底橫軸翻板閘門制作技術研究與應用

底橫軸翻板閘門制作技術研究與應用

楊毅

(安徽水安建設集團股份有限公司，安徽 合肥230601)

【摘要】底橫軸翻板閘門由門葉、底橫軸、支鉸座、軸承、止水、液壓驅動裝置和電控系統(tǒng)組成。根據底橫軸閘門特點，采取前期工廠化分段制作、后期現場分段拼接就位的施工方法。在工廠中采取高精度制作方法，從工裝準備、測量放樣、下料、門體制作、底橫軸制作、支鉸座與軸承加工、整體預組裝、閘門止水安裝、防腐、成品保護等操作要點上嚴格控制，確保了底橫軸閘門制作質量。本文對此加以介紹。

【關鍵詞】底橫軸；門葉；支鉸座；軸承

中圖分類號：TV66

Research and application of bottom horizontal axis flap gate

production technology

YANG Yi

(AnhuiShuiAnConstructionGroupCo.,Ltd.,Hefei230601,China)

Abstract:Bottom horizontal axis flap gate is composed of gate leaf, bottom horizontal axis, hinged seat, bearing, water stopper, hydraulic drive device and electric control system. Construction method of pre-factory segmented production and post-site segmented combination is adopted according to the characteristics of bottom horizontal axis gate. Tooling preparation, measuring lofting, cutting, gate production, bottom horizontal axis production, hinged seat and bearing processing, overall pre-assembly, gate water stopper installation, corrosion prevention, finished product protection and other operation keys are strictly controlled, thereby ensuring the production quality of bottom horizontal axis gate. The condition is introduced in the paper.

Key words: bottom horizontal axis; gate leaf; hinged seat; bearing

1底橫軸翻板閘門特點

底橫軸翻板閘門，是水利工程中近幾年興起的一種新型翻轉式擋水閘門，主要由門葉、底橫軸、支鉸座、軸承、止水、液壓驅動裝置和電控系統(tǒng)組成。閘門可根據需要開停在水平位置和垂直位置間的任意位置。該閘門優(yōu)點是結構簡單、造價相對較低。底橫軸翻板閘門的底橫軸長度相對較長(一般為10～60m)，因此底橫軸同心度要求較高，各部精度高，制作難度大。[1-5]

2底橫軸翻板閘門制作工藝優(yōu)選[2]

2.1制作與安裝之間的關系

閘門的制作必須考慮門體運輸和現場安裝條件，單個構件的大小和重量必須滿足運輸與吊裝要求。為便于運輸與安裝，門葉和底橫軸采用分段結構制作、高強螺栓連接方式。與此對應，底橫軸閘門制作分為兩個階段，前期是工廠化分段制作，后期是現場分段拼接，并安裝就位。

工廠化制作優(yōu)點包括：?化整為零，可以提高操作速度；?可以實現工廠化生產，提高制作精度與質量；?可以最大化實現機械作業(yè)，節(jié)省人力資源，降低成本；?分段制作便于運輸與安裝。

2.2制作研究

根據運輸和安裝條件，閘門門葉和底橫軸適宜按8～10m一節(jié)進行分段制作。在廠內的組裝平臺上，按尺寸校正好各支鉸基礎板，把閘門的各零部件按圖紙要求在廠內按一定順序預組裝。先組裝支鉸座、底橫軸、穿墻套管、拐臂，校正其同心度和高程，符合要求后逐節(jié)把門葉吊裝到底橫軸上組裝，檢查各組裝件尺寸，符合設計要求，則完成閘門制作工作。

