劉進國 浙江江能建設(shè)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(jié)構(gòu)設(shè)備采購、安裝及液壓啟閉機設(shè)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(biāo)準(zhǔn)采用20年一遇設(shè)計，50年一遇校核。水閘采用3孔設(shè)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(qū)動閘門門葉制作工藝

北支江水閘底軸驅(qū)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(jié)構(gòu)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(shè)面板并放樣，再拼裝主梁、邊梁、次梁等構(gòu)件，以二個或三個單元節(jié)為一組拼裝。

門葉結(jié)構(gòu)各單元節(jié)制造工藝流程如下：施工準(zhǔn)備→下料→單件拼裝、焊接→單件矯正、檢查→面板鋪設(shè)、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(jié)構(gòu)中的縱主梁、邊梁、次梁等分解成單個構(gòu)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(gòu)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(shè)置質(zhì)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(fù)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(yán)格控制幾何尺寸，并放收縮余量；其中兩側(cè)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(diào)整，防止插拔式水封在安裝過程中漏水，在門葉整體預(yù)組裝檢查兩邊梁中心距符合要求后，在進行兩側(cè)單元節(jié)邊梁的焊接。

焊接中控制變形是關(guān)鍵，各單元節(jié)焊接采用CO2氣體保護電弧焊，焊縫由技術(shù)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(zhì)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(yīng)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(yīng)力集中和變形過大的情況，造成構(gòu)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(yīng)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(qū)動翻板閘門底軸采用中空結(jié)構(gòu)，底軸采用鋼板卷制焊接而成，節(jié)間采用套管連接，材質(zhì)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(zhǔn)備→下料、制坡口→卷板→焊接、檢查→退火消除應(yīng)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(zhì)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(dǎo)書。由于板厚85mm，焊接采取焊前預(yù)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(yīng)力。

（3）消除焊接應(yīng)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(zhì)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(guān)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(yīng)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(yīng)查明原因，制定可靠的返修工藝措施，并經(jīng)單位技術(shù)負責(zé)人批準(zhǔn)，方可返修處理，返修后的焊縫，進行探傷復(fù)查。

4.底軸驅(qū)動閘門整體預(yù)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(chǔ)將承受很大載荷，考慮拼裝時候基礎(chǔ)沉降不均勻，受力點不一致，對確定的翻板門預(yù)裝場地基礎(chǔ)開挖澆筑，澆筑鋼筋混凝土基礎(chǔ)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(chǔ)平臺。

預(yù)組裝順序：混凝土基礎(chǔ)平臺的設(shè)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(jié)構(gòu)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(chǔ)預(yù)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(yù)埋好的基礎(chǔ)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(diào)節(jié)螺栓，進行調(diào)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(zhǔn)，復(fù)測其尺寸是否與圖紙相符。

（3）以邊側(cè)第一節(jié)底軸作為定位節(jié)，先行固定、調(diào)整，用手拉葫蘆、門機和千斤頂相互配合進行底軸的調(diào)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(jié)構(gòu)與底軸預(yù)組裝

門葉單元節(jié)組裝前對預(yù)埋好的基礎(chǔ)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(zhǔn)，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(yù)裝弧板，進行檢查及驗收，并做好定位裝置、標(biāo)記，便于現(xiàn)場安裝。

6.總結(jié)

該大型底軸驅(qū)動翻板閘門制造及組裝工藝復(fù)雜，技術(shù)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(qū)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(qū)動翻板閘門的制造提供參考。