浅谈水工钢闸门焊接变形及控制

摘 要：水利水电工程中，通常使用的钢闸门都是焊接结构，这样就使得在进行水利工程钢闸门制造的时候对焊接的工艺要非常的重视，这样可以避免在施工中出现焊接变形的情况，焊接变形对钢闸门的使用有很大的影响，因此，对焊接中出现的变形要采取必要的控制方法。将焊接过程中产生的焊接应力和焊接变形控制在允许的范围内。

关键词：钢闸门；焊接变形；控制

水利工程的建设对农业经济的发展影响是非常大的，同时也会对人们生活中的水资源供应产生一定的影响，因此，在进行水利工程建设的时候一定要保证建设的质量。在水利工程建设中通常使用的钢闸门都是焊接结构，在焊接的过程中会出现很多的因素影响焊接的效果，因此在进行钢闸门焊接的时候要采取必要的措施控制焊接过程中产生的焊接应力，将焊接变形的情况进行控制，这样可以避免因为过大的应力导致钢闸门出现变形过大的情况。焊接过程中出现过大的焊接应力会导致焊接构件出现开裂的情况，同时也会导致构件的强度受到影响。

1 钢闸门焊接变形的主要原因

水工闸门在加工制造的过程中，会由于焊接中热源对焊件的局部出现加热的情况，这样就会导致焊件在温度上出现不均匀的情况，在材料热胀冷缩的情况下，焊件中就会产生内应力，使处于高温区的材料出现受到挤压或者是拉伸的情况。钢闸门的门体出现焊接变形的形式是有很多的，其中有纵向的变形、横向的变形、扭曲变形和波浪变形等。除此之外，不同的金属组织在性能上也是不同的，这样就会导致体积出现变化，对焊接的应力和焊接变形产生不同程度的影响。在焊接过程中，局部的或者是不均匀的加热情况都是会导致钢闸门出现焊接变形的情况。

2 钢闸门焊接变形的控制

水工平面钢闸门的门叶一般都是焊接结构，通常是有水平主梁、水平次梁、纵向隔板、边柱和面板组合焊接而成的。门叶在进行加工制造时，主要的工作就是对焊缝进行焊接，在对焊接质量进行控制的时候主要的方法就是对焊接应力进行控制，减少焊接变形情况的出现。在焊接过程中，合理的焊接工艺是非常有效的控制焊接变形的。在进行平面闸门制造的时候，通常的制造工艺流程是进行施工前的准备、单构件的制作、面板焊接、门体焊接和验收工作。在进行施工前准备的工作的时候，要根据材料的焊接性质和材料的结构特点，以及钢闸门的使用条件、设计方面的要求、设备在性能方面要达到的效果和施工的具体环境来制定焊接的工艺方案，同时在制定完焊接的工艺以后要对工艺进行必要的评定，在评定合格以后才能在制造中进行使用，同时要编制焊接工艺指导书。

在进行单构件制作的时候，为了减少焊接闸门使出现应力集中的情况可以将闸门的主梁和纵梁制造成为单构件，与面板进行分开焊接。在进行单构件制作的时候要考虑到焊接过程中可能出现的收缩量情况，在进行材料切割的时候要有一定的预留。单构件的拼焊要严格控制翼缘板的倾斜度，同时在进行焊接的时候要尽量采用埋弧自动焊的方式来进行焊接，这样在焊接以后可以采用型钢矫正机来进行矫正，同时也能将焊接过程中产生的应力进行释放。在面板焊接过程中，要在合格的钢平台上进行拼接，对接缝进行焊接的时候要采用埋弧自动焊方式，这样在焊后更能保证面板的平整性，同时在，面板焊接中要在纵向和横向上预留焊接收缩量，将焊接中产生的大的焊缝要进行磨平，这样单构件更加容易进行拼装。在闸门拼装中，要先将主梁进行点焊固定，然后进行纵梁的拼装，最后进行小次梁的拼装，在进行拼装的时候一定要按照这个顺序来进行。在拼装结束以后，要对其中出现的误差和平行度进行检查，在都合格以后才能进行其他的施工。在焊接过程中，焊接的工艺也是非常必要的，先要进行立焊，然后是平焊，最后是进行仰焊，这个焊接顺序是不能进行颠倒的，这样才能更好的保证焊接的质量。在焊接过程中人员不能过多，焊接的速度也不能过快，这样才能更好的对焊接应力进行控制。

