水工閘門控制焊接變形技術(shù)的措施研究

【摘要】焊接結(jié)構(gòu)的閘門，在水利水電工程中的應(yīng)用范圍最為廣泛，其使用壽命也比較長，但是在焊接過程中很容易出現(xiàn)變形問題，對水利工程的正常運行造成了影響。因因此在進(jìn)行閘門焊接的時候要采取必要的措施控制焊接過程中產(chǎn)生的焊接應(yīng)力，將焊接變形的情況進(jìn)行控制，這樣可以避免因為過大的應(yīng)力導(dǎo)致閘門出現(xiàn)變形過大的情況?；诖?，本文主要對水工閘門控制焊接變形技術(shù)的措施進(jìn)行分析探討。

【關(guān)鍵詞】水工閘門；焊接變形；控制技術(shù)；措施研究

1、前言

水利水電工程中，通常使用的閘門都是焊接結(jié)構(gòu)，這樣就使得在進(jìn)行水利工程閘門制造的時候?qū)附拥墓に囈浅５闹匾?，這樣可以避免在施工中出現(xiàn)焊接變形的情況，焊接變形對閘門的使用有很大的影響，因此，對焊接中出現(xiàn)的變形要采取必要的控制方法。將焊接過程中產(chǎn)生的焊接應(yīng)力和焊接變形控制在允許的范圍內(nèi)。

2、控制焊接變形的技術(shù)方法

2.1 振動焊接法

與其他焊接技術(shù)方法相比，振動焊接法具有一定的優(yōu)勢。該技術(shù)以振動時效理論為基礎(chǔ)，是一項創(chuàng)新型的焊接工藝。采用該工藝進(jìn)行焊接，可有效降低焊接過程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，進(jìn)而控制焊接變形的出現(xiàn)。研究結(jié)果表明，振動焊接法對水工閘門出現(xiàn)的橫向收縮變形和控制角變形，都能起到很大的改善作用。普通焊接法的橫向收縮變形在3mm左右，而采用振動焊接法可將橫向收縮變形降低到1.3mⅢ左右。

2.2 預(yù)應(yīng)力法。

預(yù)應(yīng)力法是比較常見的焊接變形控制方法，該方法又可分為預(yù)應(yīng)力法和預(yù)拉伸法。預(yù)應(yīng)力法主要是通過采用施加外力或加熱的方法，控制焊接變形程度。預(yù)拉伸法主要是采取在焊接縫隙方向上施加適當(dāng)拉伸力的方法，并在焊接完成后冷卻卸載，從而達(dá)到降低變形程度的目的。

2.3 退火法

退火法是建立在焊接變形規(guī)律基礎(chǔ)之上的一種控制變形的方法，采用該方法來控制水工閘門的焊接變形，首先應(yīng)將需要焊接的構(gòu)件采用專門制作的夾具進(jìn)行固定。構(gòu)件在固定的條件下進(jìn)行焊接，一般不會出現(xiàn)變形問題，但如果在焊接工作完成之后，直接拆除夾具的話，就會產(chǎn)生過高的殘余應(yīng)力，導(dǎo)致焊接變形出現(xiàn)。因此，必須在焊接工作結(jié)束而未拆除夾具的條件下，將其放入退火爐中加熱，直到溫度達(dá)到600～650℃，并保溫4小時左右。在保溫的過程中，被焊接構(gòu)件的溫度會隨著爐子溫度的降低而逐漸降低，最終達(dá)到與室內(nèi)一樣的溫度，此時殘余應(yīng)力便完全消散了，即使解除夾具的束縛也不會發(fā)生變形。

3、控制焊接變形的相關(guān)措施

水工平面閘門的門葉一般都是焊接結(jié)構(gòu)，通常是有水平主梁、水平次梁、縱向隔板、邊柱和面板組合焊接而成的。門葉在進(jìn)行加工制造時，主要的工作就是對焊縫進(jìn)行焊接，在對焊接質(zhì)量進(jìn)行控制的時候主要的方法就是對焊接應(yīng)力進(jìn)行控制，減少焊接變形情況的出現(xiàn)。在焊接過程中，合理的焊接工藝是非常有效的控制焊接變形的。在進(jìn)行平面閘門制造的時候，通常的制造工藝流程是進(jìn)行施工前的準(zhǔn)備、單構(gòu)件的制作、面板焊接、門體焊接和驗收工作。在進(jìn)行施工前準(zhǔn)備的工作的時候，要根據(jù)材料的焊接性質(zhì)和材料的結(jié)構(gòu)特點，以及閘門的使用條件、設(shè)計方面的要求、設(shè)備在性能方面要達(dá)到的效果和施工的具體環(huán)境來制定焊接的工藝方案，同時在制定完焊接的工藝以后要對工藝進(jìn)行必要的評定，在評定合格以后才能在制造中進(jìn)行使用，同時要編制焊接工藝指導(dǎo)書。

