水電站金屬結構閘門安裝焊接技術研究

侯 明

（中國水利水電夾江水工機械有限公司，樂山 614100）

水電站金屬結構閘門結構尺寸和自重較大，且安裝難度較大，通常選擇在工廠內完成單體構件的分塊制作和試拼裝，再在施工現場完成安裝[1]。在閘門安裝作業中，焊接技術的選用至關重要。焊接質量的好壞直接影響水電站的運行安全，需要嚴格按照技術規范進行焊接作業，加強焊接作業管理與質量控制，有序完成閘門安裝工程，防止發生質量事故，以保證水電站金屬結構閘門安裝質量。

1 金屬結構安裝焊接的準備措施

水電站金屬結構閘門安裝作業前，需要詳細掌握對焊接作業質量控制的要求，科學制定焊接作業技術方案，做好焊接設備、焊接材料等準備工作，并完善焊接作業管理制度，加強焊接人員培訓與管理[2]。

1.1 需要掌握焊接技術要求，加強焊接工藝管理

不同工程對焊接技術的要求存在一定差異，需要結合具體的工程要求合理調整焊接工藝[3]。比如，有的工程埋件焊接工作量較少，可采用手工焊接方式，采用二氧化碳氣體保護焊來減少焊接變形，采用火焰和機械相結合的方法對焊縫收縮引起的彎曲進行處理等。在焊接作業前，應結合工程實際情況制定焊接工藝處理方案，充分分析閘門使用條件、結構特點、施工環境以及焊接母材性質等，并審查評定焊接工藝，編制焊接工藝指導書。焊接工藝包括焊接準備、焊接作業及焊后驗收等環節。相關人員需要明確各環節的工作流程，在準備階段科學選擇焊接方式，明確焊接作業的流程、參數等，并確定焊后檢查驗收的方式和標準等，同時在此基礎上做好技術交流，科學指導與提升焊接人員的業務水平。

1.2 合理選擇焊接材料和設備

焊接材料選用需要結合工程實際需求，監督管理材料采購、驗收、使用的全過程，選擇質量有保障的材料供應商，并做好焊接材料的檢測驗收[4]。需要嚴格管理焊接材料，充分保證焊接材料的質量。比如，焊絲表面不得存在油污或鐵銹，需對焊條、焊劑進行烘焙操作，設置專人看護，避免出現受熱不均勻等問題，焊條烘干后在恒溫箱中保存等。使用焊接材料前，需要確保焊接材料合格后方可使用。焊接設備的選用同樣如此。焊接設備要科學選購，如根據焊接木材選擇適合的焊接電源線。另外，需要定期檢查焊機等設備，如焊接設備接頭是否牢固、自動焊機各部件調節是否靈活等。相關人員需要認真組織設備調試工作，做好焊接設備的常規保養和故障檢修，確保設備狀態正常，及時排除故障隱患。在施焊作業前，需要確保焊接設備工作狀態良好，不存在質量隱患。

1.3 加強焊接作業管理

在焊接作業前，應根據相關標準和通用原則建立完善的焊接作業管理制度，整理細化焊接作業工藝指導書等文件，為焊接作業的規范開展提供可靠依據[5]。要加強人員培訓與管理，對焊接人員做好崗前培訓，確保上崗人員持有相應的職業資格證書，掌握水電站金屬結構閘門安裝工藝流程與要點，確保焊接人員的理論知識水平與實踐操作能力符合崗位工作要求。比如，焊接作業前需要清理鋼板表面，清除閘門表面的油污、氧化皮以及銹蝕等。安裝閘門構件時，應保持高低平整和間隙均勻。

1.4 做好焊接環境監控

水電站金屬結構閘門安裝一般是在水電站現場進行露天作業，施工環境較為惡劣。安裝現場的環境條件對焊接質量具有不容忽視的影響，因此需要了解天氣環境的變化情況，與氣象部門建立密切聯系，實時監控現場環境條件，確保現場環境滿足焊接作業要求[6]。如果需要面對雨雪天等惡劣天氣，為了保證焊接作業質量，應提前采取必要的防護措施。當環境溫度過低時，應對焊接材料進行預熱。風力過大時，應在現場搭建防風設施。通過這些措施來消除環境因素的干擾，避免焊接作業受到惡劣氣候的影響。

