淺談水工鋼閘門焊接變形及控制

摘 要：水利水電工程中，通常使用的鋼閘門都是焊接結構，這樣就使得在進行水利工程鋼閘門制造的時候對焊接的工藝要非常的重視，這樣可以避免在施工中出現焊接變形的情況，焊接變形對鋼閘門的使用有很大的影響，因此，對焊接中出現的變形要采取必要的控制方法。將焊接過程中產生的焊接應力和焊接變形控制在允許的范圍內。

關鍵詞：鋼閘門；焊接變形；控制

水利工程的建設對農業經濟的發展影響是非常大的，同時也會對人們生活中的水資源供應產生一定的影響，因此，在進行水利工程建設的時候一定要保證建設的質量。在水利工程建設中通常使用的鋼閘門都是焊接結構，在焊接的過程中會出現很多的因素影響焊接的效果，因此在進行鋼閘門焊接的時候要采取必要的措施控制焊接過程中產生的焊接應力，將焊接變形的情況進行控制，這樣可以避免因為過大的應力導致鋼閘門出現變形過大的情況。焊接過程中出現過大的焊接應力會導致焊接構件出現開裂的情況，同時也會導致構件的強度受到影響。

1 鋼閘門焊接變形的主要原因

水工閘門在加工制造的過程中，會由于焊接中熱源對焊件的局部出現加熱的情況，這樣就會導致焊件在溫度上出現不均勻的情況，在材料熱脹冷縮的情況下，焊件中就會產生內應力，使處于高溫區的材料出現受到擠壓或者是拉伸的情況。鋼閘門的門體出現焊接變形的形式是有很多的，其中有縱向的變形、橫向的變形、扭曲變形和波浪變形等。除此之外，不同的金屬組織在性能上也是不同的，這樣就會導致體積出現變化，對焊接的應力和焊接變形產生不同程度的影響。在焊接過程中，局部的或者是不均勻的加熱情況都是會導致鋼閘門出現焊接變形的情況。

2 鋼閘門焊接變形的控制

水工平面鋼閘門的門葉一般都是焊接結構，通常是有水平主梁、水平次梁、縱向隔板、邊柱和面板組合焊接而成的。門葉在進行加工制造時，主要的工作就是對焊縫進行焊接，在對焊接質量進行控制的時候主要的方法就是對焊接應力進行控制，減少焊接變形情況的出現。在焊接過程中，合理的焊接工藝是非常有效的控制焊接變形的。在進行平面閘門制造的時候，通常的制造工藝流程是進行施工前的準備、單構件的制作、面板焊接、門體焊接和驗收工作。在進行施工前準備的工作的時候，要根據材料的焊接性質和材料的結構特點，以及鋼閘門的使用條件、設計方面的要求、設備在性能方面要達到的效果和施工的具體環境來制定焊接的工藝方案，同時在制定完焊接的工藝以后要對工藝進行必要的評定，在評定合格以后才能在制造中進行使用，同時要編制焊接工藝指導書。

在進行單構件制作的時候，為了減少焊接閘門使出現應力集中的情況可以將閘門的主梁和縱梁制造成為單構件，與面板進行分開焊接。在進行單構件制作的時候要考慮到焊接過程中可能出現的收縮量情況，在進行材料切割的時候要有一定的預留。單構件的拼焊要嚴格控制翼緣板的傾斜度，同時在進行焊接的時候要盡量采用埋弧自動焊的方式來進行焊接，這樣在焊接以后可以采用型鋼矯正機來進行矯正，同時也能將焊接過程中產生的應力進行釋放。在面板焊接過程中，要在合格的鋼平臺上進行拼接，對接縫進行焊接的時候要采用埋弧自動焊方式，這樣在焊后更能保證面板的平整性，同時在，面板焊接中要在縱向和橫向上預留焊接收縮量，將焊接中產生的大的焊縫要進行磨平，這樣單構件更加容易進行拼裝。在閘門拼裝中，要先將主梁進行點焊固定，然后進行縱梁的拼裝，最后進行小次梁的拼裝，在進行拼裝的時候一定要按照這個順序來進行。在拼裝結束以后，要對其中出現的誤差和平行度進行檢查，在都合格以后才能進行其他的施工。在焊接過程中，焊接的工藝也是非常必要的，先要進行立焊，然后是平焊，最后是進行仰焊，這個焊接順序是不能進行顛倒的，這樣才能更好的保證焊接的質量。在焊接過程中人員不能過多，焊接的速度也不能過快，這樣才能更好的對焊接應力進行控制。

