弧形鋼閘門制造質(zhì)量影響因素分析及控制措施

馮茂振

（新疆匯通水利電力工程建設(shè)有限公司，新疆 烏魯木齊830000）

0 引言

弧形閘門的制造工藝比較復(fù)雜，制造工序較多。新疆某工程放水深孔弧形工作閘門設(shè)計孔口尺寸為6.0 m×6.0 m（寬×高），設(shè)計水頭為61 m，總水壓力為26 654 k N。該閘門為放水深孔進(jìn)口工作門，擋水水頭高，承受壓力大，為了保證該閘門的制造質(zhì)量，必須在閘門制造過程中嚴(yán)格控制各工序的質(zhì)量。

1 弧形鋼閘門制造質(zhì)量影響因素

弧形閘門的制造工藝流程分為：門葉、支臂零件的下料，主梁、邊梁、縱梁、支臂梁等的拼裝及焊接校正，弧臺搭建，門葉放樣，門葉的整體拼裝、焊接及校正，弧門整體組拼，門體防腐。其中每一個工序的施工質(zhì)量都是弧門制造質(zhì)量的重要影響因素。

1.1 下料

閘門梁及整個閘門的拼裝尺寸都與零構(gòu)件的下料尺寸有很大關(guān)系，如果零構(gòu)件的下料精度不夠，就會給閘門拼裝帶來很大麻煩，嚴(yán)重的甚至?xí)归l門的拼裝尺寸達(dá)不到合格要求?？紤]到弧門零件部分為弧形邊，如縱梁腹板、節(jié)點板等，半自動切割下料很難達(dá)到零構(gòu)件的下料尺寸精度要求。

1.2 弧臺搭建

弧臺各支撐位置布置及弧臺搭建尺寸精度會最終影響到弧門的弧度。如果弧門弧度偏差過大，會影響弧門的止水效果及弧門的運行。

1.3 焊接

閘門主材主要為25 mm、28 mm、36 mm的厚板，閘門的面板對接焊縫、主梁、邊梁、支臂梁的組合焊縫等都是二類焊縫，要求焊透，所以閘門制造過程中焊接量很大，特別是梁系的焊接變形難以控制，因此焊接工藝制定得是否正確直接關(guān)系到閘門的成型與質(zhì)量。

1.4 閘門放樣

閘門門葉寬度6 008 mm，弧長7 870 mm，由于閘門的焊接量很大，就會產(chǎn)生一定量的焊接收縮，使閘門的尺寸達(dá)不到設(shè)計及標(biāo)準(zhǔn)要求，所以在組拼閘門時要給予合適的放大余量，使閘門焊接完成后的尺寸符合設(shè)計及標(biāo)準(zhǔn)要求，因而選定合適的閘門放樣工藝就顯得尤為重要。

1.5 弧門整體組裝

弧門在出廠前要進(jìn)行整體組裝和檢查?；￠T的整體組裝質(zhì)量決定著弧門的整體尺寸及支臂與門體及支絞的配合是否符合標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計要求。

1.6 門葉及支臂分節(jié)

由于閘門采取公路運輸，而公路運輸對閘門的噸位及高寬都有限制，故門葉及支臂均需分節(jié)制造，閘門及支臂的分節(jié)部位與分節(jié)工藝最終也會影響到閘門的制造質(zhì)量。

2 控制措施

2.1 下料

弧門的邊梁、縱梁腹板為弧形邊，采用數(shù)控機床下料不僅可以保證邊梁、縱梁腹板的尺寸精度，而且還可以保證弧形邊的弧度，從而大大節(jié)省材料、提高生產(chǎn)效率。采用半自動切割下料，弧形邊就需要鋪設(shè)6 mm的鋼筋作為軌道，這樣不僅費時費力，而且難以保證弧形邊的尺寸精度。數(shù)控切割機是雙槍下料，在方正的零件下料時，可使零構(gòu)件兩邊均勻受熱，一般不會產(chǎn)生變形和彎曲，且下料誤差可以控制在2 mm之內(nèi)，從而提高零構(gòu)件的下料質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

2.2 弧臺搭建

弧門門葉尺寸及重量都較大，要合理布置弧臺各支撐梁的位置，盡量使弧臺支撐梁布置在門葉主梁及各個次梁等部位，以減小門葉的焊接變形。嚴(yán)格控制弧臺的搭建質(zhì)量，弧臺各支撐梁的水平度控制在1 mm之內(nèi)，弧臺各支撐梁的高程偏差控制在1 mm之內(nèi)、弦長偏差控制在2 mm之內(nèi)。

2.3 焊接

閘門鋼板較厚，面板厚度為25 mm，主梁腹板厚度為36 mm，主梁前翼緣板厚度為25 mm，主梁后翼緣板厚度為36 mm，邊梁翼緣板與腹板厚度均為36 mm，且主梁腹板與翼緣板、邊梁腹板與翼緣板的組合焊縫均為二類焊縫，都需要焊透，于是翼板的下塌變形就很難控制，所以必須制定合理的焊接工藝來控制焊接質(zhì)量及焊接變形。

