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某弧形閘門(mén)門(mén)葉焊接變形控制技術(shù)

文檔作者：王定蒼，趙文芳文檔來(lái)源：武謄水電第二總隊(duì)		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年11月01日
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2012年6月下
第4l卷第367期
施工技術(shù)
CONSTRUCTl0N TECHNOLOGY 67
某弧形閘門(mén)門(mén)葉焊接變形控制技術(shù)
王定蒼，趙文芳
(武謄水電第二總隊(duì)，江西南昌330096)
[摘要】門(mén)葉是閘門(mén)的重要構(gòu)件，門(mén)葉的加工、裝配和焊接質(zhì)量對(duì)閘門(mén)的安裝和使用有重要影響。結(jié)合江口水電站
溢洪道弧形工作閘門(mén)門(mén)葉焊接工程，詳細(xì)介紹了弧形閘門(mén)門(mén)葉焊接工藝流程和控制要點(diǎn)，包括單件焊接、骨架焊接
等。通過(guò)數(shù)據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果表明，通過(guò)合理的焊接順序和預(yù)留反變形措施．江口弧形閘門(mén)門(mén)葉結(jié)構(gòu)變形尺寸得到有效
控制。
[關(guān)鍵詞】水電站；閘f-j；f-j葉；焊接；變形
[中圖分類號(hào)】TU758；TG457．5 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1002-8498(2012)12-0067-03
Welding Deformation Control on Some Radial Gate Leaf
Wang Dingcang，Zhao Wenfang
(No．2 Hydropower Force ofArmed Polwe，Nanehang，Jiangxi 330096，China)
Abstract：Gate leaf is important components of sluice gate，and the gate leaf manufaturing，assembly and
welding quality have great influence to the assembly and using of sluice gate．Combined with the spiHway
radial gate leaf welding projeet of Jiangkou Hydroelectric Power Station，the welding process and control
points of radial gate leaf are introduced including single parts welding and skeleton welding．The results
show that the structure deformation are effectively controlled by reasonable welding process and
reservation anti．deformation method．
Key words：hydroelectric power stations；sluice gate；gate leaf；welding；deformation
門(mén)葉是閘門(mén)的重要構(gòu)件，弧門(mén)的門(mén)葉由面板、
主梁、小梁及隔板等組焊而成。由于門(mén)葉的幾何形
狀比較復(fù)雜，焊縫密集，應(yīng)力分布又較集中，容易造
成焊接變形，所以在弧形閘門(mén)制作中對(duì)構(gòu)件的加
工、裝配和焊接等方面都要采取有效措施，才能防
