左右兩件對(duì)稱制作。底檻單件分八節(jié)鍛造，對(duì)稱制作，中間用螺栓聯(lián)接。鑄件無(wú)裂紋、疏松、夾渣等鑄造缺陷，并進(jìn)行消除內(nèi)應(yīng)力退火處理。主軌、反軌及底檻制作加工精度滿足DL/T5018—2004水電水利工程鋼閘門制造安裝及驗(yàn)收規(guī)范要求。合金鑄鐵化學(xué)成分要求見(jiàn)表1。

表1 合金鑄鐵化學(xué)成分要求(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)Table 1 Chemical composition requirements of alloy cast iron (mass fraction,%)

埋件制造工藝流程為：造型→澆注→清砂→表面清理→校正→精加工→預(yù)拼→檢驗(yàn)→入庫(kù)。埋件尺寸留足收縮余量，收縮量f=1 mm/m，結(jié)合施工條件加以修正，滿足規(guī)范要求。

3 質(zhì)量控制措施

(1)鑄造工藝保證毛坯質(zhì)量耐腐蝕鑄件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尺寸精度要求高，為確保鑄件的尺寸精度以及表面粗糙度要求，采用消失模鑄造工藝生產(chǎn)耐腐蝕鑄件。消失模鑄造采用泡沫造型，實(shí)型真空負(fù)壓鑄造，在接近真空的狀態(tài)下澆注鐵水，確保鐵水充型的精確性，保證尺寸精度和表面光潔度要求，同時(shí)鑄件材質(zhì)更加致密，內(nèi)部缺陷控制在最低水平。精加工驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)在加工面無(wú)鑄造缺陷。

(2)加工工藝保證加工質(zhì)量

根據(jù)材料硬度較高的特點(diǎn)，采用龍門銑床進(jìn)行加工，確保加工表面的光潔度，同時(shí)將加工件刃口的“崩邊”現(xiàn)象控制在最低限度。

(3)優(yōu)質(zhì)材料確保耐腐蝕性

為確保材料良好的耐蝕性，選用STNiCr材料。綜合考慮金屬材料的使用環(huán)境、耐海水腐蝕的性能和可加工性等多種因素，在鑄鐵中添加金屬鎳、鉻、銅、錳等，提高鑄鐵的耐蝕性和綜合力學(xué)性能。

(4)熔煉設(shè)備確保材料合格

為精確控制材料的化學(xué)成分，確保成分的均勻性，采用中頻感應(yīng)電爐熔煉，熔煉的鑄件鐵水化學(xué)成分均勻，質(zhì)量穩(wěn)定。

(5)檢驗(yàn)設(shè)備確保材料質(zhì)量

為減少材料的誤差，確?；瘜W(xué)成分的穩(wěn)定，采用爐前光譜快速化驗(yàn)、碳硫分析等化驗(yàn)手段，確保了材質(zhì)的準(zhǔn)確性和化學(xué)成分的穩(wěn)定性。同時(shí)，采用第三方檢驗(yàn)結(jié)果對(duì)自檢結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。

(6)質(zhì)量管理手段確保產(chǎn)品質(zhì)量

建立完善的質(zhì)量管理體系，將耐蝕件原料入廠、模型制作、材質(zhì)化驗(yàn)、性能檢測(cè)、尺寸檢測(cè)均列入質(zhì)量控制體系，生產(chǎn)過(guò)程中派員駐廠監(jiān)造，確保產(chǎn)品質(zhì)量。

(7)防銹處理

擋潮閘及排水閘工作閘門埋件STNiCr合金鑄鐵埋件埋入混凝土部位除銹后涂刷改性水泥膠漿，其除銹等級(jí)按GB8923中規(guī)定的ST2級(jí)。露出混凝土的部位噴(鋼)砂處理到ISO8501的Sa2.5級(jí)后，噴涂一道40 μm環(huán)氧底漆，中間漆噴涂一道120 μm改性耐磨環(huán)氧漆，面漆噴涂?jī)傻谰郯敝嫫?，每道?5 μm，油漆總厚度為210 μm。

4 檢驗(yàn)

(1)每套合金鑄鐵埋件產(chǎn)品出廠前，由質(zhì)量檢驗(yàn)部門進(jìn)行預(yù)拼裝檢驗(yàn)，合格后簽發(fā)產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)合格證書并噴涂上拼裝組號(hào)。

(2)按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，對(duì)每批STNiCr合金鑄鐵埋件留有三個(gè)25 mm×50 mm×50 mm尺寸的試塊，對(duì)試塊采取鉆孔取樣等多鐘方式進(jìn)行合金成分和金相等檢測(cè)，確保每批鑄件均有化學(xué)成分分析和金相檢驗(yàn)報(bào)告。

5 結(jié)束語(yǔ)

新沭河三洋港擋潮閘樞紐工程閘門及埋件已于2012年5月通過(guò)水下驗(yàn)收，其性能完全符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。為水利工程金屬結(jié)構(gòu)的制造提供了借鑒。

[1] 楊中，邵善忠.新沭河三洋港擋潮閘樞紐工程(J).中國(guó)河口動(dòng)態(tài)，2011.

[2] DL/T5018—2004水利水電工程鋼閘門制造安裝及驗(yàn)收規(guī)范.