淺談平面鋼閘門的焊接變形

胡志俊

神華北電勝利能源有限公司 內(nèi)蒙古 錫林郭勒盟錫林浩特 026000

1 閘門的技術(shù)要求

1.1 鋼閘門的焊接,除按標(biāo)書技術(shù)要求及水利水電工程鋼閘門制造安裝及驗(yàn)收規(guī)范來確保焊接質(zhì)量符合規(guī)定外,焊接變形則是控制整體制造的首要問題。

2.2 門葉整體拼裝組對時,各部位間隙要嚴(yán)格控制。如:主梁與面板,主梁腹板、翼板與隔板,主梁與邊梁之間等結(jié)合部位要頂緊裝配,各組合面的局部間隙均不大于1mm,嚴(yán)禁強(qiáng)行組裝。

2.3 整體閘門制作若分節(jié),按制造結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工藝要求,整體拼裝后為保證整體閘門門葉的焊接要求,在各節(jié)連接部位之間,每隔500mm左右要有臨時加強(qiáng)肋板,以加強(qiáng)閘門門體的剛度。

2.4 門葉組裝完畢后,由檢查人員對整體尺寸、組裝質(zhì)量、坡口大小、組合間隙等進(jìn)行嚴(yán)格認(rèn)真的檢查。如不合格必須按要求進(jìn)行整改,直至合格為止。

2.5 閘門檢查合格后,由合格焊工對閘門進(jìn)行整體加固。每300mm左右加固長度必須要有一段長100mm左右的加固焊(焊腳高度不宜超過設(shè)計(jì)焊腳或坡口的1/2～1/3)。加固焊要求同正式焊要求一致,不得有裂紋、夾渣、氣孔等焊接缺陷。

2.6 焊材使用時,應(yīng)按焊接工藝設(shè)計(jì)要求進(jìn)行烘焙后使用。焊工應(yīng)隨身攜帶焊條保溫筒,做到隨用隨取。焊條在保溫筒內(nèi)的存放時間不得超過4h,否則焊材應(yīng)重新烘焙,重復(fù)烘焙次數(shù)不得超過2次。焊劑烘干需按單位制度要求或使用說明書進(jìn)行。焊接參數(shù)見表1。

2.7 當(dāng)局部組裝間隙超過5mm時,且長度不大于焊縫全長的15%,允許堆焊處理。堆焊時嚴(yán)禁填充異物且堆焊后進(jìn)行修復(fù)直至達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

2.8 嚴(yán)格按照焊接規(guī)范執(zhí)行,具體焊接參數(shù)見表1。多層多道焊時,應(yīng)注意焊道周圍的清理工作,層間接頭應(yīng)錯開50mm以上,嚴(yán)禁在非焊接部位的母材上隨意引弧。

2.9 焊接熱輸入、焊接速度和焊接層數(shù)。焊接熱輸入太大時,會導(dǎo)致熱影響區(qū)性能下降、尤其是韌性降低,為了盡可能減小這種影響的程度,獲得良好性能的焊縫和成型,就必須對焊接熱輸入加以控制。焊接速度應(yīng)在焊接熱輸入允許范圍內(nèi)。焊接層數(shù)根據(jù)板厚、焊腳尺寸、焊條直徑來確定,每層厚度應(yīng)小于6mm。

2.10 在埋弧焊時,對于一、二類焊縫必須參照“焊接工藝卡”進(jìn)行施焊。

2.11 埋弧焊拼板、T型梁船位焊接,焊縫的引弧、熄弧處應(yīng)加引弧或熄弧板,一般應(yīng)在端部50mm處施加。

2.12 儀表、機(jī)械、焊機(jī)等應(yīng)工作正常。焊絲不得有小角度彎曲,焊絲和工件表面不得有油、水、銹等污物。

2.13 一、二類焊縫中如有缺陷需修補(bǔ)時,應(yīng)由持有效期內(nèi)的合格焊工按有關(guān)工藝進(jìn)行。對于一、二類焊縫,同一位置的返修次數(shù)不宜超過2次。超過2次的返修處理,需經(jīng)總工程師批準(zhǔn),且做出返修工藝和返修記錄。

