水工平面钢闸门焊接变形的控制技术和矫正方法探讨.doc

水工平面钢闸门焊接变形的控制技术和矫正方法探讨
摘要：平面钢闸门的焊接控制及矫正是水利工程建设过程中重要的施工工序之一，正确的焊接及相应的焊后矫正是保障闸门制造精度达到施工标准的关键。结合新疆某水利工程施工的具体情况对平面钢闸门的焊接及矫正进行分析，以期为相关工程或技术人员参考借鉴。
关键词：利工程；平面钢闸门；控制技术；矫正方法
平面钢闸门在我国大小水利工程中的应用已经相对广泛，其不仅具有大泄量、高水头等施工条件，造价也相对较低，并能进行高水头下的流量调节。在闸门的各个构建上，对局部进行不均匀的加热与冷却即为焊接施工。通过加热及冷却能够使闸门形成焊接变形及焊接应力，当变形超过施工标准之后就必须对其进行矫正，用以保证闸门的正常使用。本文主要结合新疆某工程的实际情况进行平面钢闸门的焊接及矫正施工。
1工程概况
新疆某水利枢纽工程是玛纳斯河流域规划之后推荐的一期工程。工程位于玛纳斯河流中游的出口位置，与乌鲁木齐相隔约192 km，工程主要由发电引水系统、泄洪洞、右岸溢洪道及拦河坝等组成。正常情况下，水库蓄水的水位可达990 m，该坝的最大高度是129．4 m，库容量是（工程科技论文发表----论文发表向导网江编辑加扣二三三五一六二五九七）1．88×108 m³，电站的装机容量是100 M w，主要功能为发电、灌溉及防洪。
该工程用以导流的平面钢闸门共3孔，钢闸门门叶的高度是36．63 m，宽度是9．7 m，是整体性焊接闸门，没有节间止水，闸门的总重量达到227 t。闸门共分为13个单独的节出厂，每节尺寸为9 750 m m×3 000 m m×1 500 m m(即长×宽×高)，要进行组装焊接。
2焊接变形的控制技术
2．1组装流程与吊装方案
受吊装手段及施工现场影响，闸门门叶只能选用坝顶孔口立体式进行拼装，相应设备为坝顶双向门机。但是双向门机不能让整孔的闸门启出孔口，此外各个单节的门叶都没有吊耳，如果按照从下及上的传统工艺无法对闸门进行组焊。因此，对门叶结构的组装要分两个段进行，见图1。

每个段的组装按从上及下的顺序进行。第一节先进行底水封安装，在第六节焊一个临时的吊耳，按照从上及下。即门6→门5→门4→门3→门2的顺序进行节间焊缝。先将门6立放在安装平台上，进行吊耳焊接，接着将门5立放在平台上，门6要重在门5上面开展拼装，之后立放门4，已经接好的门5和门6要重在门4上，以此类推。这样既能节约临时吊耳的工作量还避免了对钢丝绳及御扣等进行频繁更换，从而保证施工进度，防范各个施工环节或许会出现的安全隐患。上半段的安装采用相同的方式(即门12→门11→门10→门9→门8→门7)。
上下两段门叶的组焊合格之后，要用坝顶的双向门机进行下段门叶的起吊，并将其吊至孔口进行锁定，之后进行上段起吊，将其竖立在孔口，进行整体组装和焊接，组装及焊接合格之后对水封等附件进行组装，钢闸门整体合格之后，坝顶的双向门机就可直接下闸。施工过程（工程科技论文发表----论文发表向导网江编辑加扣二三三五一六二五九七）中，为提升施工进度，增开了两个施工面，便于对三套导流闸门进行同步施工及同时下闸，为电站提前发电提供了保障。
2．2焊接的控制措施
焊接热源进行结构加热时，施热不均匀就会造成焊接变形，在结构形状、尺寸已经确定的情况下，主要有焊接的手段、焊接的规范及焊接的顺序会对焊接变形造成影响。该工程中的钢闸门进行焊接后将不能启出孔口，难以进行整体加工，所以对焊接变形进行控制至关重要。为此，从理论人手，制定了专项的焊接措施。
