高升 江斌

摘要：城市建設(shè)離不開(kāi)水利工程，而水利工程的建設(shè)與發(fā)展離不開(kāi)鋼閘門(mén)。鋼閘門(mén)是水利工程建設(shè)中最重要的組成之一，提高閘門(mén)的質(zhì)量與可控性有助于水利工程的發(fā)展。然而，鋼閘門(mén)制作焊接過(guò)程較為復(fù)雜，由于部分工藝技術(shù)的問(wèn)題，容易導(dǎo)致鋼閘門(mén)焊接變形，進(jìn)而影響了水利工程建設(shè)質(zhì)量。因此，對(duì)鋼閘門(mén)制作中焊接變形的原因進(jìn)行分析具有重要意義。筆者從鋼閘門(mén)制作的出發(fā)，分析制作中存在的問(wèn)題，探究焊接變形的原因，并從設(shè)計(jì)過(guò)程以及工藝制作兩個(gè)方面，提出具體的應(yīng)對(duì)措施，提高鋼閘門(mén)的焊接質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：鋼閘門(mén)；焊接變形；應(yīng)對(duì)措施

引言：

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，部分城市加大了水利工程的建設(shè)。鋼閘門(mén)作為水利工程建設(shè)中的重要環(huán)節(jié)，引起了相關(guān)研究學(xué)者以及技術(shù)人員的高度重視。由于鋼閘門(mén)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，對(duì)焊接人員的技術(shù)要求較高，一旦技術(shù)操作存在問(wèn)題，很有可能會(huì)導(dǎo)致鋼閘門(mén)焊接變形，進(jìn)而影響工程的建設(shè)與后續(xù)對(duì)鋼閘門(mén)的控制應(yīng)用。因此，為了避免該問(wèn)題的出現(xiàn)，對(duì)鋼閘門(mén)焊接變形的因素進(jìn)行探究具有較高的應(yīng)用價(jià)值。筆者從鋼閘門(mén)焊接的角度出發(fā)，對(duì)焊接變形的原因進(jìn)行以下深入探究。

一、鋼閘門(mén)的類(lèi)型及工作性質(zhì)

（一）鋼閘門(mén)的組成

鋼閘門(mén)是水利工程中用來(lái)控制局部水工建筑物過(guò)水口的活動(dòng)結(jié)構(gòu)，能夠進(jìn)行開(kāi)啟和關(guān)閉等操作，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)水位流量的控制。鋼閘門(mén)主要是由鋼板、型鋼、封水裝置、支承裝置、起吊裝置等組成，是水工金屬結(jié)構(gòu)。目前，鋼閘門(mén)普遍應(yīng)用在水里工程水位、水量、船運(yùn)等控制方面。

（二）鋼閘門(mén)的類(lèi)型

鋼閘門(mén)按照不同的方向可以分為不同的類(lèi)別。按照不同的工作性質(zhì)，可以將剛閥門(mén)分成施工、工作、事故、檢修等閘門(mén)。施工閘門(mén)主要用來(lái)封閉施工導(dǎo)流口；工作閘門(mén)主要起到對(duì)水流量的控制作用；事故閘門(mén)是水利工程中一旦出現(xiàn)事故，可以對(duì)上下游進(jìn)行開(kāi)啟與封閉的閘門(mén)；檢修閘門(mén)主要起到擋水作用，阻止水流而后對(duì)水利工程設(shè)備進(jìn)行檢修等。按照閘門(mén)孔的位置與作用，也可以分為露頂閘門(mén)或者潛孔閘門(mén)，即閘門(mén)孔是位于水面以上還是以下。按照鋼閘門(mén)的具體設(shè)計(jì)，也可以將鋼閘門(mén)分為平面、弧形、人字形鋼閘門(mén)等。不論是以上何種類(lèi)型的鋼閘門(mén)，對(duì)焊接技術(shù)都具有較高的要求，一旦操作存在疏忽，很容易影響整個(gè)鋼閘門(mén)的使用情況。

二、鋼閘門(mén)制作中存在的問(wèn)題及原因分析

（一）存在的主要問(wèn)題

在鋼閘門(mén)制作的過(guò)程中，較為容易出現(xiàn)的表面問(wèn)題有兩個(gè)方面，一是鋼閘門(mén)厚度不均，整體面板較為不平，甚至呈現(xiàn)出波浪形；二是鋼閘門(mén)整體較為平直，但存在局部變形，且局部變形大于5mm。以上兩種問(wèn)題的出現(xiàn)不僅影響了鋼閘門(mén)的整體美觀(guān)程度，同時(shí)也影響了止水功能。由于整體面板出現(xiàn)不平甚至變形的情況，極有可能會(huì)對(duì)鋼閘門(mén)的整體承載能力帶來(lái)影響，進(jìn)而影響鋼閘門(mén)在水利工程建設(shè)中的使用。

