馮茂振

（新疆匯通水利電力工程建設(shè)有限公司，新疆 烏魯木齊830000）

0 引言

弧形閘門(mén)的制造工藝比較復(fù)雜，制造工序較多。新疆某工程放水深孔弧形工作閘門(mén)設(shè)計(jì)孔口尺寸為6.0 m×6.0 m（寬×高），設(shè)計(jì)水頭為61 m，總水壓力為26 654 k N。該閘門(mén)為放水深孔進(jìn)口工作門(mén)，擋水水頭高，承受壓力大，為了保證該閘門(mén)的制造質(zhì)量，必須在閘門(mén)制造過(guò)程中嚴(yán)格控制各工序的質(zhì)量。

1 弧形鋼閘門(mén)制造質(zhì)量影響因素

弧形閘門(mén)的制造工藝流程分為：門(mén)葉、支臂零件的下料，主梁、邊梁、縱梁、支臂梁等的拼裝及焊接校正，弧臺(tái)搭建，門(mén)葉放樣，門(mén)葉的整體拼裝、焊接及校正，弧門(mén)整體組拼，門(mén)體防腐。其中每一個(gè)工序的施工質(zhì)量都是弧門(mén)制造質(zhì)量的重要影響因素。

1.1 下料

閘門(mén)梁及整個(gè)閘門(mén)的拼裝尺寸都與零構(gòu)件的下料尺寸有很大關(guān)系，如果零構(gòu)件的下料精度不夠，就會(huì)給閘門(mén)拼裝帶來(lái)很大麻煩，嚴(yán)重的甚至?xí)归l門(mén)的拼裝尺寸達(dá)不到合格要求?？紤]到弧門(mén)零件部分為弧形邊，如縱梁腹板、節(jié)點(diǎn)板等，半自動(dòng)切割下料很難達(dá)到零構(gòu)件的下料尺寸精度要求。

1.2 弧臺(tái)搭建

弧臺(tái)各支撐位置布置及弧臺(tái)搭建尺寸精度會(huì)最終影響到弧門(mén)的弧度。如果弧門(mén)弧度偏差過(guò)大，會(huì)影響弧門(mén)的止水效果及弧門(mén)的運(yùn)行。

1.3 焊接

閘門(mén)主材主要為25 mm、28 mm、36 mm的厚板，閘門(mén)的面板對(duì)接焊縫、主梁、邊梁、支臂梁的組合焊縫等都是二類(lèi)焊縫，要求焊透，所以閘門(mén)制造過(guò)程中焊接量很大，特別是梁系的焊接變形難以控制，因此焊接工藝制定得是否正確直接關(guān)系到閘門(mén)的成型與質(zhì)量。

1.4 閘門(mén)放樣

閘門(mén)門(mén)葉寬度6 008 mm，弧長(zhǎng)7 870 mm，由于閘門(mén)的焊接量很大，就會(huì)產(chǎn)生一定量的焊接收縮，使閘門(mén)的尺寸達(dá)不到設(shè)計(jì)及標(biāo)準(zhǔn)要求，所以在組拼閘門(mén)時(shí)要給予合適的放大余量，使閘門(mén)焊接完成后的尺寸符合設(shè)計(jì)及標(biāo)準(zhǔn)要求，因而選定合適的閘門(mén)放樣工藝就顯得尤為重要。

1.5 弧門(mén)整體組裝

弧門(mén)在出廠前要進(jìn)行整體組裝和檢查?；￠T(mén)的整體組裝質(zhì)量決定著弧門(mén)的整體尺寸及支臂與門(mén)體及支絞的配合是否符合標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)要求。

1.6 門(mén)葉及支臂分節(jié)

由于閘門(mén)采取公路運(yùn)輸，而公路運(yùn)輸對(duì)閘門(mén)的噸位及高寬都有限制，故門(mén)葉及支臂均需分節(jié)制造，閘門(mén)及支臂的分節(jié)部位與分節(jié)工藝最終也會(huì)影響到閘門(mén)的制造質(zhì)量。

