淺談白鶴灘水電站尾水隧洞閘門門葉拼裝方法

唐 剛，袁 亮，趙 勇，范 慶，晏和帥

（中國長江電力股份有限公司白鶴灘電廠籌建處，四川 涼山615400）

1 工程概述

白鶴灘水電站攔河壩為混凝土雙曲拱壩，壩頂高程為834.00 m，最大壩高289.00 m，拱壩頂中心線全長708.7 m。左右岸地下廠房內(nèi)各安裝8 臺單機(jī)容量1 000 MW 的水輪發(fā)電機(jī)組，是目前世界在建規(guī)模最大的水電工程。

白鶴灘水電站共有8 條尾水隧洞，左岸右岸各布置4 條，每條尾水隧洞對應(yīng)2 臺機(jī)組，從左岸到右岸依次為1～8 號，每條尾水隧洞出口設(shè)置1 扇檢修閘門，采用設(shè)置在閘門室上方的臺式啟閉機(jī)進(jìn)行啟閉，閘門為靜水啟閉，動水小開度（50～100 mm）提頂節(jié)門葉充水平壓。結(jié)合機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電的先后次序及施工期的擋水需要，尾水隧洞的閘門按照相應(yīng)的施工進(jìn)度進(jìn)行安裝。

其中2～6 號尾水隧洞與導(dǎo)流隧洞相結(jié)合，閘門已在導(dǎo)流隧洞施工期安裝完成，因此本文就1 號、7號和8 號尾水隧洞檢修閘門（以下簡稱“尾水隧洞檢修閘門”）的拼裝方法展開論述。

2 閘門拼裝

2.1 閘門概述

尾水隧洞檢修閘門門葉結(jié)構(gòu)形式為3 節(jié)疊梁式，頂節(jié)外形尺寸為：19.6 m×3.02 m×6.15 m，單重為199.64 t；中間節(jié)外形尺寸為：19.6 m×3.02 m× 6.10 m，單重為190.78 t；底節(jié)外形尺寸為：19.6 m× 3.02 m×6.10 m，單重為215.28 t。閘門整體外形尺寸為：19.6 m×3.02 m×18.15 m，單套閘門總重量為611.4 t。

閘門止水方式為上游橡膠水封止水，上游側(cè)設(shè)置主承載滑塊裝置和水封裝置，每節(jié)門葉頂部設(shè)置雙吊點(diǎn)吊耳裝置及導(dǎo)向筒裝置，閘門采用尾水隧洞出口閘門室2×6300 kN 臺車式啟閉機(jī)啟閉。

門葉結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 尾水隧洞檢修閘門門葉結(jié)構(gòu)布置圖

2.2 閘門拼裝

閘門門葉分3 節(jié)（頂節(jié)門葉、中間門葉、底節(jié)門葉），單節(jié)門葉分上下兩部分制作，運(yùn)輸至現(xiàn)場后組裝焊接成型（見圖2）。

圖2 尾水隧洞檢修閘門單節(jié)門葉結(jié)構(gòu)布置示意圖

單節(jié)閘門門葉采用平板車先將下部結(jié)構(gòu)運(yùn)輸至尾水隧洞EL634.00 m 平臺上，通過布置于閘門室的2×6300 kN 臺式啟閉機(jī)卸車、翻身，再吊裝至位于已使用鋼蓋板封閉的儲門庫上方，然后同樣的方法將上部結(jié)構(gòu)吊至下部結(jié)構(gòu)的上方進(jìn)行定位、組裝。為保證閘門拼裝完成之后的水平度和垂直度滿足要求，利用水平儀確定閘門的頂緣和底緣水平度，將水平度的偏差控制在1 mm 以內(nèi)；利用線錘定位門葉的垂直度，保證垂直度偏差在2 mm 以內(nèi)。在儲門庫上方將分段的門葉拼裝焊接完成之后將門葉吊至門庫存放?？紤]到后續(xù)閘門下閘問題，門葉組裝順序?yàn)轫敼?jié)門葉-中間門葉-下節(jié)門葉，其質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 尾水隧洞檢修閘門門葉結(jié)構(gòu)拼裝質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

將全部門葉焊接完成后在儲門庫上逐節(jié)安裝水封等其他部件，安裝順序?yàn)榈坠?jié)門葉-中間門葉-頂節(jié)門葉，安裝完成的門葉視現(xiàn)場情況采用臺式啟閉機(jī)下落至門槽或儲門庫存放。

