平面鋼閘門現(xiàn)場(chǎng)組焊質(zhì)量超聲波檢測(cè)

趙 強(qiáng)，曹佳麗，徐亞楠，馬蕭蕭

（國(guó)網(wǎng)新源控股有限公司技術(shù)中心工程技術(shù)所，北京市 100161）

平面鋼閘門現(xiàn)場(chǎng)組焊質(zhì)量超聲波檢測(cè)

趙 強(qiáng)，曹佳麗，徐亞楠，馬蕭蕭

（國(guó)網(wǎng)新源控股有限公司技術(shù)中心工程技術(shù)所，北京市 100161）

對(duì)在建抽水蓄能電站的平面鋼閘門進(jìn)行焊接質(zhì)量進(jìn)行超聲波復(fù)檢時(shí)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)閘門面板對(duì)接焊縫存在超標(biāo)缺欠，主要表現(xiàn)為長(zhǎng)條形的根部未焊透。形成的原因經(jīng)研究分析為，閘門現(xiàn)場(chǎng)組焊時(shí)根部對(duì)口間隙不符合要求引起的是其主要原因。在初次進(jìn)行超聲波檢測(cè)時(shí)，由于對(duì)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于該焊接位置及工藝的理解偏誤差造成對(duì)超標(biāo)缺欠的誤判。經(jīng)重新評(píng)定，判定該缺欠為不合格缺陷，并根據(jù)形成原因?qū)附庸に嚰俺暡z測(cè)過程提出了建議。

平面鋼閘門；超聲波檢測(cè)；焊接工藝

1 檢測(cè)過程

閘門普遍地應(yīng)用于水利水電工程的泄水、水閘與排灌系統(tǒng)以及引水發(fā)電系統(tǒng)中，閘門的安裝是水利建設(shè)施工中重要的金屬結(jié)構(gòu)工程項(xiàng)目。為了更好的控制閘門的施工質(zhì)量，對(duì)某在建抽水蓄能電站上水庫進(jìn)/出水口2號(hào)閘門及下水庫泄放洞閘門的現(xiàn)場(chǎng)安裝的部分焊縫進(jìn)行超聲波復(fù)查，復(fù)查是在焊接完成且質(zhì)量檢驗(yàn)合格的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。主要針對(duì)閘門面板對(duì)接焊縫、邊梁翼板對(duì)接焊縫、邊梁腹板對(duì)接焊縫進(jìn)行超聲波復(fù)查。上水庫進(jìn)/出水口2號(hào)閘門檢測(cè)的位置如下：

（1）對(duì)閘門面板的1條對(duì)接焊縫（底節(jié)門葉和第二節(jié)門葉間）進(jìn)行了超聲波檢測(cè)，抽檢長(zhǎng)度為1800mm，材質(zhì)為Q345B，板厚為22mm。

（2）對(duì)邊梁腹板的2條對(duì)接焊縫（底節(jié)門葉和第二節(jié)門葉間的左、右邊梁腹板對(duì)接焊縫）進(jìn)行了超聲波檢測(cè)，抽檢長(zhǎng)度為1142mm×2，材質(zhì)為Q345B，板厚為30mm。

（3）對(duì)邊梁后翼緣板的2條對(duì)接焊縫（底節(jié)門葉和第二節(jié)門葉間的左、右邊梁后翼緣板對(duì)接焊縫）進(jìn)行了超聲波檢測(cè)，抽檢長(zhǎng)度為450mm×2，材質(zhì)為Q345B，板厚為36mm。

下水庫泄放洞事故閘門的現(xiàn)場(chǎng)安裝焊縫具體抽檢位置為：

（1）對(duì)閘門面板的1條對(duì)接焊縫（頂節(jié)門葉和第二節(jié)門葉間）進(jìn)行了超聲波檢測(cè)，抽檢長(zhǎng)度為1500mm，材質(zhì)為Q345B，板厚為16mm。

（2）對(duì)邊梁腹板的2條對(duì)接焊縫（頂節(jié)門葉和第二節(jié)門葉間的左、右邊梁腹板對(duì)接焊縫）進(jìn)行了超聲波檢測(cè)，抽檢長(zhǎng)度為1000mm×2，材質(zhì)為Q345B，板厚為20mm。

（3）對(duì)邊梁后翼緣板的2條對(duì)接焊縫（底節(jié)門葉和第二節(jié)門葉間的左、右邊梁后翼緣板對(duì)接焊縫）進(jìn)行了超聲波檢測(cè)，抽檢長(zhǎng)度為450mm×2，材質(zhì)為Q345B，板厚為36mm。

