新疆水利工程閘門制作工藝主要技術探究

路 彬

(新疆匯通水利電力工程建設有限公司，烏魯木齊830000)

0 引 言

水工閘門制作工藝技術越來越先進，在水利工程建設中，對其制作技術提出的要求也隨之提高，但水工閘門在不同的水利工程中也存在很大區別，會因為閘門的型號、尺寸和規格等方面的因素對水利施工過程產生不同的影響，又因為在實際操作中，閘門的安裝條件很復雜，因此對水工閘門的制作要求也就更加嚴格［1－2］。

目前中國的多數大中型水利工程建設中多采用弧形閘門、人字閘門、反弧門和平面閘門等設計形式，但針對水利工程項目都存在差異，對不同的工程就采用不同的閘門形式。

文章就新疆某一水利工程中采用了平面閘門的設計形式，對平面閘門的制作工藝展開了分析。

1 工程概況

新疆某水電站裝機容量為3 200 MW，單機容量為45 MW，水庫年發電量為63.9 億kW·h，電站的正常水位137 m，水庫的總庫容量為53.6 億m3，防洪庫容量為23.6 億m3。

水電站的調節水庫水位的擋水泄洪裝置是9 套表孔平面閘門，分上、中、下3 根主橫梁和左后兩邊各一根縱梁的結構。

泄洪閘門的設計規格是20.0 m ×18.6 m，單孔門葉重320 t，埋件重53 t，閘門的pH 值為6 425，在閘門的分類中屬于超大型的平面閘門，但在這個閘門中存在2個制作技術難點:閘門的結構復雜，焊接難度大和對閘門的制作精度要求高。

1.1 閘門的結構復雜，焊接難度大

該水電站的平面閘門外形尺寸為20.3 m ×18.6 m，閘門分為6 節，每節有兩根主根，閘門的最后一節因為受到的阻力較大而設計為封閉式的箱形結構，又將閘門的邊梁設計為雙腹板結構，導致焊接難度加大。

尤其是將主梁插入邊梁的腹板內，在進行整體拼裝時，又會將分節的內腹板插入到主梁之間，就造成在焊接過程中，因焊接難度過大而使內腹板與主梁之間產生焊接裂紋。

1.2 對閘門的制作精度要求高

閘門制作精度的高要求體現在3個方面:

1)因該閘門的止水裝置是設置在迎水面上，所以要求閘門的厚度尺寸誤差要＜3 mm。

2)閘門材質為ZG35GrMo，在調制之后，踏面的硬度要為420 ～450HBS，其中，非淬火層的硬度為290HBS，淬火深度≥20 mm，淬火層與非淬火層之間要均勻過渡。

3)閘門度是18.6 m，需要承壓板所對的止水封面的垂直度≤2 mm。

針對上述閘門制作技術難點，在閘門的制作過程中，為了達到工程設計要求，在工藝、技術等方面就要進行控制和技術實踐。

2 平面閘門制作工藝流程

平面閘門制作工藝流程主要有以下8 項:工藝流程、主梁、邊梁和T 形隔板制作、面板制作、定輪裝置的制作、吊耳裝置制作、閘門門體焊接、門體的組裝和邊梁的安裝。

2.1 工藝流程

平面閘門主要由主梁、邊梁、門業面板、定輪、縱向T 形隔板等構件組成［3］。工藝流程圖見圖1。其主要制作工藝如下:

2.2 主梁、邊梁和T 形隔板制作

加工設備:數控切割機、刨邊機、埋弧自動焊機、超聲波探傷儀和H 梁翼緣矯正機。

制作程序:鋼板平板→下料切割→焊接加工→組裝零件→焊接→矯正

制作方法:

1)在閘門的主梁工藝制作中，先將主梁設計為工字形主梁形式，放入H 型組立機上完成對鋼板的定位，然后將液壓夾緊，可以將定位、液壓、焊接和輸送同時完成。其中，焊接用龍門式H 型鋼自動焊機完成，矯正用H 型鋼翼緣矯正機完成。

圖1 工藝流程圖

2)在閘門的邊梁和T 型隔板制作中，也是用H型組立機進行定位，用龍門式H 型鋼自動焊機完成焊接。

3)用H 型鋼翼緣矯正機完成矯形。

但在制作過程中，要注意:

