弧形鋼閘門制造質量影響因素分析及控制措施

馮茂振

（新疆匯通水利電力工程建設有限公司，新疆 烏魯木齊830000）

0 引言

弧形閘門的制造工藝比較復雜，制造工序較多。新疆某工程放水深孔弧形工作閘門設計孔口尺寸為6.0 m×6.0 m（寬×高），設計水頭為61 m，總水壓力為26 654 k N。該閘門為放水深孔進口工作門，擋水水頭高，承受壓力大，為了保證該閘門的制造質量，必須在閘門制造過程中嚴格控制各工序的質量。

1 弧形鋼閘門制造質量影響因素

弧形閘門的制造工藝流程分為：門葉、支臂零件的下料，主梁、邊梁、縱梁、支臂梁等的拼裝及焊接校正，弧臺搭建，門葉放樣，門葉的整體拼裝、焊接及校正，弧門整體組拼，門體防腐。其中每一個工序的施工質量都是弧門制造質量的重要影響因素。

1.1 下料

閘門梁及整個閘門的拼裝尺寸都與零構件的下料尺寸有很大關系，如果零構件的下料精度不夠，就會給閘門拼裝帶來很大麻煩，嚴重的甚至會使閘門的拼裝尺寸達不到合格要求?？紤]到弧門零件部分為弧形邊，如縱梁腹板、節點板等，半自動切割下料很難達到零構件的下料尺寸精度要求。

1.2 弧臺搭建

弧臺各支撐位置布置及弧臺搭建尺寸精度會最終影響到弧門的弧度。如果弧門弧度偏差過大，會影響弧門的止水效果及弧門的運行。

1.3 焊接

閘門主材主要為25 mm、28 mm、36 mm的厚板，閘門的面板對接焊縫、主梁、邊梁、支臂梁的組合焊縫等都是二類焊縫，要求焊透，所以閘門制造過程中焊接量很大，特別是梁系的焊接變形難以控制，因此焊接工藝制定得是否正確直接關系到閘門的成型與質量。

1.4 閘門放樣

閘門門葉寬度6 008 mm，弧長7 870 mm，由于閘門的焊接量很大，就會產生一定量的焊接收縮，使閘門的尺寸達不到設計及標準要求，所以在組拼閘門時要給予合適的放大余量，使閘門焊接完成后的尺寸符合設計及標準要求，因而選定合適的閘門放樣工藝就顯得尤為重要。

1.5 弧門整體組裝

弧門在出廠前要進行整體組裝和檢查?；￠T的整體組裝質量決定著弧門的整體尺寸及支臂與門體及支絞的配合是否符合標準及設計要求。

1.6 門葉及支臂分節

由于閘門采取公路運輸，而公路運輸對閘門的噸位及高寬都有限制，故門葉及支臂均需分節制造，閘門及支臂的分節部位與分節工藝最終也會影響到閘門的制造質量。

2 控制措施

2.1 下料

弧門的邊梁、縱梁腹板為弧形邊，采用數控機床下料不僅可以保證邊梁、縱梁腹板的尺寸精度，而且還可以保證弧形邊的弧度，從而大大節省材料、提高生產效率。采用半自動切割下料，弧形邊就需要鋪設6 mm的鋼筋作為軌道，這樣不僅費時費力，而且難以保證弧形邊的尺寸精度。數控切割機是雙槍下料，在方正的零件下料時，可使零構件兩邊均勻受熱，一般不會產生變形和彎曲，且下料誤差可以控制在2 mm之內，從而提高零構件的下料質量和生產效率。

2.2 弧臺搭建

弧門門葉尺寸及重量都較大，要合理布置弧臺各支撐梁的位置，盡量使弧臺支撐梁布置在門葉主梁及各個次梁等部位，以減小門葉的焊接變形。嚴格控制弧臺的搭建質量，弧臺各支撐梁的水平度控制在1 mm之內，弧臺各支撐梁的高程偏差控制在1 mm之內、弦長偏差控制在2 mm之內。

2.3 焊接

閘門鋼板較厚，面板厚度為25 mm，主梁腹板厚度為36 mm，主梁前翼緣板厚度為25 mm，主梁后翼緣板厚度為36 mm，邊梁翼緣板與腹板厚度均為36 mm，且主梁腹板與翼緣板、邊梁腹板與翼緣板的組合焊縫均為二類焊縫，都需要焊透，于是翼板的下塌變形就很難控制，所以必須制定合理的焊接工藝來控制焊接質量及焊接變形。