2 焊接作業過程中的技術措施

在水電站金屬結構閘門安裝焊接作業過程中，應嚴格按照焊接作業工藝方案進行規范作業，做好安裝與焊接作業的銜接搭配，在保證安裝焊接質量的前提下提高作業效率。

2.1 焊接作業常規做法

鋼板材料經過長期存放表面可能出現腐蝕現象，或在加工過程中被油污、氣割后發生氧化，需要在焊接前檢查坡口間隙和兩側，待清除鐵銹、割渣、油污等后再進行施焊[7]。焊接時，通常先焊接拘束力較大、變形控制嚴格的焊縫。焊接長焊縫時，可在焊縫兩側加鋼板相同材質的引出板。局部組裝縫隙大于8 mm時，可在坡口按焊縫工藝進行堆焊，不能填充金屬材料。定位焊使用的焊條與焊縫相同，以確保閘門組裝間隙均勻和高低平整。

為了減少焊接變形，門葉采用對稱焊接，過長焊縫采用分段退步焊。焊腳超過6 mm時，可采用多層多道焊接方式。最后一層使用擺動焊，避免發生條溝現象。焊縫焊接作業后，需要焊工先自檢來清除焊渣、飛濺，再檢查焊縫外觀。同一部位返工次數最多兩次，兩次以上時需查明原因，重新制定返工工藝，并由技術負責人審核批準。每個構件焊接作業需要認真做好焊前、焊后的形位尺寸記錄。

2.2 安裝流程與焊接技術

水電站金屬結構閘門安裝需要將廠內預拼合格的閘門分節、分塊拆分后運輸到施工現場，然后使用大型吊車安裝。閘門結構尺寸和自重較大，需要在現場分塊制作并拼裝。安裝時，需先將支臂等吊入孔內，使用卷揚機、滑車組等對閘門門葉、支臂等進行安裝[8]。安裝工序為先安裝預埋件，再安裝支鉸支座，然后組裝支臂，拼裝門葉，并進行焊接處理。完成防腐處理和水封安裝后，進行閘門、啟閉機聯動試驗。

支臂組裝需要找出組裝件中心線，確定吊點位置。考慮到施工現場環境空間有限，通常采用左、右支臂分別組裝。使用起吊設備提起對正后，擰好螺栓進行焊接。如果施工場地允許，可以整體吊裝閘門，否則需采用拼裝方法。拼裝過程中，在第一節門葉起吊落入底坎且調整完成后，使用臨時鋼支撐加固后與支臂連接，再吊入第二節門葉，對兩節門葉對接縫進行點焊后與支臂連接。支鉸座基礎混凝土達到設計強度后進行支臂安裝，對支臂縱桿對接角焊縫施焊，再對連接板與抗剪板間角焊縫施焊，最后由下而上、由中向外對門體施焊。

閘門安裝現場拼接焊縫全部屬于定位焊，存在較大的焊接作業難度，需要規范開展焊接操作，控制安裝定位精度和焊接變形，保證閘門安裝的焊接質量。閘門安裝焊縫中的一類焊縫主要是邊梁腹板與翼緣板對接焊縫等，二類焊縫主要是門葉面板對接焊縫等，需要根據焊縫級別采取相應的質量控制措施。閘門焊接可使用直流焊機。焊接作業前，烘干焊條并保溫存放。焊接作業時，先焊接邊梁腹板對接焊縫，然后是翼緣板對接焊縫和面板對接焊縫。考慮到閘門面板較寬，不得使用直通焊，建議用不同方向短焊縫來減少焊接變形。采用分中逐步退焊法或交替焊法，不得采用從邊緣向中間的順序施焊。焊縫反面應使用炭弧氣刨清根后封底，對止水橡皮安裝處焊縫進行磨平處理。在焊接作業過程中，需要全程監測門葉變形情況，合理調整施焊順序，以免焊接變形過大。