在進(jìn)行單構(gòu)件制作的時候，為了減少焊接閘門使出現(xiàn)應(yīng)力集中的情況可以將閘門的主梁和縱梁制造成為單構(gòu)件，與面板進(jìn)行分開焊接。在進(jìn)行單構(gòu)件制作的時候要考慮到焊接過程中可能出現(xiàn)的收縮量情況，在進(jìn)行材料切割的時候要有一定的預(yù)留。單構(gòu)件的拼焊要嚴(yán)格控制翼緣板的傾斜度，同時在進(jìn)行焊接的時候要盡量采用埋弧自動焊的方式來進(jìn)行焊接，這樣在焊接以后可以采用型鋼矯正機(jī)來進(jìn)行矯正，同時也能將焊接過程中產(chǎn)生的應(yīng)力進(jìn)行釋放。在面板焊接過程中，要在合格的鋼平臺上進(jìn)行拼接，對接縫進(jìn)行焊接的時候要采用埋弧自動焊方式，這樣在焊后更能保證面板的平整性，同時在，面板焊接中要在縱向和橫向上預(yù)留焊接收縮量，將焊接中產(chǎn)生的大的焊縫要進(jìn)行磨平，這樣單構(gòu)件更加容易進(jìn)行拼裝。在閘門拼裝中，要先將主梁進(jìn)行點焊固定，然后進(jìn)行縱梁的拼裝，最后進(jìn)行小次梁的拼裝，在進(jìn)行拼裝的時候一定要按照這個順序來進(jìn)行。在拼裝結(jié)束以后，要對其中出現(xiàn)的誤差和平行度進(jìn)行檢查，在都合格以后才能進(jìn)行其他的施工。在焊接過程中，焊接的工藝也是非常必要的，先要進(jìn)行立焊，然后是平焊，最后是進(jìn)行仰焊，這個焊接順序是不能進(jìn)行顛倒的，這樣才能更好的保證焊接的質(zhì)量。在焊接過程中人員不能過多，焊接的速度也不能過快，這樣才能更好的對焊接應(yīng)力進(jìn)行控制。

閘門焊接通常采用埋弧自動焊、二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊和手工交直流電焊等，每種焊接方法對環(huán)境的要求均有所不同。由于焊接質(zhì)量受焊接環(huán)境影響較大，且水工閘門的安裝基本上都是露天作業(yè)，更應(yīng)進(jìn)行焊接環(huán)境監(jiān)測，應(yīng)加強對施工現(xiàn)場環(huán)境的監(jiān)測，出現(xiàn)下列任一況應(yīng)采取有效保護(hù)措施，才可焊接否則禁止施焊：遇有風(fēng)速超過10m/s的大風(fēng)；雨天、雪天露天施工；環(huán)境溫度在零下5益以下，相對濕度大于90%。焊接材料必須具有出廠合格證和產(chǎn)品質(zhì)量保證書，按相關(guān)規(guī)定進(jìn)行驗收，對質(zhì)量有懷疑時，應(yīng)對此復(fù)驗。焊工的水平與素質(zhì)，是影響焊接質(zhì)量的關(guān)鍵。只有經(jīng)過考試合格的焊工才能進(jìn)行相應(yīng)焊縫的正式焊接。焊接時，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝和焊接順序，以防止焊接變形失控。

鋼閘門經(jīng)過焊接后，其內(nèi)部積聚了大量的焊接殘余應(yīng)力，造成閘門的變形，影響閘門尺寸，降低閘門使用強度、疲勞強度和使用壽命?？刹扇。簽榱藴p小焊接變形和焊接應(yīng)力，根據(jù)結(jié)構(gòu)特點和坡口形式，在構(gòu)件或門葉焊接時選擇合理的焊接順序及采用跳焊、分段退步焊和多層多道焊或采取反變形等措施。

4、結(jié)語

總之，在進(jìn)行閘門施工中，焊接的工藝方法是非常多的，為了更好的保證焊接的質(zhì)量，要對焊接的材料和焊接的環(huán)境進(jìn)行必要的分析，這樣才能更好的保證焊接的效果。

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