水電站潛孔式斜支臂弧形閘門制造質(zhì)量控制淺析

黃劍鋒

摘要：相比與水電站表孔弧形閘門，潛孔式弧形閘門對制造、安裝精度要求更高，本文總結(jié)了潛孔式斜弧形閘門的支臂制造、門葉制造、轉(zhuǎn)鉸止水制造、廠內(nèi)預(yù)組裝、過程中質(zhì)量控制的細(xì)節(jié)及要點(diǎn)，為后續(xù)同類閘門的制造、安裝中質(zhì)量控制提供參考。

關(guān)鍵詞：弧形閘門;斜支臂;門葉結(jié)構(gòu);支臂結(jié)構(gòu);轉(zhuǎn)鉸止水

1.概述

弧形閘門由門葉結(jié)構(gòu)、支臂、支鉸裝置、支撐大梁、側(cè)軌埋件、底檻埋件、轉(zhuǎn)鉸止水埋件等組成。

2.弧形閘門制造質(zhì)量控制

2.1埋件制造質(zhì)量控制

（1）側(cè)軌制造質(zhì)量控制

表孔弧門側(cè)軌結(jié)構(gòu)，多采用面板貼焊不銹鋼形式;而設(shè)計(jì)人員考慮到整個(gè)過流面的平整性，潛孔弧門側(cè)軌多采用鑲嵌不銹鋼形式，這對制造工藝提出了更高的要求。

貼焊不銹鋼形式的側(cè)軌，在分節(jié)拼裝、焊接、校正、貼焊不銹鋼后，只需加工不銹鋼面即可滿足規(guī)范對側(cè)軌工作門的平面度要求，而鑲嵌不銹鋼式的側(cè)軌，若只加工不銹鋼面，無法保證與旁邊非加工面的過渡位置平面度要求，整個(gè)側(cè)軌面實(shí)際上會(huì)成為3個(gè)面，整個(gè)側(cè)軌的平面度無法保證，通過打磨過渡位置的焊縫，外觀質(zhì)量也差強(qiáng)人意。采取的措施為，整個(gè)側(cè)軌面板預(yù)留機(jī)加工余量，拼裝、焊接完成后，銑弧槽，貼焊不銹鋼，再將整個(gè)側(cè)軌面機(jī)加工，雖然會(huì)增加機(jī)加工量和鋼材用量，但是整體質(zhì)量可得到很好保證。

為保證分節(jié)端頭平面度，弧長方向也需預(yù)留加工余量進(jìn)行機(jī)加工。單節(jié)制造完成檢驗(yàn)合格后，放地樣進(jìn)行側(cè)軌的總拼，按規(guī)范要求檢測裝配尺寸，檢驗(yàn)合格后，在止水工作面上做出顯著且可靠的中心線標(biāo)識，在分節(jié)位置兩側(cè)一定距離做出定位檢查線，供現(xiàn)場安裝時(shí)使用。

（2）轉(zhuǎn)鉸止水制造質(zhì)量控制

潛孔弧門在啟閉過程中有防射水的功能要求，因此設(shè)計(jì)有轉(zhuǎn)鉸止水，由埋件、轉(zhuǎn)鉸裝置、防射水水封、閉門工作水封等組成。

轉(zhuǎn)鉸止水質(zhì)量控制的要點(diǎn)是閉門工作水封座板的平面度，以及轉(zhuǎn)鉸裝置的制造裝配精度。各個(gè)設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)鉸止水的結(jié)構(gòu)形式不盡相同。

圖1所示結(jié)構(gòu)中，防射水水封轉(zhuǎn)動(dòng)的限位是靠弧形的擋板。閉門工作水封座板的平面度可以通過機(jī)加工保證，下部轉(zhuǎn)鉸裝置的彈簧片回廠裝配前應(yīng)測試彈力效果。橡膠水封宜采用平板型，裝配時(shí)外力壓彎。廠內(nèi)裝配完成后，應(yīng)模擬現(xiàn)場安裝工況，測試防射水水封的自由狀態(tài)與壓緊狀態(tài)是否滿足圖紙要求。防射水水封壓縮太緊，壓縮量過大，現(xiàn)場安裝后會(huì)在閘門啟閉過程中刮傷面板油漆，反之太松則起不到防射水的作用。另外一種轉(zhuǎn)鉸水封結(jié)構(gòu)形式，如圖2，限位是靠門寬方向的滾輪組，該結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，由于對滾輪組與門葉面板接觸的多個(gè)滾輪踏面的平面度有一定要求，上部轉(zhuǎn)動(dòng)軸的同軸度必須得到保證，而潛孔門寬較寬，一般在10米以上，要保證十多個(gè)軸孔的同軸度是比較困難的，采用以下方式進(jìn)行控制，一是分節(jié)制造，分節(jié)長度在5米左右;二是轉(zhuǎn)鉸架在拼裝、檢驗(yàn)后，穿入一根剛度較大，直線度達(dá)標(biāo)的長鋼管作為假軸將多個(gè)孔固定，然后進(jìn)行焊接作業(yè)，焊接時(shí)采用小電流，對稱施焊，盡量控制焊接變形，焊接完成后抽出鋼管，檢查同軸度。分節(jié)制造的轉(zhuǎn)角裝置在廠內(nèi)整體組裝、焊接、裝配，檢測防射水水封的的壓縮量是否達(dá)標(biāo)。

