侯 明

（中國水利水電夾江水工機(jī)械有限公司，樂山 614100）

水電站金屬結(jié)構(gòu)閘門結(jié)構(gòu)尺寸和自重較大，且安裝難度較大，通常選擇在工廠內(nèi)完成單體構(gòu)件的分塊制作和試拼裝，再在施工現(xiàn)場完成安裝[1]。在閘門安裝作業(yè)中，焊接技術(shù)的選用至關(guān)重要。焊接質(zhì)量的好壞直接影響水電站的運(yùn)行安全，需要嚴(yán)格按照技術(shù)規(guī)范進(jìn)行焊接作業(yè)，加強(qiáng)焊接作業(yè)管理與質(zhì)量控制，有序完成閘門安裝工程，防止發(fā)生質(zhì)量事故，以保證水電站金屬結(jié)構(gòu)閘門安裝質(zhì)量。

1 金屬結(jié)構(gòu)安裝焊接的準(zhǔn)備措施

水電站金屬結(jié)構(gòu)閘門安裝作業(yè)前，需要詳細(xì)掌握對焊接作業(yè)質(zhì)量控制的要求，科學(xué)制定焊接作業(yè)技術(shù)方案，做好焊接設(shè)備、焊接材料等準(zhǔn)備工作，并完善焊接作業(yè)管理制度，加強(qiáng)焊接人員培訓(xùn)與管理[2]。

1.1 需要掌握焊接技術(shù)要求，加強(qiáng)焊接工藝管理

不同工程對焊接技術(shù)的要求存在一定差異，需要結(jié)合具體的工程要求合理調(diào)整焊接工藝[3]。比如，有的工程埋件焊接工作量較少，可采用手工焊接方式，采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊來減少焊接變形，采用火焰和機(jī)械相結(jié)合的方法對焊縫收縮引起的彎曲進(jìn)行處理等。在焊接作業(yè)前，應(yīng)結(jié)合工程實(shí)際情況制定焊接工藝處理方案，充分分析閘門使用條件、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、施工環(huán)境以及焊接母材性質(zhì)等，并審查評定焊接工藝，編制焊接工藝指導(dǎo)書。焊接工藝包括焊接準(zhǔn)備、焊接作業(yè)及焊后驗(yàn)收等環(huán)節(jié)。相關(guān)人員需要明確各環(huán)節(jié)的工作流程，在準(zhǔn)備階段科學(xué)選擇焊接方式，明確焊接作業(yè)的流程、參數(shù)等，并確定焊后檢查驗(yàn)收的方式和標(biāo)準(zhǔn)等，同時(shí)在此基礎(chǔ)上做好技術(shù)交流，科學(xué)指導(dǎo)與提升焊接人員的業(yè)務(wù)水平。

1.2 合理選擇焊接材料和設(shè)備

焊接材料選用需要結(jié)合工程實(shí)際需求，監(jiān)督管理材料采購、驗(yàn)收、使用的全過程，選擇質(zhì)量有保障的材料供應(yīng)商，并做好焊接材料的檢測驗(yàn)收[4]。需要嚴(yán)格管理焊接材料，充分保證焊接材料的質(zhì)量。比如，焊絲表面不得存在油污或鐵銹，需對焊條、焊劑進(jìn)行烘焙操作，設(shè)置專人看護(hù)，避免出現(xiàn)受熱不均勻等問題，焊條烘干后在恒溫箱中保存等。使用焊接材料前，需要確保焊接材料合格后方可使用。焊接設(shè)備的選用同樣如此。焊接設(shè)備要科學(xué)選購，如根據(jù)焊接木材選擇適合的焊接電源線。另外，需要定期檢查焊機(jī)等設(shè)備，如焊接設(shè)備接頭是否牢固、自動(dòng)焊機(jī)各部件調(diào)節(jié)是否靈活等。相關(guān)人員需要認(rèn)真組織設(shè)備調(diào)試工作，做好焊接設(shè)備的常規(guī)保養(yǎng)和故障檢修，確保設(shè)備狀態(tài)正常，及時(shí)排除故障隱患。在施焊作業(yè)前，需要確保焊接設(shè)備工作狀態(tài)良好，不存在質(zhì)量隱患。

