淺析大型底軸驅動翻板閘門制作工藝要點

劉進國 浙江江能建設有限公司

1.工程概況

亞運場館及北支江綜合整治項目位于浙江省杭州市富陽區(qū)富春江，全長12.5km。該項目包含七個子項，金屬結構設備采購、安裝及液壓啟閉機設備安裝包含在子項目一上游水閘、船閘工程中。

上游水閘、船閘工程等級為Ⅲ級，水閘為2級建筑物，洪水標準采用20年一遇設計，50年一遇校核。水閘采用3孔設計，每孔凈寬60.0m，總寬225.0m，檻頂高程為1.50m，正常蓄水位為5.40m。

2.底軸驅動閘門門葉制作工藝

北支江水閘底軸驅動翻板門門葉單扇寬60.0m，重約112t,考慮門葉的制作難度、運輸條件和現(xiàn)場安裝，把閘門門葉結構分為7各單元節(jié)進行制作，節(jié)間采用螺栓連接，現(xiàn)場封焊。

門葉各單元節(jié)制作首先在拼裝平臺上鋪設面板并放樣，再拼裝主梁、邊梁、次梁等構件，以二個或三個單元節(jié)為一組拼裝。

門葉結構各單元節(jié)制造工藝流程如下：施工準備→下料→單件拼裝、焊接→單件矯正、檢查→面板鋪設、放樣→主梁拼裝→次梁、加強板及隔板拼裝→邊梁拼裝→焊接、矯正→檢測

2.1 單件制作

按已確定的制作方案，將門葉結構中的縱主梁、邊梁、次梁等分解成單個構件，放出焊接收縮量，劃線下料，必要時制作1：1的樣板。下料時根據(jù)門葉尺寸放一定的焊接收縮余量，異形板采用數(shù)控切割機進行編程下料，制坡口采用自動行走銑邊機制備坡口，對其中不宜采用自動行走銑邊機的部分構件用半自動切割機制作坡口。主梁、邊梁單件根據(jù)尺寸進行拼裝并檢查，合格后進行焊接，主要是對拼裝成的“工”字型、“T”字型梁的焊接，焊縫焊接優(yōu)先采用埋弧自動焊焊接，焊接過程中設置質量控制點，監(jiān)視焊接變形及矯正后的尺寸，防止焊接變形積累過大，焊后采用機械矯正或火焰矯正，矯正后復核尺寸，進行門葉的各單元節(jié)的拼裝。

2.2 門葉各單元節(jié)制作

由于門葉整體尺寸大，面板采用鋼板拼接布置，在拼裝平臺上進行面板拼接、放樣，相鄰單元節(jié)面板接縫相互錯開300mm以上、避免十字接縫與門葉組裝焊縫重合。再進行主梁、次梁、邊梁等的拼裝，拼裝過程中嚴格控制幾何尺寸，并放收縮余量；其中兩側單元節(jié)，制作是先對邊梁與插拔式水封槽焊接、矯正，對插拔式水封止水面進行加工，在單元節(jié)拼裝過程中點焊固定在面板上，便與整體組裝時兩邊梁中心距的控制和調整，防止插拔式水封在安裝過程中漏水，在門葉整體預組裝檢查兩邊梁中心距符合要求后，在進行兩側單元節(jié)邊梁的焊接。

焊接中控制變形是關鍵，各單元節(jié)焊接采用CO2氣體保護電弧焊，焊縫由技術熟練的持證焊工施焊，正面焊接完成后，反面碳弧氣刨清根，CO2氣體保護電弧焊填充。焊接原則：采用翻身的形式進行施焊，盡量減少立焊，以保障焊接質量。焊縫的焊接順序以增加門葉的整體鋼度、減少焊接變形為主，采用先短后長，分段跳焊等措施，切忌集中施焊，避免應力集中，以防產(chǎn)生裂紋和變形過大，焊接完成后對各單元節(jié)進行幾何尺寸及焊縫外觀檢驗，并按要求對焊縫做無損檢測，并出具檢測報告。

2.3 焊接變形的控制措施

為了控制各單元節(jié)在焊接過程中產(chǎn)生應力集中和變形過大的情況，造成構件尺寸和形狀變化，需從工藝上控制和減少焊接變形。

為了減少焊接變形，先焊收縮變形小的再焊收縮變形大的，并采用多個焊工同時對稱施焊、逐步退焊、跳焊、交替焊的方法，安排合理的施焊順序，選用合理的焊接方法及焊接參數(shù)等來減少焊接變形和應力。主梁、邊梁、主梁與次梁（或隔板）的立焊焊接盡量做到分段對稱。盡可能的采用平焊與立焊，避免仰焊。

3.底軸制作

水閘底軸驅動翻板閘門底軸采用中空結構，底軸采用鋼板卷制焊接而成，節(jié)間采用套管連接，材質Q355B，加工后板厚80mm，軸承座位置貼5mm不銹鋼，底軸與拐臂連接采用抗剪套連接成整體，直徑?2000mm，長（含拐臂）68.3m，分10節(jié)制造。