2.2門葉制造質(zhì)量控制

（1）零部件制造制造質(zhì)量控制

零件下料必須做到首件必檢，其長寬尺寸及對角線尺寸均應(yīng)滿足規(guī)范要求，坡口的設(shè)置應(yīng)充分考慮焊接操作空間及焊接變形控制。同時(shí)注意區(qū)分廠內(nèi)坡口及現(xiàn)場焊縫坡口，大多數(shù)的現(xiàn)場坡口均為在上節(jié)的下端開坡口以確?，F(xiàn)場焊縫的焊接姿態(tài)為平焊而不是仰焊。

弧形閘門的部件主要包含縱向T型隔板、箱形主橫梁、T型或者π型邊梁、吊耳、橫向型鋼次梁等。由于閘門橫向分節(jié)將T型隔板打斷，有工藝采用T型梁腹板分節(jié)處不完全割斷，下平臺前再割斷的方式，優(yōu)點(diǎn)是隔板在部件制造及總拼時(shí)能省時(shí)省力，拼裝對位方便等，缺點(diǎn)是下平臺前將連接部分割斷時(shí)多采用手工切割，局部坡口外觀成型較差。箱形梁結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)工藝一般采用內(nèi)側(cè)坡口外側(cè)清根焊接的形式，內(nèi)部空間狹小，焊接工作環(huán)境極差，大多數(shù)工廠面臨焊接工人緊缺的狀況。而隨著科技的進(jìn)步，智能制造大趨勢背景下，在水工鋼閘門制造行業(yè)，有企業(yè)逐步開始嘗試采用焊接機(jī)器人部分替代人工，即能提高效率又能保證質(zhì)量。具體的工藝流程如下：

1）箱形梁先拼裝成π型梁（留一塊翼板不裝）形式，采用機(jī)器人焊接隔板與箱形梁腹板及翼板三側(cè)的角焊縫;機(jī)器人焊接腹板與翼板內(nèi)側(cè)的兩條組合焊縫。

2）工件進(jìn)入二次拼裝工序，拼裝另一側(cè)翼板，箱形梁翻面使另一側(cè)翼板向下，采用手工焊接方式，焊工進(jìn)入箱形梁內(nèi)部焊接隔板與翼板的角焊縫及剩余兩條組合焊縫。

3）在箱型梁上從外側(cè)清根，由機(jī)器人自動(dòng)焊接設(shè)備焊接4條組合焊縫外側(cè)部分。

另一個(gè)容易忽略的質(zhì)量控制點(diǎn)是橫向型鋼次梁的直線度，特別是在面板分節(jié)位置的型鋼一定要挑選翼緣直線度較好的型鋼，否則容易造成面板分節(jié)處面板與型鋼翼緣的縫隙過大，甚至影響現(xiàn)場面板對接焊縫的焊接質(zhì)量。

（2）斜支臂制造質(zhì)量控制

斜支臂最大的特點(diǎn)是，在上下臂柱中心線形成的平面內(nèi)，上下臂柱各自轉(zhuǎn)動(dòng)了一定角度，使得翼板與腹板不在與該平面平行和垂直。斜支臂一般分為上臂柱、下臂柱、叉頭及聯(lián)系梁多個(gè)部件單獨(dú)制造，最后整體臥拼;上下臂柱為箱形梁結(jié)構(gòu)，聯(lián)系梁為工字梁結(jié)構(gòu)，其質(zhì)量控制要求按照規(guī)范要求即可，此處不再贅述;而斜支臂制造的重難點(diǎn)是叉頭部件的制造及最后的臥式總拼。

