平面鋼閘門現場組焊質量超聲波檢測

趙 強，曹佳麗，徐亞楠，馬蕭蕭

（國網新源控股有限公司技術中心工程技術所，北京市 100161）

平面鋼閘門現場組焊質量超聲波檢測

趙 強，曹佳麗，徐亞楠，馬蕭蕭

（國網新源控股有限公司技術中心工程技術所，北京市 100161）

對在建抽水蓄能電站的平面鋼閘門進行焊接質量進行超聲波復檢時，結果發現閘門面板對接焊縫存在超標缺欠，主要表現為長條形的根部未焊透。形成的原因經研究分析為，閘門現場組焊時根部對口間隙不符合要求引起的是其主要原因。在初次進行超聲波檢測時，由于對檢測標準中對于該焊接位置及工藝的理解偏誤差造成對超標缺欠的誤判。經重新評定，判定該缺欠為不合格缺陷，并根據形成原因對焊接工藝及超聲波檢測過程提出了建議。

平面鋼閘門；超聲波檢測；焊接工藝

1 檢測過程

閘門普遍地應用于水利水電工程的泄水、水閘與排灌系統以及引水發電系統中，閘門的安裝是水利建設施工中重要的金屬結構工程項目。為了更好的控制閘門的施工質量，對某在建抽水蓄能電站上水庫進/出水口2號閘門及下水庫泄放洞閘門的現場安裝的部分焊縫進行超聲波復查，復查是在焊接完成且質量檢驗合格的基礎上進行的。主要針對閘門面板對接焊縫、邊梁翼板對接焊縫、邊梁腹板對接焊縫進行超聲波復查。上水庫進/出水口2號閘門檢測的位置如下：

（1）對閘門面板的1條對接焊縫（底節門葉和第二節門葉間）進行了超聲波檢測，抽檢長度為1800mm，材質為Q345B，板厚為22mm。

（2）對邊梁腹板的2條對接焊縫（底節門葉和第二節門葉間的左、右邊梁腹板對接焊縫）進行了超聲波檢測，抽檢長度為1142mm×2，材質為Q345B，板厚為30mm。

（3）對邊梁后翼緣板的2條對接焊縫（底節門葉和第二節門葉間的左、右邊梁后翼緣板對接焊縫）進行了超聲波檢測，抽檢長度為450mm×2，材質為Q345B，板厚為36mm。

下水庫泄放洞事故閘門的現場安裝焊縫具體抽檢位置為：

（1）對閘門面板的1條對接焊縫（頂節門葉和第二節門葉間）進行了超聲波檢測，抽檢長度為1500mm，材質為Q345B，板厚為16mm。

（2）對邊梁腹板的2條對接焊縫（頂節門葉和第二節門葉間的左、右邊梁腹板對接焊縫）進行了超聲波檢測，抽檢長度為1000mm×2，材質為Q345B，板厚為20mm。

（3）對邊梁后翼緣板的2條對接焊縫（底節門葉和第二節門葉間的左、右邊梁后翼緣板對接焊縫）進行了超聲波檢測，抽檢長度為450mm×2，材質為Q345B，板厚為36mm。

（4）對邊梁腹板的2條對接焊縫（頂節門葉和第二節門葉間的左、右邊梁腹板對接焊縫）進行了超聲波檢測，抽檢長度為350mm×2，材質為Q345B，板厚為24mm。

2 檢測結果

超聲波檢測的靈敏度為H0-14dB，上水庫進/出水口2號閘門現場安裝面板對接焊縫發現了4處不合格缺陷，長度分別為40mm、100mm、20mm、20mm。依據《水電工程鋼閘門制造安裝及驗收規范》（NB/T 35045—2014），按照GB/T 11345—2013檢測，檢測等級B級，按照GB/T 29712—2013中《焊縫無損檢測超聲檢測驗收等級》的驗收等級2級評定為不合格。

下水庫泄放洞閘門現場安裝的面板對接焊縫發現了1處不合格缺陷，長度為100mm。依據NB/T 35045—2014《水電工程鋼閘門制造安裝及驗收規范》，按照GB/T 11345—2013《焊縫無損檢測超聲檢測技術、檢測等級和評定》檢測，檢測等級B級，按照GB/T 29712—2013《焊縫無損檢測超聲檢測驗收等級》中的驗收等級2級評定為不合格。

表1 焊縫缺陷位置及大小Tab.1 The position and size of defects

3 原因分析

在長期以來的水利工程金屬結構安裝過程中，一般大中型水利樞紐及電站的閘門外形尺寸及整體重量都較大。受制于運輸的影響，在設計閘門實際制作過程中，會在整體制作完成后再進行分節解體，這樣運輸就不會受影響，運輸至工地后進行焊接組裝。實際工作中，設計單位只提出閘門的整體要求及尺寸，對于門葉分節位置一般不做要求，由閘門制造單位進行深入設計。