2 控制措施

2.1 下料

弧門(mén)的邊梁、縱梁腹板為弧形邊，采用數(shù)控機(jī)床下料不僅可以保證邊梁、縱梁腹板的尺寸精度，而且還可以保證弧形邊的弧度，從而大大節(jié)省材料、提高生產(chǎn)效率。采用半自動(dòng)切割下料，弧形邊就需要鋪設(shè)6 mm的鋼筋作為軌道，這樣不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且難以保證弧形邊的尺寸精度。數(shù)控切割機(jī)是雙槍下料，在方正的零件下料時(shí)，可使零構(gòu)件兩邊均勻受熱，一般不會(huì)產(chǎn)生變形和彎曲，且下料誤差可以控制在2 mm之內(nèi)，從而提高零構(gòu)件的下料質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

2.2 弧臺(tái)搭建

弧門(mén)門(mén)葉尺寸及重量都較大，要合理布置弧臺(tái)各支撐梁的位置，盡量使弧臺(tái)支撐梁布置在門(mén)葉主梁及各個(gè)次梁等部位，以減小門(mén)葉的焊接變形。嚴(yán)格控制弧臺(tái)的搭建質(zhì)量，弧臺(tái)各支撐梁的水平度控制在1 mm之內(nèi)，弧臺(tái)各支撐梁的高程偏差控制在1 mm之內(nèi)、弦長(zhǎng)偏差控制在2 mm之內(nèi)。

2.3 焊接

閘門(mén)鋼板較厚，面板厚度為25 mm，主梁腹板厚度為36 mm，主梁前翼緣板厚度為25 mm，主梁后翼緣板厚度為36 mm，邊梁翼緣板與腹板厚度均為36 mm，且主梁腹板與翼緣板、邊梁腹板與翼緣板的組合焊縫均為二類(lèi)焊縫，都需要焊透，于是翼板的下塌變形就很難控制，所以必須制定合理的焊接工藝來(lái)控制焊接質(zhì)量及焊接變形。

2.3.1 焊接順序

控制閘門(mén)的焊接變形，首先要制定科學(xué)合理的焊接順序。本套閘門(mén)由4名焊工從門(mén)葉中心向兩側(cè)對(duì)稱(chēng)施焊，先焊各梁系翼板平縫再焊立縫最后焊貼角縫，主要焊接順序如下：（1）焊主梁、邊梁、縱梁翼板之間的對(duì)接焊縫；（2）焊接主梁與邊梁腹板之間的組合焊縫；（3）焊縱梁腹板與主梁腹板之間的貼角焊縫；（4）焊主梁前翼緣板與面板之間的貼角焊縫；（5）焊縱梁腹板、邊梁腹板與面板之間的貼角焊縫。這種焊接順序不僅能夠使閘門(mén)自由收縮，減小對(duì)各焊縫的拘束度，使焊接產(chǎn)生的應(yīng)力盡可能得到釋放，還可以減少因焊接產(chǎn)生的閘門(mén)變形。

2.3.2 焊接方式

面板、梁系腹板及翼板的對(duì)接焊縫采用埋弧自動(dòng)焊，工字梁、T型梁的角焊縫采用埋弧自動(dòng)焊，各梁系腹板的角焊縫采用CO2氣體保護(hù)焊，貼角焊縫采用CO2氣體保護(hù)焊。為各類(lèi)焊縫選擇了正確的焊接方式方法，就可以提高閘門(mén)的焊接質(zhì)量和工作效率，同時(shí)也可以節(jié)省焊接材料。

2.3.3 坡口形式

根據(jù)閘門(mén)制造標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，閘門(mén)主梁、邊梁、吊耳等的組合焊縫都是二類(lèi)焊縫，都必須焊透，考慮到本次制造的弧門(mén)板材厚度較大，正確選擇坡口形式是得到合格焊縫內(nèi)部質(zhì)量和外觀成型的關(guān)鍵。為此，筆者根據(jù)鋼板厚度及多年工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，選取了相應(yīng)的坡口形式進(jìn)行施焊（圖1）。