止構(gòu)件產(chǎn)生過(guò)大的焊接變形。如焊接變形超過(guò)規(guī)
定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，必須加以矯正，使每一個(gè)構(gòu)件的尺寸和
本身的平直度符合規(guī)定后，才能拼裝。矯正焊接變
形要花費(fèi)大量的人力和物力，還會(huì)拖延閘門(mén)制造的
工期，甚至成為閘門(mén)的缺陷，影響閘門(mén)的使用。
l 門(mén)葉焊接變形產(chǎn)生機(jī)理
焊接工作實(shí)際是在閘門(mén)構(gòu)件上進(jìn)行局部不均
勻加熱和冷卻，這一過(guò)程使構(gòu)件產(chǎn)生焊接應(yīng)力和變
形。焊接時(shí)，構(gòu)件在焊接區(qū)內(nèi)溫度很快上升，受熱
區(qū)金屬膨脹，但膨脹受到周圍溫度較低金屬的阻
礙，使高溫區(qū)的金屬產(chǎn)生壓縮變形。在加熱結(jié)束后
金屬逐漸冷卻時(shí)，受熱區(qū)的金屬又產(chǎn)生收縮，同樣
[收稿日期】2012-03·ll
[作者簡(jiǎn)介】王定蒼，武警水電第二總隊(duì)副參謀長(zhǎng)，高級(jí)工程師，江西
省南昌市高新區(qū)艾溪湖三路1號(hào)330096．電話：15907917792，Email：
wjgejsk@263．net
也受到周圍金屬的阻礙，不能自由收縮，致使構(gòu)件
產(chǎn)生焊接應(yīng)力和焊接變形。在弧形閘門(mén)焊接時(shí)，縱
向和橫向的收縮變形、角變形、彎曲變形、波浪變形
和扭曲變形都有可能產(chǎn)生。
2門(mén)葉焊接變形控制方法
焊接變形的大小與構(gòu)件本身的剛度、焊縫在構(gòu)
件的位置、裝配質(zhì)量、焊接順序、焊接方向、焊接電
流、焊接速度、冷卻速度、工件擺放情況等都有關(guān)
系。常用的焊接變形預(yù)防措施有：反變形、利用裝
配、焊接順序來(lái)控制變形、構(gòu)件的剛性固定、散熱法
和錘擊焊縫法等。弧形閘門(mén)構(gòu)件焊接時(shí)，主要采用
的是前3種方法。
由門(mén)葉的結(jié)構(gòu)形式不同，焊后變形也不相同。
根據(jù)門(mén)葉主梁的布置，弧形門(mén)葉的結(jié)構(gòu)形式一般分
為橫梁式和縱梁式。在此以江口溢洪道弧形工作
閘門(mén)為例，闡述在弧形閘門(mén)制作焊接中如何對(duì)橫梁
式弧形閘門(mén)進(jìn)行焊接及預(yù)防焊接變形的方法作簡(jiǎn)
要介紹，供同行在類似的施工中參考。
3江口溢洪道弧形工作閘門(mén)概況
江口水電廠溢洪道弧形工作閘門(mén)為斜支臂支
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
施工技術(shù)第4l卷
承，寬×高為12．8m×10．9m，血率半徑為11．992m，
門(mén)葉重32．“。閘門(mén)主材為Q345，面板厚8ram，為橫
主梁式弧門(mén)，橫主梁為2根，溢洪道弧形工作閘門(mén)如
圖1所示。
圖1江口水電廠溢洪道弧形工作閘門(mén)示意
Fig．1 SpillwAy radial sluice gate of
JiangkOU Hydroelectric Power Station
該弧形閘門(mén)面板較薄，焊縫集中，門(mén)葉組裝焊
接后，要求扭曲≤3mm，兩主梁中心距誤差≤3ram。
所以，施工中必須嚴(yán)格控制門(mén)葉焊縫的焊接變形。
3．1制訂合理的焊接工藝
合理的焊接工藝是減少焊接變形的重要手段。
3．1．1弧形閘門(mén)門(mén)葉單件焊接
弧形閘門(mén)的門(mén)葉單件主要有主梁、縱隔板和邊
柱。單件焊接主要是主梁的焊接。
主梁一般為工字形梁，在高水頭大型閘門(mén)中也
有使用箱形梁的。對(duì)于工字形主梁，腹板兩端多采
用變截面。主梁的腹板和翼緣板如需在長(zhǎng)度方向
