浅谈白鹤滩水电站尾水隧洞闸门门叶拼装方法

2020-06-05晏和帅

水电站机电技术 2020年5期

唐刚，袁亮，赵勇，范庆，晏和帅

（中国长江电力股份有限公司白鹤滩电厂筹建处，四川凉山615400）

1 工程概述

白鹤滩水电站拦河坝为混凝土双曲拱坝，坝顶高程为834.00 m，最大坝高289.00 m，拱坝顶中心线全长708.7 m。左右岸地下厂房内各安装8 台单机容量1 000 MW 的水轮发电机组，是目前世界在建规模最大的水电工程。

白鹤滩水电站共有8 条尾水隧洞，左岸右岸各布置4 条，每条尾水隧洞对应2 台机组，从左岸到右岸依次为1～8 号，每条尾水隧洞出口设置1 扇检修闸门，采用设置在闸门室上方的台式启闭机进行启闭，闸门为静水启闭，动水小开度（50～100 mm）提顶节门叶充水平压。结合机组投产发电的先后次序及施工期的挡水需要，尾水隧洞的闸门按照相应的施工进度进行安装。

其中2～6 号尾水隧洞与导流隧洞相结合，闸门已在导流隧洞施工期安装完成，因此本文就1 号、7号和8 号尾水隧洞检修闸门（以下简称“尾水隧洞检修闸门”）的拼装方法展开论述。

2 闸门拼装

2.1 闸门概述

尾水隧洞检修闸门门叶结构形式为3 节叠梁式，顶节外形尺寸为：19.6 m×3.02 m×6.15 m，单重为199.64 t；中间节外形尺寸为：19.6 m×3.02 m× 6.10 m，单重为190.78 t；底节外形尺寸为：19.6 m× 3.02 m×6.10 m，单重为215.28 t。闸门整体外形尺寸为：19.6 m×3.02 m×18.15 m，单套闸门总重量为611.4 t。

闸门止水方式为上游橡胶水封止水，上游侧设置主承载滑块装置和水封装置，每节门叶顶部设置双吊点吊耳装置及导向筒装置，闸门采用尾水隧洞出口闸门室2×6300 kN 台车式启闭机启闭。

门叶结构见图1。

图1 尾水隧洞检修闸门门叶结构布置图

2.2 闸门拼装

闸门门叶分3 节（顶节门叶、中间门叶、底节门叶），单节门叶分上下两部分制作，运输至现场后组装焊接成型（见图2）。

图2 尾水隧洞检修闸门单节门叶结构布置示意图

单节闸门门叶采用平板车先将下部结构运输至尾水隧洞EL634.00 m 平台上，通过布置于闸门室的2×6300 kN 台式启闭机卸车、翻身，再吊装至位于已使用钢盖板封闭的储门库上方，然后同样的方法将上部结构吊至下部结构的上方进行定位、组装。为保证闸门拼装完成之后的水平度和垂直度满足要求，利用水平仪确定闸门的顶缘和底缘水平度，将水平度的偏差控制在1 mm 以内；利用线锤定位门叶的垂直度，保证垂直度偏差在2 mm 以内。在储门库上方将分段的门叶拼装焊接完成之后将门叶吊至门库存放。考虑到后续闸门下闸问题，门叶组装顺序为顶节门叶-中间门叶-下节门叶，其质量控制标准见表1。

表1 尾水隧洞检修闸门门叶结构拼装质量标准

将全部门叶焊接完成后在储门库上逐节安装水封等其他部件，安装顺序为底节门叶-中间门叶-顶节门叶，安装完成的门叶视现场情况采用台式启闭机下落至门槽或储门库存放。

3 闸门焊接

3.1 焊缝类型

闸门进行拼装焊接，按照焊缝的划分原则：边梁翼板和边梁腹板对接焊缝为一类焊缝，面板对接焊缝为二类焊缝，其余焊缝均为三类焊缝。

3.2 焊接方法和工艺

焊接方法及焊材选择：现场拼接的焊缝均采用手工焊接，不锈钢材质的焊缝使用不锈钢焊条焊接，碳钢部位使用XY-J507 焊条焊接。

焊前准备：对拼装后的各项数据进行复测并对焊接区域进行检查，将坡口及坡口两侧10～20 mm内的油漆、油污、水分、铁锈、氧化皮等杂物清除干净。

焊接方法：门叶上下两部分间拼装调整完成后需经相关人员检查合格，方可压缝和定位点焊边梁、边梁后翼板、面板。要求定位点焊的焊接长度不小于50 mm，间距为400 mm 左右，焊缝厚度不超过板厚的1/2，且最厚不超过8 mm，定位点焊后清除焊渣和飞溅，检查点焊质量，如有裂纹、气孔和影响焊接的焊瘤等缺陷需进行清除，重新点焊。焊接时需在滑块附近采用钢丝线进行监控，焊接过程中严格控制焊接变形。为减少焊接变形和焊接应力，根据门体的结构特点和坡口形式，采用了多层多道焊、分段退步焊、从中间向两边焊和采取反变形等措施，每完成一道焊接后采用水平仪对门叶的变形情况进行检测，发现变形时立即校正。

焊接顺序：焊缝定位焊接→边梁腹板节间连接板焊接→边梁腹板焊接→边梁翼板焊接→面板节间焊接（从中间往两边施焊）→焊缝修整打磨→超声波检查→工序终检。

质量控制：线能量控制：控制线能量指标的最直接方法是控制焊接电压和电流，将焊接电流和电压控制在规定的区间，并尽量减少焊条的横向摆动幅度，使焊条摆动幅度不大于2～3 倍焊条直径；层间温度控制：层间温度控制不高于230℃，清除根部焊渣时采用手工碳弧气刨，清除后焊缝应露出金属光泽；施焊过程中严格执行分段、多层、多道的焊接工艺，保证焊接质量。

3.3 焊缝质量标准

门叶施焊过程中，时刻监测焊接变形，在单个焊接部位完成后，对闸门平面度和倾斜度进行检测；焊接结束后，清除干净焊渣、飞溅，并进行自检。检查焊脚尺寸和焊缝外观质量，发现不允许存在的外观缺陷时及时补焊处理。焊缝外观质量检验标准见表2。

表2 焊缝质量标准表

3.4 焊缝缺陷处理

缺陷处理：①外观缺陷：焊接完成后进行外观质量检查，检查发现的气孔、咬边等进行补焊处理，对于表面裂纹进行讨论分析并找出根本原因，制订可靠措施后进行处理，处理时按正式焊接的工艺进行施焊；②内部缺陷：对于无损检测发现的内部缺陷采用碳弧气刨或砂轮磨片将缺陷清除干净并刨成便于焊接的凹槽，不使用电焊和气割的方法清除。同一部位返修不超过2 次，当同一部位返修超过2 次时，组织人员进行讨论和研究，查明原因后，制定可行的返修工艺措施进行返修处理，返修后的焊缝，严格按照焊接工艺进行探伤检查后内部缺陷消除。

焊缝防腐：将需防腐部位的铁锈、氧化皮、油污、焊渣、灰尘、水分等污物清除干净。为保证油漆与金属结构之间的粘附质量，除锈等级达到St3 级，表面粗糙度达到了R40～70 μm。焊缝部位采用3 层油漆防腐，底层采用热喷涂锌，干漆膜厚达到140 μm；中间层采用环氧云铁中间漆，干漆膜厚120 μm；面层采用改性耐磨环氧漆，干漆膜厚80 μm，颜色为深灰色，保证防腐与厂家防腐的要求一致。