（二）原因分析

針對(duì)以上出現(xiàn)的問(wèn)題對(duì)鋼閘門(mén)整體面板不平等情況，主要是由于焊接變引起的。鋼閘門(mén)制作過(guò)程中，焊接可以對(duì)鋼閘門(mén)局部進(jìn)行加熱，局部形成不均勻的溫度場(chǎng)，溫度場(chǎng)范圍內(nèi)的工件會(huì)因?yàn)闇囟妊杆偕叨a(chǎn)生膨脹等現(xiàn)象，在溫度場(chǎng)消失時(shí)候，溫度迅速下降導(dǎo)致收縮。由于鋼閘門(mén)焊接部位的工件組成較為復(fù)雜，工件在溫度場(chǎng)內(nèi)不能夠獨(dú)立進(jìn)行熱脹冷縮，且各個(gè)工件之間存在相互作用力，在復(fù)雜的作用力影響下，工件冷卻收縮時(shí)會(huì)產(chǎn)生變形，進(jìn)而對(duì)鋼閘門(mén)的質(zhì)量帶來(lái)影響。焊接是一種熱循環(huán)過(guò)程，在該過(guò)程中，材料的塑性變化是工件產(chǎn)生變形的主要原因，另外金屬在冷卻的過(guò)程中，工件收縮產(chǎn)生塑性形變，進(jìn)而直接導(dǎo)致焊接變形?；谝陨戏治?，影響焊接變形程度的主要因素較多，其中包括鋼閘門(mén)工件材料的膨脹系數(shù)、屈服極限、密度等，同時(shí)也取決于工件本身的尺寸、形狀以及與其他工件之間的相互作用力。因此，在進(jìn)行焊接的過(guò)程中，要對(duì)該方面進(jìn)行充分的考慮。

在對(duì)鋼閘門(mén)構(gòu)件進(jìn)行初步焊接之后，一般情況下都會(huì)出現(xiàn)或多或少的變形，變形的程度較為復(fù)雜，直接影響著鋼閘門(mén)的功能效果。根據(jù)鋼閘門(mén)焊接變形的程度，可以分為縱向、橫向、回轉(zhuǎn)、彎曲、波浪、扭曲和角變形等。通常情況下，鋼閘門(mén)面板產(chǎn)生的變形主要是彎曲變形與角變形。

1.彎曲變形。彎曲變形指的是原本平整的鋼閘門(mén)面板局部出現(xiàn)了彎曲現(xiàn)象，是鋼閘門(mén)焊接變形中較為容易出現(xiàn)和辨認(rèn)的變形類(lèi)型。

2.角變形。該焊接變形主要發(fā)生對(duì)接焊縫的時(shí)候，原本在焊接的過(guò)程中較為平整，在溫度場(chǎng)發(fā)生變化之后面板橫向收縮，在厚度方向上的不均勻直接導(dǎo)致出現(xiàn)角變形。通常情況下，坡口角度越大，產(chǎn)生的變形程度越明顯。焊接高度越高，受到面板自身的影響，角變形越嚴(yán)重。因此，在進(jìn)行焊接的過(guò)程中要注意坡口角度與焊接高度的控制，防止出現(xiàn)角變形。

三、鋼閘門(mén)制作中焊接變形的應(yīng)對(duì)措施

（一）設(shè)計(jì)過(guò)程中的控制措施

鋼閘門(mén)制作過(guò)程中，為了防止焊接變形，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)膽?yīng)對(duì)措施。首先，要選擇合理的焊接尺寸，在確保焊接滿(mǎn)足鋼閘門(mén)質(zhì)量的情況下，盡量縮小尺寸；其次，要減少焊接的次數(shù)，防止焊接次數(shù)過(guò)多焊接變形加重；最后，應(yīng)合理安排焊縫位置，讓焊接縫盡量處于中性軸，防止出現(xiàn)角變形。

（二）工藝制作中的控制措施

在鋼閘門(mén)制作工藝中，為了防止焊接變形，通常采用三種方法，一是剛性固定法，將鋼閘門(mén)需要進(jìn)行焊接的工件進(jìn)行固定，使其滿(mǎn)足焊接工藝的需求，進(jìn)而防止出現(xiàn)彎曲變形與角變形，由于部分工件難以進(jìn)行固定，因此該方法的采用頻率不高。二是反變形法，在進(jìn)行鋼閘門(mén)裝配與焊接的過(guò)程中，給予適當(dāng)?shù)南喾醋冃?，在焊接的過(guò)程中與焊接變形進(jìn)行抵消，進(jìn)而來(lái)保障焊接的平整性，通常該方法的采用需要較為豐富的焊接經(jīng)驗(yàn)，對(duì)反變形程度進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而達(dá)到防止焊接變形的目的，該方法也是鋼閘門(mén)焊接中防止變形較為常用的方法。三是改進(jìn)焊接方法，結(jié)合不同的鋼閘門(mén)焊接情況，選擇不同的焊接技術(shù)與焊接方法，來(lái)盡量避免焊接變形的出現(xiàn)，優(yōu)化焊接順序等。例如，在進(jìn)行鋼閘門(mén)焊接的過(guò)程中，先焊對(duì)接縫，而后再焊角接縫。

結(jié)論：

綜上所述，能夠看出影響鋼閘門(mén)焊接變形的因素較多，盡量采取適當(dāng)?shù)目刂拼胧┠軌虼蟠蠼档秃附幼冃纬霈F(xiàn)的概率?；诖?，應(yīng)提高焊接技術(shù)人員的專(zhuān)業(yè)水平，提高焊接作業(yè)的精準(zhǔn)度，并充分掌握反變形法，實(shí)際應(yīng)用在鋼閘門(mén)焊接的過(guò)程中。同時(shí)，應(yīng)對(duì)鋼閘門(mén)焊接的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)定，焊接技術(shù)人員應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)，選擇合適的方法來(lái)進(jìn)行焊接，將焊接變形控制在最低范圍以下，使得鋼閘門(mén)的質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)效果，符合水利工程建設(shè)的基本要求。

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