對(duì)接，則板塊對(duì)接前后都要檢查校直，對(duì)接縫焊接
后要檢查直線度。如果主梁腹板允許向上游方向
拱曲，拱曲大小視主梁長(zhǎng)度而定，一般控制在
0．05％，但不允許呈明顯折線，更不允許向下游方向
拱曲。主梁拼裝時(shí)注意腹板應(yīng)和翼緣垂直。焊接
后注意主梁前翼不能塌邊，以保證主梁前翼與面板
的結(jié)合間隙。
主梁前翼和后翼直線部分采用埋弧自動(dòng)焊，兩
l上游
端部位的后翼緣采用CO：保護(hù)焊或手工焊。主梁
焊接時(shí)，根據(jù)拼裝情況，確定先焊前翼還是先焊后
翼。如拼裝后主梁向下游拱，則先焊下翼緣貼角
縫。如拼裝時(shí)向上游拱的太多，則先焊上翼板，如
圖2所示。主梁焊接后測(cè)量記錄，同一扇門(mén)中兩根
主梁拱曲做到盡可能相同。
3．1．2 弧形閘門(mén)門(mén)葉骨架焊接
弧形閘門(mén)門(mén)葉骨架焊接時(shí)，首先要清楚骨架焊
縫的分類，以便按焊縫的不同安排焊工和按要求進(jìn)
行焊縫檢測(cè)。弧門(mén)骨架焊縫的分類和要求如下：①
邊柱后翼板與主梁后翼板的T字形對(duì)接縫為I類
焊縫；②主梁腹板與邊柱腹板的角焊縫按I類焊縫
要求；③縱隔板后翼與主梁后翼的T字形對(duì)接縫按
l類縫要求；④縱隔板腹板與主梁腹板組合的角焊
縫為Ⅱ類焊縫；⑤吊耳焊縫為I類焊縫；⑥其他如
勁筋板角焊縫等為Ⅲ類焊縫。
門(mén)葉骨架焊接順序如下。
1)分節(jié)門(mén)葉在拼裝臺(tái)上拼組后，要檢查拼組質(zhì)
量，門(mén)葉不能有扭曲現(xiàn)象。施焊前，要將所有接縫
處定位點(diǎn)焊都予以加強(qiáng)，做到每隔300ram的焊縫長(zhǎng)
度上平均要有長(zhǎng)為50，80mm的點(diǎn)焊，以免在焊接
時(shí)焊接應(yīng)力把接頭點(diǎn)焊處拉開(kāi)。點(diǎn)焊順序與門(mén)葉
焊接順序相同，同時(shí)結(jié)合門(mén)葉拼裝的最終檢測(cè)情
況，必要時(shí)可通過(guò)局部變動(dòng)點(diǎn)焊順序，利用點(diǎn)焊加
長(zhǎng)焊時(shí)的焊縫收縮變形來(lái)消除部分拼裝誤差。
2)加長(zhǎng)點(diǎn)焊之后，對(duì)門(mén)葉骨架總體尺寸進(jìn)行抽
檢，如檢測(cè)主梁后翼開(kāi)擋和對(duì)角線，以確認(rèn)骨架加
長(zhǎng)點(diǎn)焊后的變形情況。
3)先焊主梁與邊柱后翼對(duì)接縫，主梁與縱隔板
后翼對(duì)接縫，以進(jìn)一步加強(qiáng)骨架下游面剛度，焊縫
先焊上平面，背縫可以待門(mén)葉解體后，再進(jìn)行清根
焊接施工。
4)焊接縱隔板腹板與主梁腹板、主梁與邊梁腹
板的角焊縫。這部分焊縫原則上是從中間格向四
周對(duì)稱擴(kuò)散施焊，且每條立縫先焊下游面一半，完
成后再焊上游面一半。原因是上游面有面板與梁
格大量焊縫，收縮量較大，先焊下游面使骨架成為
剛性整體，再焊上游面立縫以減少收縮量。
I上游≮一≮』∥l一壘—一切靄一緣焊縫N
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
2012 No．367 王定蒼等：某弧形閘門(mén)門(mén)葉焊接變形控制技術(shù)
5)最后焊加勁板等其他焊縫。
6)焊接過(guò)程中，拼裝人員每隔4h監(jiān)測(cè)門(mén)葉變
形情況，若出現(xiàn)較大變形，應(yīng)停止焊接，研究對(duì)策，
包括變動(dòng)焊工工位和焊接順序，使整個(gè)焊接過(guò)程處
于受控狀態(tài)。
3．1．3 面板與骨架焊接
弧形閘門(mén)門(mén)葉面板與骨架的焊接主要是主梁
前翼與面板貼角焊縫、縱隔板與面板貼角焊縫、水
平次梁與面板貼角焊縫等。焊接時(shí)仍從中心梁格
開(kāi)始，向四周對(duì)稱擴(kuò)散焊接。