（4）對(duì)邊梁腹板的2條對(duì)接焊縫（頂節(jié)門葉和第二節(jié)門葉間的左、右邊梁腹板對(duì)接焊縫）進(jìn)行了超聲波檢測(cè)，抽檢長(zhǎng)度為350mm×2，材質(zhì)為Q345B，板厚為24mm。

2 檢測(cè)結(jié)果

超聲波檢測(cè)的靈敏度為H0-14dB，上水庫進(jìn)/出水口2號(hào)閘門現(xiàn)場(chǎng)安裝面板對(duì)接焊縫發(fā)現(xiàn)了4處不合格缺陷，長(zhǎng)度分別為40mm、100mm、20mm、20mm。依據(jù)《水電工程鋼閘門制造安裝及驗(yàn)收規(guī)范》（NB/T 35045—2014），按照GB/T 11345—2013檢測(cè)，檢測(cè)等級(jí)B級(jí)，按照GB/T 29712—2013中《焊縫無損檢測(cè)超聲檢測(cè)驗(yàn)收等級(jí)》的驗(yàn)收等級(jí)2級(jí)評(píng)定為不合格。

下水庫泄放洞閘門現(xiàn)場(chǎng)安裝的面板對(duì)接焊縫發(fā)現(xiàn)了1處不合格缺陷，長(zhǎng)度為100mm。依據(jù)NB/T 35045—2014《水電工程鋼閘門制造安裝及驗(yàn)收規(guī)范》，按照GB/T 11345—2013《焊縫無損檢測(cè)超聲檢測(cè)技術(shù)、檢測(cè)等級(jí)和評(píng)定》檢測(cè)，檢測(cè)等級(jí)B級(jí)，按照GB/T 29712—2013《焊縫無損檢測(cè)超聲檢測(cè)驗(yàn)收等級(jí)》中的驗(yàn)收等級(jí)2級(jí)評(píng)定為不合格。

表1 焊縫缺陷位置及大小Tab.1 The position and size of defects

3 原因分析

在長(zhǎng)期以來的水利工程金屬結(jié)構(gòu)安裝過程中，一般大中型水利樞紐及電站的閘門外形尺寸及整體重量都較大。受制于運(yùn)輸?shù)挠绊?，在設(shè)計(jì)閘門實(shí)際制作過程中，會(huì)在整體制作完成后再進(jìn)行分節(jié)解體，這樣運(yùn)輸就不會(huì)受影響，運(yùn)輸至工地后進(jìn)行焊接組裝。實(shí)際工作中，設(shè)計(jì)單位只提出閘門的整體要求及尺寸，對(duì)于門葉分節(jié)位置一般不做要求，由閘門制造單位進(jìn)行深入設(shè)計(jì)。

3.1 閘門設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)組焊工藝存在的問題

閘門制造廠深入設(shè)計(jì)后會(huì)提出現(xiàn)場(chǎng)安裝的工藝要求，在工地現(xiàn)場(chǎng)由施工單位進(jìn)行組裝。分節(jié)閘門的安裝不外乎兩種安裝方法，一種是水平組裝方法，另一種則是閘槽內(nèi)垂直組裝方法。如果閘門整體尺寸及重量不是太大，而且施工現(xiàn)場(chǎng)有較大的施工位置能夠擺放多節(jié)閘門，有較平坦的場(chǎng)地來布置拼裝平臺(tái)，這樣的情況可考慮采用水平組裝法組裝閘門。大型水利樞紐及大型電站的閘門整體尺寸及重量都很大，本工程的上水庫進(jìn)/出水口2號(hào)閘門外形尺寸為6800mm×7100mm×1200mm，重量為47t，下水庫泄放洞閘門外形尺寸為7200mm×7600mm× 1250mm，重量為43t，即使分節(jié)后單節(jié)的尺寸及重量還是會(huì)比較大，這種情況下，如果采用水平組裝法施工，需要非常大的施工場(chǎng)地，而且組裝成整體后，由于閘門尺寸及重量很大，在閘門吊裝時(shí)需要利用起重量非常大的吊車，受進(jìn)場(chǎng)公路或則現(xiàn)場(chǎng)條件的限制，甚至于大型吊車根本就到不了施工現(xiàn)場(chǎng)，這樣的情況一般考慮采用垂直組裝法組裝閘門。

圖1 焊縫根部缺陷示意圖Fig.1 Schematic diagram of weld root defect

現(xiàn)場(chǎng)組焊一般采用V型坡口，采用手工焊條電弧焊進(jìn)行單面焊。本工程中閘門制造廠家給出的現(xiàn)場(chǎng)安裝要求為面板對(duì)接焊縫的對(duì)口間隙為2mm。由于鋼閘門體積和重量均非常大，現(xiàn)場(chǎng)組焊時(shí)很難控制根部對(duì)口間隙。且由于對(duì)口間隙很小，采用焊條電弧焊時(shí)，大直徑的焊條很難塞入根部保證根部熔透，從而形成根部未焊透。本次抽檢過程中發(fā)現(xiàn)的缺陷基本均屬于根部未焊透。