1.3 加強(qiáng)焊接作業(yè)管理

在焊接作業(yè)前，應(yīng)根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和通用原則建立完善的焊接作業(yè)管理制度，整理細(xì)化焊接作業(yè)工藝指導(dǎo)書等文件，為焊接作業(yè)的規(guī)范開展提供可靠依據(jù)[5]。要加強(qiáng)人員培訓(xùn)與管理，對焊接人員做好崗前培訓(xùn)，確保上崗人員持有相應(yīng)的職業(yè)資格證書，掌握水電站金屬結(jié)構(gòu)閘門安裝工藝流程與要點(diǎn)，確保焊接人員的理論知識水平與實(shí)踐操作能力符合崗位工作要求。比如，焊接作業(yè)前需要清理鋼板表面，清除閘門表面的油污、氧化皮以及銹蝕等。安裝閘門構(gòu)件時(shí)，應(yīng)保持高低平整和間隙均勻。

1.4 做好焊接環(huán)境監(jiān)控

水電站金屬結(jié)構(gòu)閘門安裝一般是在水電站現(xiàn)場進(jìn)行露天作業(yè)，施工環(huán)境較為惡劣。安裝現(xiàn)場的環(huán)境條件對焊接質(zhì)量具有不容忽視的影響，因此需要了解天氣環(huán)境的變化情況，與氣象部門建立密切聯(lián)系，實(shí)時(shí)監(jiān)控現(xiàn)場環(huán)境條件，確保現(xiàn)場環(huán)境滿足焊接作業(yè)要求[6]。如果需要面對雨雪天等惡劣天氣，為了保證焊接作業(yè)質(zhì)量，應(yīng)提前采取必要的防護(hù)措施。當(dāng)環(huán)境溫度過低時(shí)，應(yīng)對焊接材料進(jìn)行預(yù)熱。風(fēng)力過大時(shí)，應(yīng)在現(xiàn)場搭建防風(fēng)設(shè)施。通過這些措施來消除環(huán)境因素的干擾，避免焊接作業(yè)受到惡劣氣候的影響。

2 焊接作業(yè)過程中的技術(shù)措施

在水電站金屬結(jié)構(gòu)閘門安裝焊接作業(yè)過程中，應(yīng)嚴(yán)格按照焊接作業(yè)工藝方案進(jìn)行規(guī)范作業(yè)，做好安裝與焊接作業(yè)的銜接搭配，在保證安裝焊接質(zhì)量的前提下提高作業(yè)效率。

2.1 焊接作業(yè)常規(guī)做法

鋼板材料經(jīng)過長期存放表面可能出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，或在加工過程中被油污、氣割后發(fā)生氧化，需要在焊接前檢查坡口間隙和兩側(cè)，待清除鐵銹、割渣、油污等后再進(jìn)行施焊[7]。焊接時(shí)，通常先焊接拘束力較大、變形控制嚴(yán)格的焊縫。焊接長焊縫時(shí)，可在焊縫兩側(cè)加鋼板相同材質(zhì)的引出板。局部組裝縫隙大于8 mm時(shí)，可在坡口按焊縫工藝進(jìn)行堆焊，不能填充金屬材料。定位焊使用的焊條與焊縫相同，以確保閘門組裝間隙均勻和高低平整。

為了減少焊接變形，門葉采用對稱焊接，過長焊縫采用分段退步焊。焊腳超過6 mm時(shí)，可采用多層多道焊接方式。最后一層使用擺動(dòng)焊，避免發(fā)生條溝現(xiàn)象。焊縫焊接作業(yè)后，需要焊工先自檢來清除焊渣、飛濺，再檢查焊縫外觀。同一部位返工次數(shù)最多兩次，兩次以上時(shí)需查明原因，重新制定返工工藝，并由技術(shù)負(fù)責(zé)人審核批準(zhǔn)。每個(gè)構(gòu)件焊接作業(yè)需要認(rèn)真做好焊前、焊后的形位尺寸記錄。

2.2 安裝流程與焊接技術(shù)

水電站金屬結(jié)構(gòu)閘門安裝需要將廠內(nèi)預(yù)拼合格的閘門分節(jié)、分塊拆分后運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，然后使用大型吊車安裝。閘門結(jié)構(gòu)尺寸和自重較大，需要在現(xiàn)場分塊制作并拼裝。安裝時(shí)，需先將支臂等吊入孔內(nèi)，使用卷揚(yáng)機(jī)、滑車組等對閘門門葉、支臂等進(jìn)行安裝[8]。安裝工序?yàn)橄劝惭b預(yù)埋件，再安裝支鉸支座，然后組裝支臂，拼裝門葉，并進(jìn)行焊接處理。完成防腐處理和水封安裝后，進(jìn)行閘門、啟閉機(jī)聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)。