3.1 閘門設計及現場組焊工藝存在的問題

閘門制造廠深入設計后會提出現場安裝的工藝要求，在工地現場由施工單位進行組裝。分節閘門的安裝不外乎兩種安裝方法，一種是水平組裝方法，另一種則是閘槽內垂直組裝方法。如果閘門整體尺寸及重量不是太大，而且施工現場有較大的施工位置能夠擺放多節閘門，有較平坦的場地來布置拼裝平臺，這樣的情況可考慮采用水平組裝法組裝閘門。大型水利樞紐及大型電站的閘門整體尺寸及重量都很大，本工程的上水庫進/出水口2號閘門外形尺寸為6800mm×7100mm×1200mm，重量為47t，下水庫泄放洞閘門外形尺寸為7200mm×7600mm× 1250mm，重量為43t，即使分節后單節的尺寸及重量還是會比較大，這種情況下，如果采用水平組裝法施工，需要非常大的施工場地，而且組裝成整體后，由于閘門尺寸及重量很大，在閘門吊裝時需要利用起重量非常大的吊車，受進場公路或則現場條件的限制，甚至于大型吊車根本就到不了施工現場，這樣的情況一般考慮采用垂直組裝法組裝閘門。

圖1 焊縫根部缺陷示意圖Fig.1 Schematic diagram of weld root defect

現場組焊一般采用V型坡口，采用手工焊條電弧焊進行單面焊。本工程中閘門制造廠家給出的現場安裝要求為面板對接焊縫的對口間隙為2mm。由于鋼閘門體積和重量均非常大，現場組焊時很難控制根部對口間隙。且由于對口間隙很小，采用焊條電弧焊時，大直徑的焊條很難塞入根部保證根部熔透，從而形成根部未焊透。本次抽檢過程中發現的缺陷基本均屬于根部未焊透。

由此可以說明，造成閘門面板對接焊縫超聲波抽檢不合格的原因是現場焊接時，由于根部對口間隙過小，引起根部未焊透，且缺陷沿焊縫方向呈長條狀。

3.2 對于檢測標準理解的問題

平面鋼閘門進行安裝時，依據NB/T 35045—2014《水電工程鋼閘門制造安裝及驗收規范》，門葉面板對接焊縫屬于二類焊縫，超聲波檢測的檢測長度不小于焊縫全長的30%。現場安裝完成后進行超聲波檢查時也發現了根部未焊透的問題，在缺陷判斷時按照NB/T 35045 —2014《水電工程鋼閘門制造安裝及驗收規范》4.5.7，“單面焊且無墊板的對接焊縫，根部未焊透深度不應大于板厚的10%，最大不超過2 mm，但長度不大于該焊縫長度的15%”，認為閘門面板對接焊縫屬于單面焊，個別部位的未焊透未超過板厚的10%或2mm，因此判定為合格。

單面手工電弧焊時，根部成型主要利用焊工的手法進行雙面成型，難點在于既要保證根部熔透，又要保證背部成型且無焊瘤、咬邊等缺陷。NB/T 35045—2014《水電工程鋼閘門制造安裝及驗收規范》4.5.7關于單面焊允許根部未焊透正是由于上述原因。但此處的判定原則并不適用于鋼閘門面板對接焊縫，因為閘門面板對接焊縫安裝時，背部的后翼緣板起到墊板的作用，墊板的作用避免在施焊第一層熔敷金屬時，該層熔化金屬從接頭根部穿漏，對于帶坡口的閘門面板對接焊縫，當對口間隙過大時，也起到了防止燒穿的作用。采用墊板焊接時，不允許根部有未焊透。

4 建議對策

由于鋼閘門尺寸和重量較大，制造廠在完成分段制造后需要運至現場進行組裝焊接，制造單位需根據鋼閘門的特點明確現場安裝的技術要點。現場安裝單位需結合現場情況及工藝評定結果及打底焊接的焊條直徑調整對口間隙，保證根部焊透，并保證單面焊雙面成型良好。

現場利用超聲波進行焊接質量檢測時，應了解鋼閘門面板對接焊縫的制造工藝，充分認識面板對接焊縫的焊縫形式及類型，利用相應的檢測標準進行評判。

[1]劉延輝.分節閘門安裝施工技術解析[J].黑龍江水利科技，2012，（40）11：210-211.

[2]翟忠保.定型鋼模板在鳳鳴水電站飾面清水混凝土施工中的應用[J]，水電與抽水蓄能，2015，1，（4）：19-22.

[3]趙海峰，梁小飛，楊維平.充壓伸縮式水封系統在錦屏一級大壩工程的應用[J].水電與抽水蓄能.2016，2（2）：65-67.

[4]劉艷平，郭曈曈，安保慶.熊光亞.UL-12超聲波液位計工程應用比測分析[J].水電與抽水蓄能.2016，2（2）：74-77.

[5]高蘇杰.抽水蓄能的責任[J].水電與抽水蓄能.2015，1（1）：1-7.

趙 強（1981—），男，碩士，高級工程師，主要研究方向：金屬材料及焊接、水工結構材料質量檢測及評定。E-mail：13810839225@163.com

Ultrasonic Testing of Site Weld Joint of Plane Steel Gate

ZHAO Qiang，CAO Jiali，XU Yanan，MA Xiaoxiao
（Engineering and Technology Department，Technology Center of State Grid Xinyuan Co.，Ltd.Beijing 100161，China）

In a repeated welding ultrasonic testing of plane steel gate of a pumped storage power station under construction was conducted，the unqualified defects were found，which exhibits a type of elongated incomplete penetration defect of the root.By analysis，The main reason for the defect was considered as that the clearance of the compound root didn’t conform to the requirements.In the initial ultrasonic testing，for the inaccurate understanding of the testing standard for the welding position and process， the overweight defects were misunderstood as qualified.Through to the reassessment，such defects were confirmed as unqualified defects.Furthermore，the welding technology and ultrasonic testing process is also proposed according to the forming reason of the defects.

plane steel gate；ultrasonic testing；welding procedure