在水電站金屬結構閘門安裝焊接過程中，一定要重視閘門結構尺寸收縮和變形量的有效控制。在閘門單體構件焊接和整體拼裝焊接中，拼裝與焊接質量會對閘門結構尺寸變形造成直接影響。焊接工藝選擇不當或焊接操作不規范都會影響閘門安裝質量，因此需要在焊接作業過程中加強監管，跟蹤指導焊接人員的施工行為，確保焊接材料和焊接設備的正確使用，檢查和指導焊接工藝參數，跟蹤監管焊接工藝過程，檢查和清理焊縫外觀。相關人員需要及時發現焊接作業過程中存在的問題，及時采取措施進行補救，避免因焊接作業不科學、不規范而導致質量事故和返修。

3 焊接作業后的檢驗措施

焊接作業后的檢驗措施具有保障焊接質量的重要作用。檢驗工作水平直接關系焊接作業質量，需要嚴格按照相關規范做好焊接作業的檢驗工作。水電站金屬結構閘門安裝過程中的焊接作業質量檢驗，要求檢驗人員具備高超的業務能力和豐富的操作經驗，監管焊接作業實施狀況，整體把握好技術狀況，及時發現焊接質量不合格問題，并提出不合格焊縫的處理意見。

在水電站金屬結構閘門安裝過程中，需要在每個焊接工序后檢驗焊接質量，確保焊接質量合格后方可進入下一工序。閘門焊縫按照《水利水電工程鋼閘門制造、安裝及驗收規范》分為一類焊縫、二類焊縫和三類焊縫。一類焊縫包括坡口焊縫、腹板與翼緣板對接焊縫、主梁與邊梁腹板組合焊縫等；二類焊縫包括面板對接焊縫、翼緣板與腹板組合焊縫、主梁與縱梁腹板組合焊縫等；三類焊縫為一、二類焊縫外的其他焊縫。不同級別焊縫的檢驗標準存在一定差異，采用的檢測方法也有所不同。一類焊縫和二類焊縫需要采用超聲波探傷，抽檢長度分別為50%和30%，板厚在32 mm以上時抽檢長度分別為100%和50%。焊縫局部無損探傷發現缺陷時，需要補充檢查延伸方向。若補充檢查發生問題，應檢查全部焊縫。

為了保證焊縫檢測質量，要求探傷人員經過專業培訓，持有Ⅱ級及以上資格證書。通過焊縫外觀檢測和無損檢測，確保焊接質量滿足相關標準規范要求。通常通過外觀檢查來初步檢驗焊接質量，觀察焊縫表面是否存在裂紋、夾渣等現象，以及對接焊縫咬邊是否過大。外觀檢查無誤后，使用超聲探傷進行檢驗。如果通過超聲波檢測發現可疑波形，需要明確質量缺陷部位及原因，并給出質量缺陷的處理意見。當超聲波檢測無法準確判斷時，需要使用射線探傷進行進一步確定。在焊后檢驗過程中，需要嚴格控制焊縫外觀檢查和無損檢測工作，詳細記錄檢查和檢測數據，為焊縫修補工作提供指導依據。如果焊接作業引發焊接變形問題，應采取有效措施進行矯正，一般建議使用火焰矯正的方法。需要注意，必須注意焊接變形矯正對焊縫的影響，避免因矯正操作引發焊縫質量缺陷。焊縫檢驗合格后，需要對焊縫及兩側表面進行除銹處理，清理干凈焊縫及周邊的焊渣、氧化皮等附著物。人工除銹后再次檢查外觀，檢查合格后對焊縫噴防腐，保證焊縫處的金屬涂層厚度達到設計要求且均勻分布，避免存在夾雜物、裂紋、孔洞以及起皮等缺陷。

4 結語

焊接作業質量在很大程度上決定了閘門安裝的整體水平。焊接質量缺陷會直接影響閘門的使用性能與壽命，可能引發嚴重的質量事故。在水電站金屬結構閘門安裝過程中，需要采取科學、合理的焊接技術，規范焊接作業操作行為，嚴格按照質量保證體系標準加強焊接作業的質量控制。在閘門安裝焊接作業過程中，應認真做好焊接作業前的準備工作，規范開展焊接作業中的技術措施，并嚴格執行焊接作業后的檢驗措施，真正做到打基礎、抓過程、保結果，從而提升閘門安裝焊接的質量控制能力，保證水電站金屬結構閘門的安裝質量。