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        淺談弧形閘門焊接變形控制

        2010-04-25 09:20:36陳秋紅馬洪靜蔣志剛
        山東水利 2010年1期
        關(guān)鍵詞:邊梁翼板縱梁

        陳秋紅,馬洪靜,蔣志剛

        (山東水總機(jī)械工程有限公司,山東 濟(jì)南 250100)

        1 概 述

        江風(fēng)口分洪閘擴(kuò)建工程弧形閘門系主橫梁式弧形閘門,其外形尺寸為 11960mm×9237mm×1050mm,吊點(diǎn)距為 8000mm,自重 24.15t,主要材料:Q235B,板厚 10~16mm,分上下兩節(jié)制造。

        門葉制造要求按 《水利水電鋼閘門制造安裝及驗(yàn)收規(guī)范》(DL/T5018-2004)和圖紙技術(shù)要求進(jìn)行制造驗(yàn)收。

        2 變形分析

        焊接是一種局部加熱的工藝工程,焊件局部加熱產(chǎn)生膨脹,受到周邊冷金屬的約束不能自由伸長(zhǎng),產(chǎn)生了壓縮變形,冷卻時(shí)這部分金屬受到周圍金屬的拉伸不能自由收縮,就會(huì)產(chǎn)生殘存在構(gòu)件內(nèi)部的應(yīng)力,因而引起結(jié)構(gòu)的形狀和尺寸變化。此外焊接變形還與構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形狀、焊縫分布、板材厚度、焊縫接頭形式、焊件順序及焊前構(gòu)件的約束條件等有關(guān)。為了更好的控制門葉焊接變形,在制作閘門過程中主要從下料、預(yù)制構(gòu)件、預(yù)留收縮量、合理拼裝、控制電參數(shù)和合理施焊順序6個(gè)方面進(jìn)行焊接變形控制。

        3 過程控制

        3.1 下料控制

        對(duì)板材采用數(shù)控切割機(jī)和半自動(dòng)切割機(jī)進(jìn)行下料,面板周邊留20mm的裁邊余量。為了彌補(bǔ)因整體拼焊引起的閘門曲率半徑的收縮,故在門葉曲率半徑上放5mm收縮量,邊、縱梁腹板在下料時(shí)也相應(yīng)的放收縮量,主、邊梁腹板和翼板長(zhǎng)度方向按L×0.8‰放收縮量,主梁腹板在迎水面上放5mm預(yù)弓度,以彌補(bǔ)因焊接收縮引起的門葉變曲而凸向下游超標(biāo)。

        3.2 預(yù)制構(gòu)件

        為了減少整體焊接量,盡可能采用預(yù)拼裝,將主梁腹板、翼板預(yù)制成“工”形梁,主梁腹板坡口形式如圖1示,腹板對(duì)翼板的中心偏移不大于1.5mm,腹板對(duì)翼板垂直度不大于1.0mm,腹板的局部平面度2.0mm,扭曲不大于1.5mm??v梁、邊梁預(yù)制成“T”形梁。構(gòu)件制作完成后用機(jī)械或火焰矯正其角變形。

        面板對(duì)接焊縫坡口形式如圖2示。面板對(duì)接錯(cuò)位不大于0.5mm,兩板對(duì)接間隙不大于0.5mm。焊接矯正完成之后,卷板,使其曲率半徑與放量后的閘門曲率半徑一致,用半自動(dòng)切割機(jī)將面板割為上下兩節(jié)。

        搭建弧臺(tái),門葉的整體拼焊需在此弧臺(tái)上進(jìn)行?;∨_(tái)在曲率半徑方向上放量與邊梁腹板、縱梁腹板的放量一致,水平及高程控制誤差為±0.5mm,水平累計(jì)誤差不超過1.0mm。縱梁與橫梁交接處必須有一支點(diǎn),主梁在兩縱梁的中間位置增加一個(gè)支撐點(diǎn),所有支撐牢固可靠;主梁處上部采用槽鋼支撐,其余采用角鋼支撐。在弧臺(tái)上面板的分節(jié)處點(diǎn)上定位板,將上下節(jié)面板吊放在弧臺(tái)上時(shí)面板相對(duì)弧臺(tái)的位置誤差不大于1mm,點(diǎn)焊上下節(jié)面板處焊縫。