1)點焊時所用的焊條要與母材配套，點焊長度與間隔要均勻。

2)主梁和邊梁與腹板在焊接時要對焊縫作探傷檢查，用刨邊機加工［4］。

因為次梁是H 型鋼，所以切割時要用H 型鋼切割機，斷頭要修磨平整，接頭要用坡口焊接，并要焊透。

2.3 面板制作

制作設備:半自動切割機、刨邊機、超聲波探傷儀、埋弧自動焊機。

制作程序:鋼板平板→下料切割及拼板設計→用坡口機接頭加工→焊接→矯形。

制作方法:在面板拼接時，不要進行十字焊縫，拼接接頭處用刨邊機進行加工，要避開面板與梁的焊縫，對焊縫要做探傷檢查。

2.4 定輪裝置的制作

制作設備:數控切割機、直流焊機、探傷儀、龍門刨。

制作程序:下料切割→焊接加工→組裝零件→焊接→矯形→劃線鏜軸孔→軸承裝配→定輪。

2.5 吊耳裝置制作

制作設備:數控切割機、直流焊機、探傷儀、鏜銑床

制作程序:下料切割→焊接加工→吊耳強板組焊→吊耳配件裝置→焊接→矯形→探傷檢查→鏜孔→門體組裝焊接。

制作方法:將吊耳做成n 形，吊耳腹板與主梁間的坡口要打磨平整，清掃干凈，吊耳板與門體在組裝焊接后，要進行超聲探傷檢查。

2.6 閘門門體焊接

由于門體具有對稱性，而且對稱性很強，所以在焊接時要嚴格分段，注意對稱性，采用跳焊的方式，焊工要對應地同時進行焊接，才不會使焊接變形。門體在整體焊接時，先對焊縫焊接，使閘門連在一起，成為一個整體。焊接順序:先對邊梁的翼板與面板焊接，然后對主梁和邊梁的T 字形腹板焊接，之后將面板與主梁的角縫焊接，最后將隔板和主梁、面板及其他焊接到一起。如果焊縫＞600 mm，就要分段焊接。對于立縫，如隔板與主梁之間的腹板縫，要自下而上，先焊下部，再焊上部。這樣就可以保證邊梁和門體凸向迎水面。

2.7 門體的組裝

閘門門體組裝，就是把主梁和隔板安裝到面板上，然后與邊梁連接到一起。首先進行面板找平，這對門體的組裝質量是有直接影響的。如何進行面板找平，具體方法是:面板在焊接矯形之后，擱置在專設的平臺上，通過用水準儀將面板調平，其中測點要足夠，水平間的差值≤0.6 mm。控制好面板四角的不吻合值，這也是對閘門制作質量的保障。

2.8 邊梁的安裝

在安裝前，要對門體對角線的4個基準點做好標記，然后將邊梁與之對齊，先粗調，然后精調將其中一根邊梁焊接固定，之后與此邊梁對稱，精調焊接好拎一根邊梁，其中，要將對角線差和中心距離控制在所要求的范圍之內。

3 平面閘門制作中注意事項

3.1 摩擦性能

為了對軸承在平面定輪閘門使用條件中達到良好的摩擦和磨損性能，在安裝使用前要在模擬擺動試驗機上進行測試。其中摩擦副為48 鋼，硬度為HRC40－43. 摩擦系數見表2，實驗結果見表3。

表2 摩控系數

表3 磨損試驗結果

3.2 承載能力

軸承要承受徑向荷載和軸向荷載，因此要求軸承要具有很高的承載能力，通過試驗獲得徑向荷載值，見表4。

表4 徑向荷載值

4 結 語

總之，在水工閘門的制作過程中，一定根據實際的工程情況來設計圖紙，合理、準確地計劃制作方案和制作步驟。同時，在施工中要注意焊接技術的質量控制，這對水工閘門的施工質量非常重要，保證閘門制作過程中每一步的施工質量，才能保證水工閘門的整體性能。

［1］李娟，趙書杰. 淺談弧形閘門的制作工藝［J］. 科技資訊，2012(29):37－39.

［2］姜濤. 淺談施工進度控制——以水利工程鋼閘門制作為例［J］. 內蒙古水利，2012(04):131－132.

［3］巨成. 白蓮崖水庫弧形閘門安裝過程及質量控制研究［J］. 現代商貿工業，2010(19):376－377.

［4］蔣曉峰，蔣雪梅，高峰，等. 加筋鋼絲網水泥面板梁式閘門的設計制作與安裝［J］. 現代農業科技，2011(19):272，276.