3．2門(mén)葉預(yù)留反變形措施
為了克服閘門(mén)安裝中因焊接變形引起的側(cè)向
傾斜，在門(mén)葉拼裝時(shí)有意識(shí)使拼裝節(jié)向反方向預(yù)先
傾斜。即預(yù)留反變形。尤其是對(duì)于像江口水電廠弧
形閘門(mén)門(mén)葉高度較大，門(mén)葉厚度又相對(duì)較小，在拼
裝時(shí)預(yù)留一定反變形是十分有效的。
橫梁式弧形閘門(mén)焊接后主要變形特點(diǎn)是：曲率
半徑變小，面板弧長(zhǎng)方向的尺寸收縮較大。故在制
作中，采取的預(yù)防措施是把門(mén)葉的曲率半徑適當(dāng)加
大，焊后弧度收縮，曲率半徑變小，成為所需的曲率
半徑。門(mén)葉曲率半徑加大后，必須進(jìn)行l(wèi)-l放樣，如
圖3所示。
圖3門(mén)葉放地樣示意
Fig．3 Gate leaf lofting
按照以往弧形門(mén)葉制造經(jīng)驗(yàn)，一般曲率半徑在
10—14m，面板弧長(zhǎng)在8—16m時(shí)，圓弧端部放大值
K一般取3～5ram，放樣半徑R+AR可按K值推算
或放樣得出。放樣半徑R+AR可按下列經(jīng)驗(yàn)公式
計(jì)算： R+AR：地業(yè)掣
式中：A=只(1一cOsa)一足：尺為設(shè)計(jì)曲率半徑；a為
設(shè)計(jì)面板弧長(zhǎng)的一半與圓心0。的夾角；K為圓弧端
部放大值。
江口水電廠溢洪道弧形閘門(mén)R=11 992mm，n
=21．258。，K值取4ram，代入上式中求得A=
11 172．5ram，R+A尺=12 05lmm。當(dāng)門(mén)葉曲率半徑
加大后，兩主粱問(wèn)距￡值也應(yīng)相應(yīng)增加，其值為￡+
占，焊接收縮余量5一L／1 200，江口弧形閘門(mén)門(mén)葉兩
主粱間距L=4 265mm。故6取4ram。放樣后的實(shí)際
幾何尺寸作為各單件下料的幾何尺寸，這樣做出各
弧形單件包括隔板等下料的樣板，并根據(jù)放樣后的
面板弧度，做出門(mén)葉的檢查樣板。
3．3閘門(mén)出廠檢驗(yàn)數(shù)據(jù)
經(jīng)過(guò)合理的焊接順序以及預(yù)留反變形措施，江
口水電廠溢洪道弧形工作門(mén)葉各項(xiàng)尺寸得到有效
控制。門(mén)葉整體焊前焊后外形尺寸的檢驗(yàn)結(jié)果如
表1所示。
表I江口弧形閘門(mén)焊前焊后外形檢測(cè)結(jié)果
Table 1 Structure size of radial
gate leaf before and after welding
4結(jié)語(yǔ)
弧形閘門(mén)的制造質(zhì)量是否合乎標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)閘門(mén)順
利進(jìn)行安裝及保證閘門(mén)安全運(yùn)行關(guān)系極大，在制作
方案中，如何防止構(gòu)件的變形，保證制造精度是制
作弧形閘門(mén)的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。有針對(duì)性地對(duì)重點(diǎn)
問(wèn)題給予重視，采取正確的焊接順序以及根據(jù)門(mén)葉
的結(jié)構(gòu)形式制訂相應(yīng)反變形措施，使門(mén)葉尺寸與焊
接變形在制作中處于受控狀態(tài)。按照本文施工焊
接以及反變形方法，江口水電廠溢洪道弧形閘門(mén)制
作檢測(cè)結(jié)果，各技術(shù)參數(shù)均控制在規(guī)范要求內(nèi)，制
作的閘門(mén)的質(zhì)量滿足有關(guān)技術(shù)條件要求，駐廠監(jiān)理
一次驗(yàn)收合格。
參考文獻(xiàn)：
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