2.3.1 焊接順序

控制閘門的焊接變形，首先要制定科學(xué)合理的焊接順序。本套閘門由4名焊工從門葉中心向兩側(cè)對稱施焊，先焊各梁系翼板平縫再焊立縫最后焊貼角縫，主要焊接順序如下：（1）焊主梁、邊梁、縱梁翼板之間的對接焊縫；（2）焊接主梁與邊梁腹板之間的組合焊縫；（3）焊縱梁腹板與主梁腹板之間的貼角焊縫；（4）焊主梁前翼緣板與面板之間的貼角焊縫；（5）焊縱梁腹板、邊梁腹板與面板之間的貼角焊縫。這種焊接順序不僅能夠使閘門自由收縮，減小對各焊縫的拘束度，使焊接產(chǎn)生的應(yīng)力盡可能得到釋放，還可以減少因焊接產(chǎn)生的閘門變形。

2.3.2 焊接方式

面板、梁系腹板及翼板的對接焊縫采用埋弧自動焊，工字梁、T型梁的角焊縫采用埋弧自動焊，各梁系腹板的角焊縫采用CO2氣體保護(hù)焊，貼角焊縫采用CO2氣體保護(hù)焊。為各類焊縫選擇了正確的焊接方式方法，就可以提高閘門的焊接質(zhì)量和工作效率，同時也可以節(jié)省焊接材料。

2.3.3 坡口形式

根據(jù)閘門制造標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，閘門主梁、邊梁、吊耳等的組合焊縫都是二類焊縫，都必須焊透，考慮到本次制造的弧門板材厚度較大，正確選擇坡口形式是得到合格焊縫內(nèi)部質(zhì)量和外觀成型的關(guān)鍵。為此，筆者根據(jù)鋼板厚度及多年工作經(jīng)驗總結(jié)，選取了相應(yīng)的坡口形式進(jìn)行施焊（圖1）。

2.4 閘門放樣

閘門的制造是通過零構(gòu)件的組拼焊接而成，零構(gòu)件會因為焊接、火焰校正等因素的影響而收縮，閘門的外形尺寸就會變小。所以在閘門組拼之前要做好放樣工藝，根據(jù)經(jīng)驗預(yù)留合適的焊接及校正收縮余量，使閘門的外形尺寸可以達(dá)到合格要求。本套閘門在放樣時設(shè)定了各零部件之間的放樣余量，通過焊接收縮而達(dá)到設(shè)計尺寸?？紤]到本套弧門多為厚度在25 mm以上的厚板，焊接收縮量根據(jù)以往經(jīng)驗值定為1 m收縮1 mm，故在弧門寬度方向留有6 mm的收縮余量，在弧長方向留有8 mm的收縮余量，在面板的寬度和弧長方向都預(yù)留50 mm的二次修邊余量。

圖1 坡口形式

2.5 弧門整體組裝

弧門出廠前要進(jìn)行整體組裝，弧門整體組裝就是將門葉結(jié)構(gòu)、支臂結(jié)構(gòu)、支絞結(jié)構(gòu)等部件組合成一個整體（支絞結(jié)構(gòu)使用假支絞代替）。制定合理的弧門整體組裝工藝，在組裝過程中對弧門整體進(jìn)行測量、調(diào)整，最終使弧門整體尺寸符合DL/T5018—2004標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計要求。

2.6 門葉及支臂分節(jié)

為了使閘門在安裝后能夠?qū)崿F(xiàn)良好的止水效果及精度要求，要盡可能少分節(jié)，以減小閘門安裝時因焊接過多而產(chǎn)生的變形。該弧門門葉、支臂在制造過程中采取整體制造方式，在整體拼裝焊接完成后，再進(jìn)行分節(jié)運輸。由于閘門從制造場地到安裝現(xiàn)場只能采取公路運輸方式，故其寬度最好不要超過3 500 mm，因此將門葉分為2節(jié)，支臂也各分為2節(jié)。門葉分節(jié)時，梁系的腹板和翼板及閘門面板各錯開200 mm，這種插接方式可避免焊縫集中，從而減小焊接應(yīng)力。

3 結(jié)語

由于采取了合理的制造工藝措施來控制弧門的質(zhì)量，新疆某工程深孔弧形工作閘門的制造質(zhì)量得到了保證，弧門的整體尺寸及焊接質(zhì)量均達(dá)到DL/T5018—2004標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計要求。通過對弧門的整個制造過程進(jìn)行總結(jié)，我們認(rèn)為，弧門制造質(zhì)量的好壞是通過每一道施工工序來保證的，要制定合理的制造工藝措施，分析考慮弧門制造的難點和控制的重點。下料的精準(zhǔn)度是構(gòu)件拼裝尺寸達(dá)到合格要求的基礎(chǔ)，閘門放樣收縮余量的預(yù)留和焊接工藝影響到閘門的外形尺寸精度和變形，整體組裝決定著弧門的最終外形尺寸是否合格。同時也清楚地認(rèn)識到影響弧門制造質(zhì)量的因素還有很多，比如閘門的結(jié)構(gòu)形式、校正方法及焊接方法等。在以后的工作中，要不斷思考摸索影響弧形閘門制造質(zhì)量的各種因素，提前考慮好應(yīng)對措施，以進(jìn)一步提高弧門的制造質(zhì)量。