控制支鉸、底橫軸、穿墻封水套管制作和組裝精度是保證閘門滿足設計運行功能要求的關鍵。

2.3制作工藝

在鋼平臺上按1∶1的比例整體放樣、拼焊閘門，然后橫向分段，最后在安裝現場進行分縫焊接。旋轉底橫軸采用中空結構，分段制作，現場焊縫拼接和局部外加法蘭的連接。底橫軸每一段均在廠內用鋼板卷管焊接而成。閘門門葉厚鋼板弧形底座通過螺栓與底橫軸連接。先將閘門門葉底部弧形底板與底橫軸組裝在一起，按圖紙設計位置進行一次性鉆孔，拆除弧板，把弧板底座上的孔徑擴大2～4mm，底橫軸孔攻絲。將校正檢驗合格的底橫軸、鉸座、拐臂、門葉與門葉底部弧形板在廠內整體預組裝，焊接閘門門葉與底部弧板。在底橫軸、門葉等各分段位置設定三個定位銷，并做明顯標志，以保證工地現場組裝的精確度。

2.4制作工藝流程

底橫軸翻板門制作工藝流程為：施工準備→測量放樣→下料→門體制作→底橫軸制作→支鉸座及軸承加工→整體預組裝→防腐→成品保護。

3底橫軸翻板門制作工藝要點[2]

3.1工裝準備

根據制作工藝要求，調整好用于主梁、側梁、面板的拼裝平臺，使用前用水平儀復測一遍。

3.2測量放樣

在制作平臺上按1∶1的比例放大樣，閘門放大樣時須根據閘門門體的結構形狀、門體的大小、焊縫坡口形式和焊縫的高度確定其收縮量，從而確定大樣尺寸。

3.3下料

用于閘門面板、主梁腹板、縱梁腹板、邊梁腹板、翼板的鋼板，在下料之前先用平板機平整，以消除鋼板軋制過程中的應力，減少焊接變形。使用數控切割機從鋼板上下料，制作主梁腹板、翼板及面板。型鋼用圓盤鋸床并輔以氣割下料。使用坡口機制作焊接坡口。

3.4門體制作

3.4.1主梁拼點和焊接

a.閘門門體使用Q345B鋼材制作，翼板、腹板上的對接焊縫是一類焊縫，采用埋弧自動焊。焊接時引弧端和熄弧端加引弧板和熄弧板。

b.將主梁的翼板和腹板拼點成工字形，主梁翼板和腹板的對接焊縫錯開距離不小于300mm。

3.4.2閘門面板的拼點和焊接

a.面板一般采用復合不銹鋼板。受成品鋼板定尺的限制，大中型閘門面板一般需拼接。將裁好的面板放在制作平臺上拼接。焊接面板基層時，先焊短焊縫、橫焊縫，再焊長焊縫、縱焊縫，采用埋弧焊，焊縫余高0～3mm，翻轉、碳弧氣刨清根，再用CO2氣體保護焊焊接至不銹鋼板位置，換不銹鋼焊絲焊接不銹鋼層面板，寬度壓過坡口2～4mm且平緩過渡。焊接時引弧端和熄弧端要加引弧板和熄弧板。

b.焊縫不允許有穿透性氣孔，1mm直徑氣孔每米范圍內允許不超過3個，間距不小于20mm，采用超聲探傷。面板的對接縫屬于Ⅱ類焊縫，探傷的數量不小于整個面板焊縫長度的30%，焊縫內部質量標準按GB 11345BⅡ級執(zhí)行。