钢闸门焊接通常采用埋弧自动焊、二氧化碳气体保护焊和手工交直流电焊等，每种焊接方法对环境的要求均有所不同。由于焊接质量受焊接环境影响较大，且水工钢闸门的安装基本上都是露天作业，更应进行焊接环境监测，应加强对施工现场环境的监测，出现下列任一况应采取有效保护措施，才可焊接否则禁止施焊：遇有风速超过10m/s的大风；雨天、雪天露天施工；环境温度在零下5℃以下，相对湿度大于90%。焊接材料必须具有出厂合格证和产品质量保证书，按相关规定进行验收，对质量有怀疑时，应对此复验。焊工的水平与素质，是影响焊接质量的关键。只有经过考试合格的焊工才能进行相应焊缝的正式焊接。焊接时，应严格执行焊接工艺和焊接顺序，以防止焊接变形失控。

3 应力消除

钢闸门经过焊接后，其内部积聚了大量的焊接残余应力，造成闸门的变形，影响闸门尺寸，降低闸门使用强度、疲劳强度和使用寿命。可采取：为了减小焊接变形和焊接应力，根据结构特点和坡口形式，在构件或门叶焊接时选择合理的焊接顺序及采用跳焊、分段退步焊和多层多道焊或采取反变形等措施。门叶组装前先进行单元件的组焊、校正，能够有效的降低门叶的整体焊接应力。局部退火。门叶上焊缝密集和刚性大的局部焊接应力相对集中，造成焊接应力过大，在这些部位进行局部加热到退火温度，然后缓冷，进行退火处理，能够有效的降低残余应力的峰值，使应力分布比较平缓，起到部分消除应力的作用。锤击法。用小锤或装有圆头的风枪对焊缝进行锤击，分热锤击和冷锤击，但温度在100～500℃区间不要锤击焊缝，以防产生裂纹。时效处理。将组焊、校正好的门叶垫平稳置于常温下保持适当时间进行自然时效，可有效的降低焊接应力，减小加工后的焊接变形。

4 焊接变形矫正

单构件矫正，单构件的主要变形为翼缘板塌边、翼缘板旁弯和腹板背弯。翼缘板塌边采用型钢矫正机矫正，通过型钢矫正机的矫正会使翼缘板对腹板的垂直度自动矫正到规范允许范围内；翼缘板旁弯和腹板背弯可以通过三角形火焰矫正法，三角形的开口朝向变形凸的一侧，火焰加热温度及三角形的大小视变形量确定，同一地方火焰矫正只能进行一次。面板等产生的凸凹不平：焊接后，对与门叶主梁、边梁和隔板等焊接造成的凸、凹变形，采用千斤顶顶塌陷部位，火焰在焊缝背面按点状或线状加热配合进行校平处理。门叶的立弯等变形，在主梁、边梁等部位进行三角形加热，由于三角形加热面积较大，因而收缩量也较大，可有效消除立弯等焊接变形。面板周边变形，面板四边缘焊后产生的塌边变形，容易造成面板不平度和直线度超差，可采用火焰矫正法进行校正，能够有效的消除焊接变形。闸门主梁旁弯、节间止水座板、止水座面平面矫正。

5 结束语

水工闸门对水利工程的效果是有很大的影响，在水利工程建设中，钢闸门通常都是采用焊接的方式来进行制造的，在焊接过程中要对焊接应力进行控制，不然就会导致钢闸门出现变形严重的情况。在进行钢闸门施工中，焊接的工艺方法是非常多的，为了更好的保证焊接的质量，要对焊接的材料和焊接的环境进行必要的分析，这样才能更好的保证焊接的效果。

参考文献

[1]中华人民共和国电力工业部. DL/T5018-94.水利水电工程钢闸门制造安装及验收规范 [S]. 1994.

[2]中华人民共和国水利部. SL36-92.水工金属结构焊接通用技术条件[S].1992.