浅析大型底轴驱动翻板闸门制作工艺要点

刘进国 浙江江能建设有限公司

1.工程概况

亚运场馆及北支江综合整治项目位于浙江省杭州市富阳区富春江，全长12.5km。该项目包含七个子项，金属结构设备采购、安装及液压启闭机设备安装包含在子项目一上游水闸、船闸工程中。

上游水闸、船闸工程等级为Ⅲ级，水闸为2级建筑物，洪水标准采用20年一遇设计，50年一遇校核。水闸采用3孔设计，每孔净宽60.0m，总宽225.0m，槛顶高程为1.50m，正常蓄水位为5.40m。

2.底轴驱动闸门门叶制作工艺

北支江水闸底轴驱动翻板门门叶单扇宽60.0m，重约112t,考虑门叶的制作难度、运输条件和现场安装，把闸门门叶结构分为7各单元节进行制作，节间采用螺栓连接，现场封焊。

门叶各单元节制作首先在拼装平台上铺设面板并放样，再拼装主梁、边梁、次梁等构件，以二个或三个单元节为一组拼装。

门叶结构各单元节制造工艺流程如下：施工准备→下料→单件拼装、焊接→单件矫正、检查→面板铺设、放样→主梁拼装→次梁、加强板及隔板拼装→边梁拼装→焊接、矫正→检测

2.1 单件制作

按已确定的制作方案，将门叶结构中的纵主梁、边梁、次梁等分解成单个构件，放出焊接收缩量，划线下料，必要时制作1：1的样板。下料时根据门叶尺寸放一定的焊接收缩余量，异形板采用数控切割机进行编程下料，制坡口采用自动行走铣边机制备坡口，对其中不宜采用自动行走铣边机的部分构件用半自动切割机制作坡口。主梁、边梁单件根据尺寸进行拼装并检查，合格后进行焊接，主要是对拼装成的“工”字型、“T”字型梁的焊接，焊缝焊接优先采用埋弧自动焊焊接，焊接过程中设置质量控制点，监视焊接变形及矫正后的尺寸，防止焊接变形积累过大，焊后采用机械矫正或火焰矫正，矫正后复核尺寸，进行门叶的各单元节的拼装。

2.2 门叶各单元节制作

由于门叶整体尺寸大，面板采用钢板拼接布置，在拼装平台上进行面板拼接、放样，相邻单元节面板接缝相互错开300mm以上、避免十字接缝与门叶组装焊缝重合。再进行主梁、次梁、边梁等的拼装，拼装过程中严格控制几何尺寸，并放收缩余量；其中两侧单元节，制作是先对边梁与插拔式水封槽焊接、矫正，对插拔式水封止水面进行加工，在单元节拼装过程中点焊固定在面板上，便与整体组装时两边梁中心距的控制和调整，防止插拔式水封在安装过程中漏水，在门叶整体预组装检查两边梁中心距符合要求后，在进行两侧单元节边梁的焊接。

焊接中控制变形是关键，各单元节焊接采用CO2气体保护电弧焊，焊缝由技术熟练的持证焊工施焊，正面焊接完成后，反面碳弧气刨清根，CO2气体保护电弧焊填充。焊接原则：采用翻身的形式进行施焊，尽量减少立焊，以保障焊接质量。焊缝的焊接顺序以增加门叶的整体钢度、减少焊接变形为主，采用先短后长，分段跳焊等措施，切忌集中施焊，避免应力集中，以防产生裂纹和变形过大，焊接完成后对各单元节进行几何尺寸及焊缝外观检验，并按要求对焊缝做无损检测，并出具检测报告。

2.3 焊接变形的控制措施

为了控制各单元节在焊接过程中产生应力集中和变形过大的情况，造成构件尺寸和形状变化，需从工艺上控制和减少焊接变形。

为了减少焊接变形，先焊收缩变形小的再焊收缩变形大的，并采用多个焊工同时对称施焊、逐步退焊、跳焊、交替焊的方法，安排合理的施焊顺序，选用合理的焊接方法及焊接参数等来减少焊接变形和应力。主梁、边梁、主梁与次梁（或隔板）的立焊焊接尽量做到分段对称。尽可能的采用平焊与立焊，避免仰焊。