底軸制造工藝流程如下：施工準備→下料、制坡口→卷板→焊接、檢查→退火消除應力→精加工→底軸與軸承座拼裝→檢測

底軸鋼板制作放5m m 加工余量，鋼板厚85mm，拼裝環(huán)縫時，縱縫錯開90°，縱向焊縫只允許1條。加工后壁厚偏差+5～-1，外徑公差f9，表面粗糙度Ra為1.6μm。

底軸用鋼板卷焊成形時，鋼板厚、焊接工作量大，為確保質量，重點采取下列措施：

（1）焊前進行焊接工藝性試驗，編制焊接工藝指導書。由于板厚85mm，焊接采取焊前預熱、焊后保溫等措施防止產(chǎn)生裂紋等危害性大的缺陷。

（2）焊接完成后進行退火處理，有效的消除焊接應力。

（3）消除焊接應力后進行底軸管的精加工。

（4）進行底軸管與軸承座的組裝。

焊縫內(nèi)部質量檢測，底軸焊縫按一級焊縫要求，進行無損檢測及外觀檢查：

（1）對有延遲裂紋傾向的鋼材,無損探傷在焊接完成24小時后進行。

（2）所有焊縫均進行外觀檢查，經(jīng)外觀檢查合格的焊縫，按有關規(guī)定進行無損檢測和評定。

（3）焊縫發(fā)現(xiàn)有不允許的缺陷時，進行分析并找出原因，制訂返修工藝后方可返修處理。

（4）焊縫缺陷根據(jù)鋼材種類選用碳弧氣刨或砂輪進行清除，并用砂輪修磨至便于焊接的坡口。返修前要認真檢查，如缺陷為裂紋，則應用磁粉或滲透探傷，確認裂紋已經(jīng)清除，方可返修。

（5）焊縫同一部位的返修次數(shù)不宜超過兩次。超過兩次以上返修時，應查明原因，制定可靠的返修工藝措施，并經(jīng)單位技術負責人批準，方可返修處理，返修后的焊縫，進行探傷復查。

4.底軸驅動閘門整體預組裝

由于閘門整體尺寸大、重量重，總重近700t，整體組裝時基礎將承受很大載荷，考慮拼裝時候基礎沉降不均勻，受力點不一致，對確定的翻板門預裝場地基礎開挖澆筑，澆筑鋼筋混凝土基礎平臺，用于翻板閘門整體組裝，為底軸組裝提供了良好的基礎平臺。

預組裝順序：混凝土基礎平臺的設計與澆筑→底軸連接板定位→底軸、拐臂組裝→底軸同軸度及尺寸檢測→逐節(jié)組拼門葉單元節(jié)→檢查、驗收、解體→防腐→出廠。

首先進行底軸、拐臂組裝，再進行門葉結構各單元節(jié)與底軸的組裝，門葉組裝采用水平方式，面板朝上。

（1）對各軸承座地面澆筑基礎預埋鐵板進行水平測量并找平，各平面在同一水平線上，吊入底軸進行組裝。

（2）將底軸各軸承座連接板固定于預埋好的基礎支墩底板上，安裝時先穿入螺柱，其中利用螺柱和螺母作為調節(jié)螺栓，進行調解連接板水平。再吊裝各底軸，擰緊所有螺母。擰緊螺母時對稱擰緊。經(jīng)過仔細檢查確保每個螺母受力均勻，以底板至軸承中心線尺寸為基準，復測其尺寸是否與圖紙相符。

（3）以邊側第一節(jié)底軸作為定位節(jié)，先行固定、調整，用手拉葫蘆、門機和千斤頂相互配合進行底軸的調整，并進行測量，以此順序進行各底軸的組裝，底軸分節(jié)處采用鋼套管連接，每節(jié)底軸就位后，進行節(jié)間同軸度≤1mm，整體組裝后，測量全長同軸度公差≤3mm。

（4）底軸組裝完成后，開始安裝拐臂，拐臂與底軸的連接方式為抗剪套，組裝用工藝軸連接，測量拐臂與門葉的角度是否符合要求，確認無誤后用臨時支撐進行固定，測量兩拐臂中心距。

5.門葉結構與底軸預組裝

門葉單元節(jié)組裝前對預埋好的基礎板進行統(tǒng)一找平，并制作臨時支撐架，支撐架高度根據(jù)軸承座水平面與門葉接觸面的距離進行計算制作，臨時支撐架完成后，進行門葉與底軸的整體組裝，放出底軸中心線，以底軸中心線為基準，從中心向兩邊開始各單元節(jié)的組裝，各單元節(jié)間用螺栓連接，門葉各單元節(jié)組裝完成后，測量門葉中心線至邊梁中心線的距，誤差控制在0～-1mm內(nèi)，在對其各幾何尺寸逐一進行檢查，合格后預裝弧板，進行檢查及驗收，并做好定位裝置、標記，便于現(xiàn)場安裝。

6.總結

該大型底軸驅動翻板閘門制造及組裝工藝復雜，技術要求高，焊接過程中幾何尺寸及焊接變形的控制是重點難點，通過對大型底軸驅動翻板閘門的制作過程中工藝優(yōu)化，該工藝為同類型底軸驅動翻板閘門的制造提供參考。