3.4.3整體拼點

a.閘門在制作平臺上整體拼裝，放出所有要拼點的位置線，檢查所有位置線，控制在誤差范圍內；檢查對角線，其絕對值誤差控制在1mm范圍內。

b.平整面板，消除焊接應力，面板焊縫要進行探傷檢測。

c.在面板上放大樣。按工藝要求，讓面板上的焊縫與主梁的對接焊縫和縱梁的對接焊縫錯開，其距離不小于150mm。

3.4.4門葉總拼

a.在拼焊好的面板上放出閘門主梁、縱梁、邊梁的位置線，打上樣沖。

b.整體放線，特別注意對角線打樣沖，校驗對角線。

c.拼點主梁，校驗尺寸線，主梁的腹板與閘門面板要垂直。

d.拼點縱梁，校驗尺寸線，縱梁的腹板與主梁的腹板要垂直，縱梁的腹板與閘門面板要垂直，縱梁的翼板與主梁的翼板要平齊。

e.拼點其他工件。

3.4.5門葉焊接

a.先焊主梁、縱梁翼板間的平焊縫，采用CO2氣體保護焊，從中間向兩邊焊。

b.焊主梁、縱梁間的立焊縫，從中間向兩邊焊。

c.焊面板上的平焊縫，從中間向兩邊焊。焊面板上的角焊縫，從中間向兩邊焊，采用斷焊、跳焊，以減少變形，一段焊縫300mm左右，焊一段，跳一段，最后再補齊。

d.根據圖紙設計要求和規(guī)范要求進行檢查，符合要求后轉入下道工序。

e.翻轉閘門，使原處于仰焊位置的焊縫變成水平位置焊縫，焊接所有未焊焊縫。

f.檢查所有焊縫焊接質量。

3.5底橫軸制作

a.底橫軸為中空結構，分段制作，現場焊縫拼接的連接形式。一般中間段各段底橫軸在廠內要分段對接，對接時每節(jié)縱向焊縫應錯位90°，環(huán)向焊縫間距控制在2m以上，每節(jié)縱向焊縫只允許1條。軸管由厚鋼板卷制焊接而成，把每段的4節(jié)焊接檢驗合格的鋼管逐節(jié)對接，對接焊縫開45°V形坡口，用半自動埋弧焊機進行焊接，焊縫按一級焊縫要求，100%焊縫長度進行超聲波探傷及外觀檢查合格，并符合《高壓無縫鋼管超聲波擦傷規(guī)定》(JB 1151)。凡是采用焊接的部位，均提供焊縫探傷資料。

鋼板依據圖紙尺寸，按季節(jié)、材質、留足收縮余量與切割余量進行放樣劃線，用數控切割機切割，加工坡口，將待卷鋼板預熱到一定溫度后，在卷板機上卷制成型，縱縫加熱后進行焊接，校圓后對管兩端找同心后進行加工，對接鋼管達到要求長度、退火消除應力后進行精加工。

b.將卷制焊接好的鋼管外表面進行精加工。

c.在底橫軸管上貼焊100°弧形不銹鋼止水座板，每段100°弧形不銹鋼止水座板長度不小于2m，環(huán)縫與底橫軸管的環(huán)縫錯位在150mm以上。

d.在底橫軸支鉸軸承接觸范圍部位貼焊不銹鋼，然后用車床加工底橫軸的端部內外圓及貼焊的不銹鋼管，以保證底橫軸與支鉸軸承的同軸度不大于0.8mm。

e.按圖畫閘門上弧形板與底橫軸連接的螺孔位置線、中心線、打樣沖。配鉆攻內絲。

f.底橫軸壁厚偏差+5～-1mm，外徑公差f9，表面粗糙度Ra為12.5μm，節(jié)間同軸度0.8mm，全長方向同軸度不大于2.0mm。在每段底橫軸分段處設三只定位銷，并留下明顯標志，以保證工地現場組裝的精確度。底橫軸拆除運到工地安裝后用CO2氣體保護焊進行定位焊接。

g.底橫軸與拐臂連接法蘭鉸制孔，畫20-φ80H7的位置線、中心線，在數控鏜床上直接鉸制，連接用抗剪套材料用40Cr鋼，并進行調質處理。

3.6支鉸座與軸承加工[4]