鋼閘門焊接通常采用埋弧自動焊、二氧化碳氣體保護焊和手工交直流電焊等，每種焊接方法對環境的要求均有所不同。由于焊接質量受焊接環境影響較大，且水工鋼閘門的安裝基本上都是露天作業，更應進行焊接環境監測，應加強對施工現場環境的監測，出現下列任一況應采取有效保護措施，才可焊接否則禁止施焊：遇有風速超過10m/s的大風；雨天、雪天露天施工；環境溫度在零下5℃以下，相對濕度大于90%。焊接材料必須具有出廠合格證和產品質量保證書，按相關規定進行驗收，對質量有懷疑時，應對此復驗。焊工的水平與素質，是影響焊接質量的關鍵。只有經過考試合格的焊工才能進行相應焊縫的正式焊接。焊接時，應嚴格執行焊接工藝和焊接順序，以防止焊接變形失控。

3 應力消除

鋼閘門經過焊接后，其內部積聚了大量的焊接殘余應力，造成閘門的變形，影響閘門尺寸，降低閘門使用強度、疲勞強度和使用壽命。可采取：為了減小焊接變形和焊接應力，根據結構特點和坡口形式，在構件或門葉焊接時選擇合理的焊接順序及采用跳焊、分段退步焊和多層多道焊或采取反變形等措施。門葉組裝前先進行單元件的組焊、校正，能夠有效的降低門葉的整體焊接應力。局部退火。門葉上焊縫密集和剛性大的局部焊接應力相對集中，造成焊接應力過大，在這些部位進行局部加熱到退火溫度，然后緩冷，進行退火處理，能夠有效的降低殘余應力的峰值，使應力分布比較平緩，起到部分消除應力的作用。錘擊法。用小錘或裝有圓頭的風槍對焊縫進行錘擊，分熱錘擊和冷錘擊，但溫度在100～500℃區間不要錘擊焊縫，以防產生裂紋。時效處理。將組焊、校正好的門葉墊平穩置于常溫下保持適當時間進行自然時效，可有效的降低焊接應力，減小加工后的焊接變形。

4 焊接變形矯正

單構件矯正，單構件的主要變形為翼緣板塌邊、翼緣板旁彎和腹板背彎。翼緣板塌邊采用型鋼矯正機矯正，通過型鋼矯正機的矯正會使翼緣板對腹板的垂直度自動矯正到規范允許范圍內；翼緣板旁彎和腹板背彎可以通過三角形火焰矯正法，三角形的開口朝向變形凸的一側，火焰加熱溫度及三角形的大小視變形量確定，同一地方火焰矯正只能進行一次。面板等產生的凸凹不平：焊接后，對與門葉主梁、邊梁和隔板等焊接造成的凸、凹變形，采用千斤頂頂塌陷部位，火焰在焊縫背面按點狀或線狀加熱配合進行校平處理。門葉的立彎等變形，在主梁、邊梁等部位進行三角形加熱，由于三角形加熱面積較大，因而收縮量也較大，可有效消除立彎等焊接變形。面板周邊變形，面板四邊緣焊后產生的塌邊變形，容易造成面板不平度和直線度超差，可采用火焰矯正法進行校正，能夠有效的消除焊接變形。閘門主梁旁彎、節間止水座板、止水座面平面矯正。

5 結束語

水工閘門對水利工程的效果是有很大的影響，在水利工程建設中，鋼閘門通常都是采用焊接的方式來進行制造的，在焊接過程中要對焊接應力進行控制，不然就會導致鋼閘門出現變形嚴重的情況。在進行鋼閘門施工中，焊接的工藝方法是非常多的，為了更好的保證焊接的質量，要對焊接的材料和焊接的環境進行必要的分析，這樣才能更好的保證焊接的效果。

參考文獻

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