支臂組裝需要找出組裝件中心線，確定吊點(diǎn)位置?？紤]到施工現(xiàn)場環(huán)境空間有限，通常采用左、右支臂分別組裝。使用起吊設(shè)備提起對正后，擰好螺栓進(jìn)行焊接。如果施工場地允許，可以整體吊裝閘門，否則需采用拼裝方法。拼裝過程中，在第一節(jié)門葉起吊落入底坎且調(diào)整完成后，使用臨時(shí)鋼支撐加固后與支臂連接，再吊入第二節(jié)門葉，對兩節(jié)門葉對接縫進(jìn)行點(diǎn)焊后與支臂連接。支鉸座基礎(chǔ)混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后進(jìn)行支臂安裝，對支臂縱桿對接角焊縫施焊，再對連接板與抗剪板間角焊縫施焊，最后由下而上、由中向外對門體施焊。

閘門安裝現(xiàn)場拼接焊縫全部屬于定位焊，存在較大的焊接作業(yè)難度，需要規(guī)范開展焊接操作，控制安裝定位精度和焊接變形，保證閘門安裝的焊接質(zhì)量。閘門安裝焊縫中的一類焊縫主要是邊梁腹板與翼緣板對接焊縫等，二類焊縫主要是門葉面板對接焊縫等，需要根據(jù)焊縫級別采取相應(yīng)的質(zhì)量控制措施。閘門焊接可使用直流焊機(jī)。焊接作業(yè)前，烘干焊條并保溫存放。焊接作業(yè)時(shí)，先焊接邊梁腹板對接焊縫，然后是翼緣板對接焊縫和面板對接焊縫?？紤]到閘門面板較寬，不得使用直通焊，建議用不同方向短焊縫來減少焊接變形。采用分中逐步退焊法或交替焊法，不得采用從邊緣向中間的順序施焊。焊縫反面應(yīng)使用炭弧氣刨清根后封底，對止水橡皮安裝處焊縫進(jìn)行磨平處理。在焊接作業(yè)過程中，需要全程監(jiān)測門葉變形情況，合理調(diào)整施焊順序，以免焊接變形過大。

在水電站金屬結(jié)構(gòu)閘門安裝焊接過程中，一定要重視閘門結(jié)構(gòu)尺寸收縮和變形量的有效控制。在閘門單體構(gòu)件焊接和整體拼裝焊接中，拼裝與焊接質(zhì)量會(huì)對閘門結(jié)構(gòu)尺寸變形造成直接影響。焊接工藝選擇不當(dāng)或焊接操作不規(guī)范都會(huì)影響閘門安裝質(zhì)量，因此需要在焊接作業(yè)過程中加強(qiáng)監(jiān)管，跟蹤指導(dǎo)焊接人員的施工行為，確保焊接材料和焊接設(shè)備的正確使用，檢查和指導(dǎo)焊接工藝參數(shù)，跟蹤監(jiān)管焊接工藝過程，檢查和清理焊縫外觀。相關(guān)人員需要及時(shí)發(fā)現(xiàn)焊接作業(yè)過程中存在的問題，及時(shí)采取措施進(jìn)行補(bǔ)救，避免因焊接作業(yè)不科學(xué)、不規(guī)范而導(dǎo)致質(zhì)量事故和返修。

3 焊接作業(yè)后的檢驗(yàn)措施

焊接作業(yè)后的檢驗(yàn)措施具有保障焊接質(zhì)量的重要作用。檢驗(yàn)工作水平直接關(guān)系焊接作業(yè)質(zhì)量，需要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范做好焊接作業(yè)的檢驗(yàn)工作。水電站金屬結(jié)構(gòu)閘門安裝過程中的焊接作業(yè)質(zhì)量檢驗(yàn)，要求檢驗(yàn)人員具備高超的業(yè)務(wù)能力和豐富的操作經(jīng)驗(yàn)，監(jiān)管焊接作業(yè)實(shí)施狀況，整體把握好技術(shù)狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)焊接質(zhì)量不合格問題，并提出不合格焊縫的處理意見。