首先，為方便檢查，叉頭部件采用端板豎直狀態(tài)進(jìn)行拼裝，孔口側(cè)一面朝上，上下夾板在折彎時(shí)必須精確控制折彎角度，采用樣板進(jìn)行對比。拼裝前根據(jù)工藝圖在平臺上放地樣，檢查地樣的上表面中心線、臂柱中心線、下表面中心線的間距及位置尺寸。在上下夾板上畫出腹板的拼裝位置線，在特制的平臺上鋪設(shè)下夾板，吊垂線驗(yàn)證夾板的下表面在地面的投影是否在支臂下表面中心線上，同時(shí)測量夾板兩端的高差滿足工藝圖要求;檢驗(yàn)合格后吊裝腹板及連接的小T型梁，確保上下臂柱的腹板與翼板面各自垂直;吊裝上夾板，確保上下臂柱翼板各自與腹板垂直，確保上表面中心線與地樣投影重合，確保夾板兩端高差;檢驗(yàn)合格后，開始焊接工序，注意控制焊接變形，最后拼裝端板，端板必須與地面垂直。叉頭制造完成后，與上下臂柱及聯(lián)系梁進(jìn)行臥式總拼裝，總拼尺寸的檢驗(yàn)主要通過地樣來實(shí)現(xiàn)，臂柱的傾斜角度通過翼緣板兩側(cè)的高差、上下表面在地面的投影是否與地樣重合來判斷。從支臂前端測量，上下表面中心線及懸空的臂柱中心線端頭，支臂的開口尺寸都是相同的（這點(diǎn)可以通過上下主橫梁后翼緣中心線是兩條平行線的道理來簡單理解）。臥拼的支臂各項(xiàng)檢測尺寸合格后，做好中心線標(biāo)記，支臂前端預(yù)留現(xiàn)場修切余量，支臂后端板劃加工線及檢查線。

（3）門葉臥式總拼質(zhì)量控制

門葉在弧形胎架上進(jìn)行臥式總拼，胎架搭設(shè)前先放好地樣，包含門葉中心線、邊線，橫向基準(zhǔn)線等，由于潛孔弧門面板對于橫向直線度、縱向弧度的要求較表孔弧門高，特別是縱向弧度要求與樣板間隙3mm，因此潛孔弧門的胎架搭設(shè)精度要求更高，同時(shí)潛孔弧門結(jié)構(gòu)重量相對較重，要充分考慮胎架支柱及橫向支撐的強(qiáng)度和剛度，防止制造過程中胎架變形。面板在卷制時(shí)要注意控制弧度，用標(biāo)準(zhǔn)樣板尺檢驗(yàn)滿足規(guī)范要求。面板鋪設(shè)時(shí)，橫向分節(jié)縫背面需設(shè)置多個(gè)弧形固定板，以確保分節(jié)處面板弧度滿足要求，另外主梁下方的必須有胎架的立柱。臥拼完成焊接開始前必須進(jìn)行可靠加固支撐，嚴(yán)格按焊接工藝要求進(jìn)行焊接，控制焊接變形。焊接完成檢驗(yàn)合格后方可拆分下平臺翻面焊接及消缺。

（4）廠內(nèi)預(yù)組立拼質(zhì)量控制

為驗(yàn)證潛孔弧門閘門的制造質(zhì)量，需在廠內(nèi)進(jìn)行立式預(yù)組，參與立拼有門葉、支臂、活動(dòng)鉸。立拼前在地面平臺上放出門葉中心線、支鉸中心線、面板地緣線、主梁后翼板地面投影線等測量基準(zhǔn)，立拼完成后采用全站儀進(jìn)行測量，按照NB/T35045規(guī)范表7.5.2及相關(guān)條款的要求逐條進(jìn)行檢測，重點(diǎn)關(guān)注面板曲率半徑、橫向直線度、弧度、支鉸同軸度等尺寸。

3.結(jié)語

本文對比表孔弧門，介紹了潛孔弧形閘門制造過程中質(zhì)量控制的要點(diǎn)，重點(diǎn)闡述了支臂制造、門葉制造、轉(zhuǎn)鉸止水制造質(zhì)量控制的細(xì)節(jié)要求。要確保潛孔弧形閘門安裝后安全可靠運(yùn)行，制造質(zhì)量只是第一步，安裝質(zhì)量也非常重量，而制造廠家與安裝廠家的充分有效溝通和配合是其中重要的一環(huán)。