        3.3 門葉焊接

        3.3.1 焊接準(zhǔn)備

        焊接時(shí)采用變形小、效率高的半自動(dòng)CO2氣體保護(hù)焊及埋弧自動(dòng)焊為主,少量采用手工電弧焊的焊接方案。埋弧焊主要用于主梁腹板與翼板間焊縫、面板間的對(duì)接焊縫焊接,手工電弧焊用于半自動(dòng)CO2氣體保護(hù)焊難以實(shí)現(xiàn)的狹小空間處的焊接。

        焊前將坡口兩側(cè)20mm范圍內(nèi)清理干凈,無油、脂等污物;坡口內(nèi)的氧化皮、鐵銹必須打磨顯露出金屬光澤。焊條焊前在烘烤箱中烘烤350℃~400℃或按焊條說明書上指定的溫度烘烤1~2h,在100℃~150℃溫度下保溫,隨用隨取,避免焊條受潮影響到焊接性能或焊接質(zhì)量。

        3.3.2 焊接工藝要求

        為控制焊接變形,減少焊接殘余應(yīng)力,焊接時(shí)采用已評(píng)定焊接工藝參數(shù)見表1多層多道焊、分段退步焊、對(duì)稱施焊的方法,并采取預(yù)留反變形措施。焊后采用機(jī)械和火焰矯正其角變形。

        表1

        拼裝加固定位焊時(shí),其預(yù)熱溫度比正式焊縫的溫度高30℃以上,加固的長(zhǎng)度為50mm以上,間距為100~400mm,定位焊處的裂紋、氣孔、夾渣等缺陷在焊前必須清理干凈。

        嚴(yán)禁在非焊接區(qū)引弧,施焊時(shí)拼點(diǎn)引弧板和熄弧板,焊后割除并將端頭打磨光滑。焊接完成后,焊工應(yīng)仔細(xì)檢查清理焊縫表面,清除飛濺等,進(jìn)行焊縫自檢。

        對(duì)于一、二類焊縫,一側(cè)焊后另一側(cè)采用碳弧氣刨清根,并將清根側(cè)的定位焊全部清除。清根后,必須用磨光機(jī)將氣刨滲碳層清除干凈。一類焊縫全部焊透,對(duì)接焊縫內(nèi)部質(zhì)量用超聲波100%檢查,執(zhí)行《GB11345-89》標(biāo)準(zhǔn),合格級(jí)別為 BⅠ級(jí);二類焊縫內(nèi)部質(zhì)量用超聲波50%檢查,執(zhí)行《GB11345-89》標(biāo)準(zhǔn),合格級(jí)別為BⅡ級(jí),組合焊縫、角焊縫執(zhí)行《DL/T5018-2004》標(biāo)準(zhǔn)。

        3.3.3 焊接順序

        先焊橫縫再焊立縫,由四人從中心向兩側(cè)對(duì)稱施焊,先段焊后補(bǔ)齊,主要焊接順序如下:①焊主梁前翼板與面板之間的貼角橫焊縫。②焊縱梁腹板、邊梁腹板與面板之間的貼角橫焊縫。③焊主梁腹板與邊梁腹板之間的組合角焊縫。④焊縱梁腹板與主梁腹板之間的角焊縫。⑤焊主梁后翼板、邊梁后翼板、縱梁后翼板之間對(duì)接焊縫,對(duì)接處打坡口。⑥焊其他焊縫。

        3.3.4 消應(yīng)處理

        門葉整體焊完后局部變形略有偏差,應(yīng)火焰矯正后復(fù)合圖紙要求,焊后進(jìn)行振動(dòng)時(shí)效消應(yīng)處理。根據(jù)圖紙要求進(jìn)行劃線、機(jī)加工、防腐等工作。

        4 結(jié) 語(yǔ)

        通過以上質(zhì)量控制措施,成功地控制了弧形閘門門葉的各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo),外形尺寸均達(dá)到規(guī)范和圖紙技術(shù)要求,所有一類焊縫均超聲波探傷,一次合格率98%以上,出廠合格率100%。在整個(gè)施工過程中建立安全制度,設(shè)立安全員,對(duì)各種安全設(shè)施進(jìn)行檢查,嚴(yán)格執(zhí)行保質(zhì)保量安全生產(chǎn)制度。閘門制造、安裝一次合格,其制造水平獲得業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計(jì)單位的一致好評(píng)。

        [1]田錫唐.焊接結(jié)構(gòu)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社.

        [2]江文琳,張兆杰.特種設(shè)備焊工培訓(xùn)教程[M].黃河水利出版社.

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