3 焊接變形產(chǎn)生的原因

焊接變形產(chǎn)生的最根本原因是焊件受熱或冷卻不均勻,焊縫金屬的收縮、金相組織的變化及焊件的剛性是產(chǎn)生或影響焊接應(yīng)力和變形的重要原因。由以上分析可見,焊接應(yīng)力變形產(chǎn)生的根源是焊接受熱不均,膨脹不自由,因而產(chǎn)生不均勻壓縮塑性變形所造成的。這種壓縮塑性變形在隨后的冷卻收縮過程中,如果工件板面較窄,厚度較薄,收縮阻礙較小,就表現(xiàn)為焊縫寬度、長度方向的收縮變形。否則,如果板面較寬,厚度較大,焊縫縱向的冷卻收縮受到兩側(cè)冷金屬的阻礙,就會對冷收縮金屬產(chǎn)生拉伸作用,并在工件中殘留較大的殘余應(yīng)力。如果焊接結(jié)構(gòu)的剛度較大,焊縫的橫向收縮受到較大的限制,則在這些結(jié)構(gòu)中還將殘留巨大拘束應(yīng)力。采用合理的工藝手段,使焊接收縮能自由的釋放,或互相抵消,或在焊接過程中消除,這樣可使焊接應(yīng)力變形都較小。

4 焊接變形的控制要點(diǎn)

4.1 在組裝和連接一個結(jié)構(gòu)或組合構(gòu)件的部件時,以及在焊接加強(qiáng)部件至構(gòu)件時,焊接順序應(yīng)使焊接變形和收縮最小。

4.2 在焊接過程中,所有焊接的順序應(yīng)盡可能使焊接進(jìn)展時所施加熱量均衡(注:焊接線能量確定時)。

4.3 在構(gòu)件施焊時,焊接走向應(yīng)從工件相對固定的點(diǎn)開始,向有較大自由位移的點(diǎn)移動。

4.4 在組裝好的構(gòu)件中,應(yīng)先焊收縮量較大的接頭(即厚板坡口等),后焊收縮量較小的接頭,在焊接時,要盡可能沒有約束力或約束力較小為好。

4.5 對于閘門的工字型焊接主梁、T型梁或組合件的每個部件(即小組、中組的結(jié)構(gòu)件),應(yīng)在小組、中組焊接前,事先應(yīng)全部拼接、校正好后再組對。

5 閘門的焊接工藝

閘門組裝完工后進(jìn)行整體焊接。為了保證門葉尺寸、焊接質(zhì)量和控制焊接變形,要求由4名焊工完成作業(yè)任務(wù),對于小型閘門,由2名焊工完成作業(yè)。按作業(yè)順序和方向進(jìn)行施工,由4名焊工采用相同的焊接規(guī)范,同時由中心向兩側(cè)分段、間隔、對稱進(jìn)行焊接。構(gòu)件空間位置焊接順序:先焊立焊,后焊貼腳焊,最后其余焊縫。

6 焊接檢驗(yàn)

6.1 外觀檢驗(yàn)執(zhí)行DL/T5018－94《水利水電工程鋼閘門制造及驗(yàn)收規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

6.2 無損檢測執(zhí)行GB3323－87《鋼熔化焊對接接頭射線照相和質(zhì)量分級》、GB11345－89《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果分析》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。無損檢驗(yàn)均應(yīng)在焊后24h進(jìn)行。

結(jié)束語

(1)各組合面局部間隙、工藝性的加固焊、焊接順序和方向是控制焊接變形的關(guān)鍵。(2)嚴(yán)格按照焊接工藝設(shè)計(jì)執(zhí)行,對“主控項(xiàng)目”和關(guān)鍵工序要有專人專管。(3)焊前對車間技術(shù)人員和班組施工人員要進(jìn)行技術(shù)交底,講述“主控項(xiàng)目”和關(guān)鍵部位的組裝及焊接要點(diǎn),做到讓每一技術(shù)人員和施工人員對整個工藝充分了解,且能在實(shí)際中運(yùn)用,從而達(dá)到控制焊接質(zhì)量和防止構(gòu)件變形之目的,生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)合格的產(chǎn)品。