2.4 閘門(mén)放樣

閘門(mén)的制造是通過(guò)零構(gòu)件的組拼焊接而成，零構(gòu)件會(huì)因?yàn)楹附印⒒鹧嫘Ｕ纫蛩氐挠绊懚湛s，閘門(mén)的外形尺寸就會(huì)變小。所以在閘門(mén)組拼之前要做好放樣工藝，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)預(yù)留合適的焊接及校正收縮余量，使閘門(mén)的外形尺寸可以達(dá)到合格要求。本套閘門(mén)在放樣時(shí)設(shè)定了各零部件之間的放樣余量，通過(guò)焊接收縮而達(dá)到設(shè)計(jì)尺寸。考慮到本套弧門(mén)多為厚度在25 mm以上的厚板，焊接收縮量根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)值定為1 m收縮1 mm，故在弧門(mén)寬度方向留有6 mm的收縮余量，在弧長(zhǎng)方向留有8 mm的收縮余量，在面板的寬度和弧長(zhǎng)方向都預(yù)留50 mm的二次修邊余量。

圖1 坡口形式

2.5 弧門(mén)整體組裝

弧門(mén)出廠前要進(jìn)行整體組裝，弧門(mén)整體組裝就是將門(mén)葉結(jié)構(gòu)、支臂結(jié)構(gòu)、支絞結(jié)構(gòu)等部件組合成一個(gè)整體（支絞結(jié)構(gòu)使用假支絞代替）。制定合理的弧門(mén)整體組裝工藝，在組裝過(guò)程中對(duì)弧門(mén)整體進(jìn)行測(cè)量、調(diào)整，最終使弧門(mén)整體尺寸符合DL/T5018—2004標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)要求。

2.6 門(mén)葉及支臂分節(jié)

為了使閘門(mén)在安裝后能夠?qū)崿F(xiàn)良好的止水效果及精度要求，要盡可能少分節(jié)，以減小閘門(mén)安裝時(shí)因焊接過(guò)多而產(chǎn)生的變形。該弧門(mén)門(mén)葉、支臂在制造過(guò)程中采取整體制造方式，在整體拼裝焊接完成后，再進(jìn)行分節(jié)運(yùn)輸。由于閘門(mén)從制造場(chǎng)地到安裝現(xiàn)場(chǎng)只能采取公路運(yùn)輸方式，故其寬度最好不要超過(guò)3 500 mm，因此將門(mén)葉分為2節(jié)，支臂也各分為2節(jié)。門(mén)葉分節(jié)時(shí)，梁系的腹板和翼板及閘門(mén)面板各錯(cuò)開(kāi)200 mm，這種插接方式可避免焊縫集中，從而減小焊接應(yīng)力。

3 結(jié)語(yǔ)

由于采取了合理的制造工藝措施來(lái)控制弧門(mén)的質(zhì)量，新疆某工程深孔弧形工作閘門(mén)的制造質(zhì)量得到了保證，弧門(mén)的整體尺寸及焊接質(zhì)量均達(dá)到DL/T5018—2004標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)要求。通過(guò)對(duì)弧門(mén)的整個(gè)制造過(guò)程進(jìn)行總結(jié)，我們認(rèn)為，弧門(mén)制造質(zhì)量的好壞是通過(guò)每一道施工工序來(lái)保證的，要制定合理的制造工藝措施，分析考慮弧門(mén)制造的難點(diǎn)和控制的重點(diǎn)。下料的精準(zhǔn)度是構(gòu)件拼裝尺寸達(dá)到合格要求的基礎(chǔ)，閘門(mén)放樣收縮余量的預(yù)留和焊接工藝影響到閘門(mén)的外形尺寸精度和變形，整體組裝決定著弧門(mén)的最終外形尺寸是否合格。同時(shí)也清楚地認(rèn)識(shí)到影響弧門(mén)制造質(zhì)量的因素還有很多，比如閘門(mén)的結(jié)構(gòu)形式、校正方法及焊接方法等。在以后的工作中，要不斷思考摸索影響弧形閘門(mén)制造質(zhì)量的各種因素，提前考慮好應(yīng)對(duì)措施，以進(jìn)一步提高弧門(mén)的制造質(zhì)量。