2．2．1焊接手段
焊接的变形一般都是因为加热不均匀引起的，加热的具体情况也直接影响焊接变形的大小。焊接的方法、热源或加热集中程度存在差异，焊接所造成的变形也将存在很大程度的不同。根据多年工作经验及对施工现场的观察，施工常用的焊接方式形成的变形从小到大依次是：气体保护焊接、埋弧自动焊接、手工电弧焊接及气焊接。根据工程实际情况，与本工程相适应的焊接有CO2气体保护焊接及手工电弧焊接两种方式。经商讨观察，本工程最终采用CO2：气体保护焊接，力求从根本人手，降低焊接加热过程中产生的不均匀的程度，从而减少焊接变形。
2．2．2焊接规范
焊接线能量会对焊接变形造成直接影响。焊接施工前，经过对专项焊接施工工艺进行评定，已制定出适合本工程进行焊接施工的工艺规范，以便在最大程度上降低焊接线的能量输入并减少结构变形。
2．2．3焊接顺序
焊接程度对焊接变形的影响也比较大。对于焊接结构件，要先对离构件形心轴较近的构件进行焊接，以使构件刚度逐渐增加，会引起构建大变形的焊缝要最后进行焊接；当构件的形心轴两侧都有焊缝时，要先进行焊缝比较少的一侧的焊接；用断续焊接的方式进行大长度焊缝（工程科技论文发表----论文发表向导网江编辑加扣二三三五一六二五九七）的焊接；对称焊接大结构件能有效减少焊接变形。本工程的焊接顺序如下：（1）隔板(纵梁)对接缝的焊接。以形心轴位置作为界限，朝着两侧进行对称施焊。（2）后翼缘板的焊接。先进行砸门边梁焊接，再进行后翼缘板的焊接，之后再对其它纵梁翼缘进行打底定位焊接。（3）面板焊缝的焊接。采用断续焊进行焊接打底。（4）面板及后翼缘的全部焊缝要同时进行焊接。
3焊接变形的校正方法
3．1单构件的矫正
本工程单构件矫正主要包括腹板背弯、翼缘板旁弯及翼缘板塌边。本工程主要采用钢型矫正机进行翼缘板塌边的矫正，使得翼缘板与腹板之间的垂直度能够矫正到施工要求的误差范围之内。腹板背弯及翼缘板旁弯则采用三角形火焰法进行矫正，将三角形开口处朝向变形凸处，同一个地方进行一次火焰矫正。
3．2面板局部不平度的矫正
闸门的面板、主梁、次梁及纵粱进行焊接之后，面板形成网格状的豆腐块，且不平整，本工程采用火焰矫正法进行梅花点烘烤加水冷却的方式进行矫正。在迎水的一面用烘枪对面板局部进行烘烤，形成形似梅花的多个加热圆点，其直径控制在50～70 m m。这种矫正方式能够在很大程度上消除面板焊接应力，从而使面板恢复平整。对于面板变形较大的地方，本工程采用火焰与机械综合矫正的方式，用千斤顶将面板顶住，然后用火焰加热，再加压。按此方式多处、多次进行，从而使得面板恢复平整。
3．3止水座面平面、闸门主梁旁弯的矫正
本工程没有节间止水，所以主要对闸门主梁旁弯及止水座面平面进行矫正。其矫正主要采用线状的加热矫正法，在凸起的范围之内，根据变形范围的长短，将加热厚度控制在20～60 mm，利用烘枪加热形成多道线状。止水座面平面的加热可以用点状加热法进行辅助矫正，矫正后还对其进行了机加工，以使止水效果保持良好。
4结语
通过采用以上的焊接控制措施及矫正方式，有效地对该工程平面钢闸门焊接变形进行了控制，使制造出来的钢闸门变形控制在允许范围之内，并与设计要求及相关规定相符合，为闸门（工程科技论文发表----论文发表向导网江编辑加扣二三三五一六二五九七）后期运行过程中的无异常声响、启闭无阻碍及蓄水之后的封水等提供了保障。平面钢闸门的焊接及相应的矫正施工合格后，就要进行砸门面板钻封水孔、镗孔及裁边等工序的施工，在焊接质量得到保证的前提下进行后续施工，使得各个环节的施工落实到位，保证工程的整体质量。