3 閘門焊接

3.1 焊縫類型

閘門進(jìn)行拼裝焊接，按照焊縫的劃分原則：邊梁翼板和邊梁腹板對接焊縫為一類焊縫，面板對接焊縫為二類焊縫，其余焊縫均為三類焊縫。

3.2 焊接方法和工藝

焊接方法及焊材選擇：現(xiàn)場拼接的焊縫均采用手工焊接，不銹鋼材質(zhì)的焊縫使用不銹鋼焊條焊接，碳鋼部位使用XY-J507 焊條焊接。

焊前準(zhǔn)備：對拼裝后的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)測并對焊接區(qū)域進(jìn)行檢查，將坡口及坡口兩側(cè)10～20 mm內(nèi)的油漆、油污、水分、鐵銹、氧化皮等雜物清除干凈。

焊接方法：門葉上下兩部分間拼裝調(diào)整完成后需經(jīng)相關(guān)人員檢查合格，方可壓縫和定位點(diǎn)焊邊梁、邊梁后翼板、面板。要求定位點(diǎn)焊的焊接長度不小于50 mm，間距為400 mm 左右，焊縫厚度不超過板厚的1/2，且最厚不超過8 mm，定位點(diǎn)焊后清除焊渣和飛濺，檢查點(diǎn)焊質(zhì)量，如有裂紋、氣孔和影響焊接的焊瘤等缺陷需進(jìn)行清除，重新點(diǎn)焊。焊接時(shí)需在滑塊附近采用鋼絲線進(jìn)行監(jiān)控，焊接過程中嚴(yán)格控制焊接變形。為減少焊接變形和焊接應(yīng)力，根據(jù)門體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和坡口形式，采用了多層多道焊、分段退步焊、從中間向兩邊焊和采取反變形等措施，每完成一道焊接后采用水平儀對門葉的變形情況進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)變形時(shí)立即校正。

焊接順序：焊縫定位焊接→邊梁腹板節(jié)間連接板焊接→邊梁腹板焊接→邊梁翼板焊接→面板節(jié)間焊接（從中間往兩邊施焊）→焊縫修整打磨→超聲波檢查→工序終檢。

質(zhì)量控制：線能量控制：控制線能量指標(biāo)的最直接方法是控制焊接電壓和電流，將焊接電流和電壓控制在規(guī)定的區(qū)間，并盡量減少焊條的橫向擺動幅度，使焊條擺動幅度不大于2～3 倍焊條直徑；層間溫度控制：層間溫度控制不高于230℃，清除根部焊渣時(shí)采用手工碳弧氣刨，清除后焊縫應(yīng)露出金屬光澤；施焊過程中嚴(yán)格執(zhí)行分段、多層、多道的焊接工藝，保證焊接質(zhì)量。

3.3 焊縫質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

門葉施焊過程中，時(shí)刻監(jiān)測焊接變形，在單個焊接部位完成后，對閘門平面度和傾斜度進(jìn)行檢測；焊接結(jié)束后，清除干凈焊渣、飛濺，并進(jìn)行自檢。檢查焊腳尺寸和焊縫外觀質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)不允許存在的外觀缺陷時(shí)及時(shí)補(bǔ)焊處理。焊縫外觀質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 焊縫質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)表

3.4 焊縫缺陷處理

缺陷處理：①外觀缺陷：焊接完成后進(jìn)行外觀質(zhì)量檢查，檢查發(fā)現(xiàn)的氣孔、咬邊等進(jìn)行補(bǔ)焊處理，對于表面裂紋進(jìn)行討論分析并找出根本原因，制訂可靠措施后進(jìn)行處理，處理時(shí)按正式焊接的工藝進(jìn)行施焊；②內(nèi)部缺陷：對于無損檢測發(fā)現(xiàn)的內(nèi)部缺陷采用碳弧氣刨或砂輪磨片將缺陷清除干凈并刨成便于焊接的凹槽，不使用電焊和氣割的方法清除。同一部位返修不超過2 次，當(dāng)同一部位返修超過2 次時(shí)，組織人員進(jìn)行討論和研究，查明原因后，制定可行的返修工藝措施進(jìn)行返修處理，返修后的焊縫，嚴(yán)格按照焊接工藝進(jìn)行探傷檢查后內(nèi)部缺陷消除。

焊縫防腐：將需防腐部位的鐵銹、氧化皮、油污、焊渣、灰塵、水分等污物清除干凈。為保證油漆與金屬結(jié)構(gòu)之間的粘附質(zhì)量，除銹等級達(dá)到St3 級，表面粗糙度達(dá)到了R40～70 μm。焊縫部位采用3 層油漆防腐，底層采用熱噴涂鋅，干漆膜厚達(dá)到140 μm；中間層采用環(huán)氧云鐵中間漆，干漆膜厚120 μm；面層采用改性耐磨環(huán)氧漆，干漆膜厚80 μm，顏色為深灰色，保證防腐與廠家防腐的要求一致。

4 結(jié)語

通過控制拼裝過程中的焊接方法、順序及工藝，尾水隧洞閘門在拼裝完成后，靜平衡實(shí)驗(yàn)良好，在門槽中的試運(yùn)行情況沒有卡阻等異?，F(xiàn)象。