2.3.1 焊接順序

控制閘門的焊接變形，首先要制定科學合理的焊接順序。本套閘門由4名焊工從門葉中心向兩側對稱施焊，先焊各梁系翼板平縫再焊立縫最后焊貼角縫，主要焊接順序如下：（1）焊主梁、邊梁、縱梁翼板之間的對接焊縫；（2）焊接主梁與邊梁腹板之間的組合焊縫；（3）焊縱梁腹板與主梁腹板之間的貼角焊縫；（4）焊主梁前翼緣板與面板之間的貼角焊縫；（5）焊縱梁腹板、邊梁腹板與面板之間的貼角焊縫。這種焊接順序不僅能夠使閘門自由收縮，減小對各焊縫的拘束度，使焊接產生的應力盡可能得到釋放，還可以減少因焊接產生的閘門變形。

2.3.2 焊接方式

面板、梁系腹板及翼板的對接焊縫采用埋弧自動焊，工字梁、T型梁的角焊縫采用埋弧自動焊，各梁系腹板的角焊縫采用CO2氣體保護焊，貼角焊縫采用CO2氣體保護焊。為各類焊縫選擇了正確的焊接方式方法，就可以提高閘門的焊接質量和工作效率，同時也可以節省焊接材料。

2.3.3 坡口形式

根據閘門制造標準規范要求，閘門主梁、邊梁、吊耳等的組合焊縫都是二類焊縫，都必須焊透，考慮到本次制造的弧門板材厚度較大，正確選擇坡口形式是得到合格焊縫內部質量和外觀成型的關鍵。為此，筆者根據鋼板厚度及多年工作經驗總結，選取了相應的坡口形式進行施焊（圖1）。

2.4 閘門放樣

閘門的制造是通過零構件的組拼焊接而成，零構件會因為焊接、火焰校正等因素的影響而收縮，閘門的外形尺寸就會變小。所以在閘門組拼之前要做好放樣工藝，根據經驗預留合適的焊接及校正收縮余量，使閘門的外形尺寸可以達到合格要求。本套閘門在放樣時設定了各零部件之間的放樣余量，通過焊接收縮而達到設計尺寸。考慮到本套弧門多為厚度在25 mm以上的厚板，焊接收縮量根據以往經驗值定為1 m收縮1 mm，故在弧門寬度方向留有6 mm的收縮余量，在弧長方向留有8 mm的收縮余量，在面板的寬度和弧長方向都預留50 mm的二次修邊余量。

圖1 坡口形式

2.5 弧門整體組裝

弧門出廠前要進行整體組裝，弧門整體組裝就是將門葉結構、支臂結構、支絞結構等部件組合成一個整體（支絞結構使用假支絞代替）。制定合理的弧門整體組裝工藝，在組裝過程中對弧門整體進行測量、調整，最終使弧門整體尺寸符合DL/T5018—2004標準及設計要求。

2.6 門葉及支臂分節

為了使閘門在安裝后能夠實現良好的止水效果及精度要求，要盡可能少分節，以減小閘門安裝時因焊接過多而產生的變形。該弧門門葉、支臂在制造過程中采取整體制造方式，在整體拼裝焊接完成后，再進行分節運輸。由于閘門從制造場地到安裝現場只能采取公路運輸方式，故其寬度最好不要超過3 500 mm，因此將門葉分為2節，支臂也各分為2節。門葉分節時，梁系的腹板和翼板及閘門面板各錯開200 mm，這種插接方式可避免焊縫集中，從而減小焊接應力。

3 結語

由于采取了合理的制造工藝措施來控制弧門的質量，新疆某工程深孔弧形工作閘門的制造質量得到了保證，弧門的整體尺寸及焊接質量均達到DL/T5018—2004標準及設計要求。通過對弧門的整個制造過程進行總結，我們認為，弧門制造質量的好壞是通過每一道施工工序來保證的，要制定合理的制造工藝措施，分析考慮弧門制造的難點和控制的重點。下料的精準度是構件拼裝尺寸達到合格要求的基礎，閘門放樣收縮余量的預留和焊接工藝影響到閘門的外形尺寸精度和變形，整體組裝決定著弧門的最終外形尺寸是否合格。同時也清楚地認識到影響弧門制造質量的因素還有很多，比如閘門的結構形式、校正方法及焊接方法等。在以后的工作中，要不斷思考摸索影響弧形閘門制造質量的各種因素，提前考慮好應對措施，以進一步提高弧門的制造質量。