由此可以說明，造成閘門面板對(duì)接焊縫超聲波抽檢不合格的原因是現(xiàn)場(chǎng)焊接時(shí)，由于根部對(duì)口間隙過小，引起根部未焊透，且缺陷沿焊縫方向呈長(zhǎng)條狀。

3.2 對(duì)于檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)理解的問題

平面鋼閘門進(jìn)行安裝時(shí)，依據(jù)NB/T 35045—2014《水電工程鋼閘門制造安裝及驗(yàn)收規(guī)范》，門葉面板對(duì)接焊縫屬于二類焊縫，超聲波檢測(cè)的檢測(cè)長(zhǎng)度不小于焊縫全長(zhǎng)的30%?，F(xiàn)場(chǎng)安裝完成后進(jìn)行超聲波檢查時(shí)也發(fā)現(xiàn)了根部未焊透的問題，在缺陷判斷時(shí)按照NB/T 35045 —2014《水電工程鋼閘門制造安裝及驗(yàn)收規(guī)范》4.5.7，“單面焊且無墊板的對(duì)接焊縫，根部未焊透深度不應(yīng)大于板厚的10%，最大不超過2 mm，但長(zhǎng)度不大于該焊縫長(zhǎng)度的15%”，認(rèn)為閘門面板對(duì)接焊縫屬于單面焊，個(gè)別部位的未焊透未超過板厚的10%或2mm，因此判定為合格。

單面手工電弧焊時(shí)，根部成型主要利用焊工的手法進(jìn)行雙面成型，難點(diǎn)在于既要保證根部熔透，又要保證背部成型且無焊瘤、咬邊等缺陷。NB/T 35045—2014《水電工程鋼閘門制造安裝及驗(yàn)收規(guī)范》4.5.7關(guān)于單面焊允許根部未焊透正是由于上述原因。但此處的判定原則并不適用于鋼閘門面板對(duì)接焊縫，因?yàn)殚l門面板對(duì)接焊縫安裝時(shí)，背部的后翼緣板起到墊板的作用，墊板的作用避免在施焊第一層熔敷金屬時(shí)，該層熔化金屬從接頭根部穿漏，對(duì)于帶坡口的閘門面板對(duì)接焊縫，當(dāng)對(duì)口間隙過大時(shí)，也起到了防止燒穿的作用。采用墊板焊接時(shí)，不允許根部有未焊透。

4 建議對(duì)策

由于鋼閘門尺寸和重量較大，制造廠在完成分段制造后需要運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝焊接，制造單位需根據(jù)鋼閘門的特點(diǎn)明確現(xiàn)場(chǎng)安裝的技術(shù)要點(diǎn)?，F(xiàn)場(chǎng)安裝單位需結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況及工藝評(píng)定結(jié)果及打底焊接的焊條直徑調(diào)整對(duì)口間隙，保證根部焊透，并保證單面焊雙面成型良好。

現(xiàn)場(chǎng)利用超聲波進(jìn)行焊接質(zhì)量檢測(cè)時(shí)，應(yīng)了解鋼閘門面板對(duì)接焊縫的制造工藝，充分認(rèn)識(shí)面板對(duì)接焊縫的焊縫形式及類型，利用相應(yīng)的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)判。

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趙 強(qiáng)（1981—），男，碩士，高級(jí)工程師，主要研究方向：金屬材料及焊接、水工結(jié)構(gòu)材料質(zhì)量檢測(cè)及評(píng)定。E-mail：13810839225@163.com

Ultrasonic Testing of Site Weld Joint of Plane Steel Gate

ZHAO Qiang，CAO Jiali，XU Yanan，MA Xiaoxiao
（Engineering and Technology Department，Technology Center of State Grid Xinyuan Co.，Ltd.Beijing 100161，China）

In a repeated welding ultrasonic testing of plane steel gate of a pumped storage power station under construction was conducted，the unqualified defects were found，which exhibits a type of elongated incomplete penetration defect of the root.By analysis，The main reason for the defect was considered as that the clearance of the compound root didn’t conform to the requirements.In the initial ultrasonic testing，for the inaccurate understanding of the testing standard for the welding position and process， the overweight defects were misunderstood as qualified.Through to the reassessment，such defects were confirmed as unqualified defects.Furthermore，the welding technology and ultrasonic testing process is also proposed according to the forming reason of the defects.

plane steel gate；ultrasonic testing；welding procedure