a.支鉸座材料一般為ZG30Mn鋼，鑄造完成后，進行退火處理。

?做模型、鑄造、退火。

?檢查鑄件外形尺寸和內部缺陷(孔眼、裂紋、粘砂、結疤、夾砂、冷隔等)。

?粗加工畫線：粗找基準線，畫出底平面加工尺寸線和孔的中心線。

?加工底面：在龍門刨床上刨底面，包括粗刨、精刨。

?加工：以加工好的底面為基準面，在鏜床上鏜孔、刮平符合圖紙要求。

?畫線、鉆孔。

在支鉸座加工時要考慮底橫軸基礎不均勻沉降的應對措施。根據以往經驗，支鉸承受豎向力小，水平橫向水推力大，支鉸座軸承孔可留約3～5mm預留量。

b.軸承加工。

?25m以上的鋼板閘門軸承一般采用耐磨損自潤滑球面軸承，內襯選用工程塑料復合材料(如MGA、MGC、NMG等)，外層選用不銹鋼材料。

?為方便安裝，軸承球體和球座采用剖分結構。為保證加工精度，對軸承內襯及外層先進行整體加工后，再剖分。

?剖分后的軸承用連接板連接成整體，連接后的軸承兩端面不能有凸出結構，以便與支鉸座端面配合。

3.7整體預組裝

a.在制作鋼平臺上進行整體預組裝。

b.在制作鋼平臺上使用經緯儀放支鉸座縱向中心線，按照各支鉸座的距離放各支鉸座的十字中心線。

c.把底橫軸按位置套入支鉸座，校正支鉸座的位置，使其十字中心線偏差不大于0.5mm，然后把中間各支鉸座點焊固定在鋼平臺上。

d.調整底橫軸與拐臂連接的法蘭中心線，確保裝配拐臂的角度，固定各底橫軸，防止其轉動或位移。

e.裝配并固定兩端的兩個拐臂和邊支鉸座。

f.底橫軸整體組裝完成后組裝閘門底弧板，把閘門吊裝到底弧板上，控制閘門垂直度，每組裝一節(jié)閘門用4根鋼支撐把閘門與制作平臺固定牢固。

g.閘門、底橫軸整體組裝完成后進行閘門外形尺寸檢驗。

h.為防止閘門與底弧板焊接變形影響底弧板與底橫軸的連接螺栓安裝，其焊縫在閘門和底橫軸工地整體安裝就位螺栓緊固后焊接。

3.8閘門止水安裝[3]

測量出兩側底止水長度，裁剪橡皮，按底橫軸弧度精修下端橡皮形狀，將側封水橡皮在門體安裝位置壓緊(壓縮量為3mm)。按照門頁螺栓孔在橡皮上標記出側封每個螺栓孔位置，在橡皮標記螺栓孔位置處鉆孔或沖孔，然后進行安裝連接，用透光法檢查密封情況。

3.9防腐

對預組裝合格的閘門各部件根據圖紙設計要求進行防腐處理，驗收出廠。

3.10成品保護

加工件的結合面涂防銹油，活動部分注上黃油。用特制的柔性吊帶進行吊裝，搬運時防止撞擊。零散部件用木質工件箱裝運，以保持門體表面清潔。

4底橫軸翻板門制作效益分析[5]

a.工廠制作工藝流程科學，生產設備先進，工作效率高，工人勞動強度低，工程質量可靠，制作成本是普通平面閘門的90%，制作工期是普通平面閘門的70%。

b.制作工廠進行標準化管理，對廢水、廢氣、固體廢棄物和噪聲污染采取有效的控制措施，不破壞環(huán)境，無資源浪費現象，于社會可持

c.把外形尺寸大、重量大的底橫軸、門葉等進行分段制作，在吊裝、組拼、運輸、安裝等各環(huán)節(jié)安全性更高。

5結語

根據底橫軸鋼閘門特點，采取分段制作和拼裝的施工方式，既有利于提高閘門制作精度，也有利于后期現場安裝施工。該方法可縮短工期、提高工程質量、降低工程造價，經濟效益和社會效益顯著，可為類似工程的應用提供借鑒。

參考文獻

[1]徐強.饒英定.徐禮鋒.底軸驅動翻板閘門在水閘工程中的應用[J].江西水利科技,2014(1).

[2]鄒文衛(wèi).左琛.田愛軍.活動壩翻板閘門制造、安裝施工技術[J].水利電力機械,2005(2).

[3]孫天合.翻板閘門不銹鋼止水座板施工工法[J].科技致富向導,2013(14).

[4]馬盈三.陳文偉.盧新杰.蘇州河河口水閘翻板閘門底軸支承材料選擇[J].水利水電科技進展,2007(1).

[5]羅希.郭雷寧.譚丹.肖偉.王文.底鉸式鋼閘門底橫軸設計[J].水電能源科學,2012,30(5).