在水電站金屬結(jié)構(gòu)閘門安裝過程中，需要在每個(gè)焊接工序后檢驗(yàn)焊接質(zhì)量，確保焊接質(zhì)量合格后方可進(jìn)入下一工序。閘門焊縫按照《水利水電工程鋼閘門制造、安裝及驗(yàn)收規(guī)范》分為一類焊縫、二類焊縫和三類焊縫。一類焊縫包括坡口焊縫、腹板與翼緣板對接焊縫、主梁與邊梁腹板組合焊縫等；二類焊縫包括面板對接焊縫、翼緣板與腹板組合焊縫、主梁與縱梁腹板組合焊縫等；三類焊縫為一、二類焊縫外的其他焊縫。不同級別焊縫的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)存在一定差異，采用的檢測方法也有所不同。一類焊縫和二類焊縫需要采用超聲波探傷，抽檢長度分別為50%和30%，板厚在32 mm以上時(shí)抽檢長度分別為100%和50%。焊縫局部無損探傷發(fā)現(xiàn)缺陷時(shí)，需要補(bǔ)充檢查延伸方向。若補(bǔ)充檢查發(fā)生問題，應(yīng)檢查全部焊縫。

為了保證焊縫檢測質(zhì)量，要求探傷人員經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)，持有Ⅱ級及以上資格證書。通過焊縫外觀檢測和無損檢測，確保焊接質(zhì)量滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求。通常通過外觀檢查來初步檢驗(yàn)焊接質(zhì)量，觀察焊縫表面是否存在裂紋、夾渣等現(xiàn)象，以及對接焊縫咬邊是否過大。外觀檢查無誤后，使用超聲探傷進(jìn)行檢驗(yàn)。如果通過超聲波檢測發(fā)現(xiàn)可疑波形，需要明確質(zhì)量缺陷部位及原因，并給出質(zhì)量缺陷的處理意見。當(dāng)超聲波檢測無法準(zhǔn)確判斷時(shí)，需要使用射線探傷進(jìn)行進(jìn)一步確定。在焊后檢驗(yàn)過程中，需要嚴(yán)格控制焊縫外觀檢查和無損檢測工作，詳細(xì)記錄檢查和檢測數(shù)據(jù)，為焊縫修補(bǔ)工作提供指導(dǎo)依據(jù)。如果焊接作業(yè)引發(fā)焊接變形問題，應(yīng)采取有效措施進(jìn)行矯正，一般建議使用火焰矯正的方法。需要注意，必須注意焊接變形矯正對焊縫的影響，避免因矯正操作引發(fā)焊縫質(zhì)量缺陷。焊縫檢驗(yàn)合格后，需要對焊縫及兩側(cè)表面進(jìn)行除銹處理，清理干凈焊縫及周邊的焊渣、氧化皮等附著物。人工除銹后再次檢查外觀，檢查合格后對焊縫噴防腐，保證焊縫處的金屬涂層厚度達(dá)到設(shè)計(jì)要求且均勻分布，避免存在夾雜物、裂紋、孔洞以及起皮等缺陷。

4 結(jié)語

焊接作業(yè)質(zhì)量在很大程度上決定了閘門安裝的整體水平。焊接質(zhì)量缺陷會(huì)直接影響閘門的使用性能與壽命，可能引發(fā)嚴(yán)重的質(zhì)量事故。在水電站金屬結(jié)構(gòu)閘門安裝過程中，需要采取科學(xué)、合理的焊接技術(shù)，規(guī)范焊接作業(yè)操作行為，嚴(yán)格按照質(zhì)量保證體系標(biāo)準(zhǔn)加強(qiáng)焊接作業(yè)的質(zhì)量控制。在閘門安裝焊接作業(yè)過程中，應(yīng)認(rèn)真做好焊接作業(yè)前的準(zhǔn)備工作，規(guī)范開展焊接作業(yè)中的技術(shù)措施，并嚴(yán)格執(zhí)行焊接作業(yè)后的檢驗(yàn)措施，真正做到打基礎(chǔ)、抓過程、保結(jié)果，從而提升閘門安裝焊接的質(zhì)量控制能力，保證水電站金屬結(jié)構(gòu)閘門的安裝質(zhì)量。