芻議水利水電工程金屬結構制作焊接工藝

岳精雷

摘 要：隨著經(jīng)濟的發(fā)展，我國的水利水電行業(yè)的發(fā)展也有了改善.壓力鋼管和鋼閘門是水利水電工程中的主要金屬結構，其中鋼閘門又包括了平面鋼閘門和弧形鋼閘門兩種類型.在不同金屬結構制作焊接當中，所采用的工藝方法也存在較大的差異性，只有明確工藝方法的不同要點，才能夠促進焊接水平的提升，防止金屬結構在使用中出現(xiàn)較大的質(zhì)量問題.

關鍵詞：水利水電工程;金屬結構;制作焊接工藝分析

引言：近年來，我國大型、巨型水電站不斷增多、水工金屬結構趨于大型化、大尺寸、大體積、大參數(shù)等類型不斷涌現(xiàn).鋼材類型和焊接材料也層出不窮，新的焊接方法不斷涌現(xiàn).文中概要介紹一些鋼材和焊接材料的應用發(fā)展情況和采用的焊接方法.

1 大型水電部件焊接結構和焊接特點

目前，在汽車、通用機械、工程機械、鋼結構等制造中，智能化焊接機器人得到了廣泛的應用.焊接的對象主要有以下幾個特點：工件容易發(fā)生變位、尺寸較小、焊縫處具有開放性、批量成形與裝配精度較高、焊縫坡口形式簡單、焊道軌跡簡單.這些特點可以使智能化焊接機器人充分發(fā)揮出自身的優(yōu)勢，定位準確、重復運動精度較高.通過把離線編程與在線示教相結合，可以滿足焊接的需求，可以有效提升焊接的效率和質(zhì)量.但在大型水電部件制作中，由于大部分大型水電部件屬于單件和小批量結構件，往往帶有尺寸較大、質(zhì)量偏重、結構更加復雜的特點.這對智能機器人的性能提出更高要求，需要在一些特殊位置進行多層多道焊接，如平焊、立焊、橫焊等，焊縫的厚度需要保證在200毫米以上等.

2 水利水電工程金屬結構制作焊接工藝

2.1半封閉空間厚板多層多道異行曲線機器人焊接技術

部分大型水電部件的結構屬于回轉(zhuǎn)結構，容易構成一個半封閉空間和封閉空間，通過焊條電弧焊、半自動焊，沒有辦法實現(xiàn)焊接的可視性、操作性、可達性.因為大型水電產(chǎn)品工件需要有預熱階段，對于焊工的要求較高，非開放空間中不能對有毒有害的物質(zhì)進行有效排除，從而嚴重影響到焊工的身體健康.而半封閉空間厚板多層多道異行曲線機器人焊接技術可以有效解決這些問題.半封閉空間厚板多層多道異行曲線機器人焊接技術，可以實現(xiàn)在狹小空間，不發(fā)生碰撞和不限位的前提下，進行運動.并且，還可以實現(xiàn)程序修正，變換焊接的姿態(tài).因為焊接姿態(tài)對焊縫的成形有著直接的影響，并且也對下一焊道的排布有著一定的影響，通過半封閉空間厚板多層多道異行曲線機器人焊接技術，可以使多個焊道的焊接姿態(tài)保持一致.此外，半封閉空間厚板多層多道異行曲線機器人焊接技術在選擇焊接參數(shù)時，需要具有豐富經(jīng)驗的焊工進行指導，結合已有的焊道排布，對焊接參數(shù)進行調(diào)整，使其可以實現(xiàn)焊道排布，從而保證半封閉空間厚板多層多道異行曲線機器人焊接技術可以有效提升焊接的質(zhì)量和效率。

2.2閘門門葉、閘門埋件及啟閉機機架

（1）閘門門葉的焊接結構用材質(zhì)為Q235B，Q355B，Q390B鋼.國外某些潛孔式弧門面板，采用奧氏體或馬氏體不銹鋼材質(zhì)或不銹鋼復合鋼板制作，或由復合板制造廠供貨不銹鋼復合鋼板或鋼閘門制作廠采用塞焊復合.門葉設計主要是控制閘門門葉主梁剛度和防失穩(wěn).（2）閘門門槽埋件，其結構形式主要分兩類：焊接件和鑄鋼件.焊接件材質(zhì)選用Q235B，Q355B鋼等，其水封座板和軌道踏面均選用不銹鋼，如06Cr19Ni10（S304），06Cr17Ni12Mo2（S316）.鑄鋼件主要用于制作承受壓力的主軌.材質(zhì)常用為碳素鑄鋼ZG270-500，ZG310-570，ZG340-640等和中碳合金鑄鋼ZG35Cr1Mo，ZG42Cr1Mo等.鑄鋼主軌道與護角等軋制件的連接，目前多為螺栓連接，個別仍采用異質(zhì)不銹鋼（Cr25-Ni13型）焊接材料焊接。

2.3壓力鋼管的焊接工藝

壓力鋼管是水利水電工程中的另一重要金屬結構.若管子采用手工電弧焊，在焊接過程中應該進行開坡口處理，對于根部缺陷問題進行控制.對于管子端部進行切割斜邊處理，1～2mm為鈍邊尺寸，并控制斜邊角度在30～50°之間，在加工過程中利用火焰或者機械設備.1～3mm為兩管組對間隙的合理范圍，避免其中有異物的填充并清理坡口周圍.及時清理焊縫坡口面和坡口兩側的氧化皮、鐵銹以及毛刺等，是保障焊件組對質(zhì)量的關鍵，清理范圍為10～20mm.在處理相同厚度管節(jié)的對接焊縫時，應該控制縱縫尺寸在2mm以下，環(huán)縫尺寸在3mm以下.在對焊縫進行點固時，小管點數(shù)通常為1個，在斜平或者平面位置上開展點固處理.中管點數(shù)通常為2個，也是在斜平與平面位置中進行點固.大管的點固數(shù)量通常為2～4個，3～5mm為點固高度的合理值，15～30mm為點固長度的合理值.既要防止點固高度不足引發(fā)的開裂問題，又要避免點固高度過高影響第一層焊接.在焊接引出板與引弧板時，將其設置于焊縫的兩端，并保持與焊縫相同的坡口尺寸、材質(zhì)和坡口型式.若引出板與引弧板采用埋弧焊，應該控制其尺寸在50mm×100mm以上;若引出板與引弧板采用手工電弧焊，應該控制其尺寸在40mm×50mm以上.在焊接鋼管的過程中，應該在水平位置進行有效支撐，然后開展立焊、仰焊和平焊等操作.確保第一層能夠焊透，是單面焊雙面成形焊縫中的關鍵點，避免出現(xiàn)低強度塌腰和焊瘤.根據(jù)焊接位置的不同，合理調(diào)整焊接高度與運條角度，以確保鋼管焊接的質(zhì)量.為了能夠保障焊接時熔化的均勻性，熱量的控制可以通過合理擺動焊條來實現(xiàn)，尤其是在不能有效調(diào)整焊接電流的情況下，這種方式能夠提升鋼管焊接的質(zhì)量。

結語

通過對水工金屬結構的結構形式、主材、焊接材料和焊接方法的應用情況介紹，從而對從事本行業(yè)的人員，如何選擇主材材質(zhì)、選擇焊接材料和采用什么焊接方法，具有一定的指導意義和借鑒參考作用，可防止質(zhì)量事故的發(fā)生，并可降低施工成本.

參考文獻：

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