3.底轴制作

水闸底轴驱动翻板闸门底轴采用中空结构，底轴采用钢板卷制焊接而成，节间采用套管连接，材质Q355B，加工后板厚80mm，轴承座位置贴5mm不锈钢，底轴与拐臂连接采用抗剪套连接成整体，直径Ø2000mm，长（含拐臂）68.3m，分10节制造。

底轴制造工艺流程如下：施工准备→下料、制坡口→卷板→焊接、检查→退火消除应力→精加工→底轴与轴承座拼装→检测

底轴钢板制作放5m m 加工余量，钢板厚85mm，拼装环缝时，纵缝错开90°，纵向焊缝只允许1条。加工后壁厚偏差+5～-1，外径公差f9，表面粗糙度Ra为1.6μm。

底轴用钢板卷焊成形时，钢板厚、焊接工作量大，为确保质量，重点采取下列措施：

（1）焊前进行焊接工艺性试验，编制焊接工艺指导书。由于板厚85mm，焊接采取焊前预热、焊后保温等措施防止产生裂纹等危害性大的缺陷。

（2）焊接完成后进行退火处理，有效的消除焊接应力。

（3）消除焊接应力后进行底轴管的精加工。

（4）进行底轴管与轴承座的组装。

焊缝内部质量检测，底轴焊缝按一级焊缝要求，进行无损检测及外观检查：

（1）对有延迟裂纹倾向的钢材,无损探伤在焊接完成24小时后进行。

（2）所有焊缝均进行外观检查，经外观检查合格的焊缝，按有关规定进行无损检测和评定。

（3）焊缝发现有不允许的缺陷时，进行分析并找出原因，制订返修工艺后方可返修处理。

（4）焊缝缺陷根据钢材种类选用碳弧气刨或砂轮进行清除，并用砂轮修磨至便于焊接的坡口。返修前要认真检查，如缺陷为裂纹，则应用磁粉或渗透探伤，确认裂纹已经清除，方可返修。

（5）焊缝同一部位的返修次数不宜超过两次。超过两次以上返修时，应查明原因，制定可靠的返修工艺措施，并经单位技术负责人批准，方可返修处理，返修后的焊缝，进行探伤复查。

4.底轴驱动闸门整体预组装

由于闸门整体尺寸大、重量重，总重近700t，整体组装时基础将承受很大载荷，考虑拼装时候基础沉降不均匀，受力点不一致，对确定的翻板门预装场地基础开挖浇筑，浇筑钢筋混凝土基础平台，用于翻板闸门整体组装，为底轴组装提供了良好的基础平台。

预组装顺序：混凝土基础平台的设计与浇筑→底轴连接板定位→底轴、拐臂组装→底轴同轴度及尺寸检测→逐节组拼门叶单元节→检查、验收、解体→防腐→出厂。

首先进行底轴、拐臂组装，再进行门叶结构各单元节与底轴的组装，门叶组装采用水平方式，面板朝上。

（1）对各轴承座地面浇筑基础预埋铁板进行水平测量并找平，各平面在同一水平线上，吊入底轴进行组装。

（2）将底轴各轴承座连接板固定于预埋好的基础支墩底板上，安装时先穿入螺柱，其中利用螺柱和螺母作为调节螺栓，进行调解连接板水平。再吊装各底轴，拧紧所有螺母。拧紧螺母时对称拧紧。经过仔细检查确保每个螺母受力均匀，以底板至轴承中心线尺寸为基准，复测其尺寸是否与图纸相符。

（3）以边侧第一节底轴作为定位节，先行固定、调整，用手拉葫芦、门机和千斤顶相互配合进行底轴的调整，并进行测量，以此顺序进行各底轴的组装，底轴分节处采用钢套管连接，每节底轴就位后，进行节间同轴度≤1mm，整体组装后，测量全长同轴度公差≤3mm。

（4）底轴组装完成后，开始安装拐臂，拐臂与底轴的连接方式为抗剪套，组装用工艺轴连接，测量拐臂与门叶的角度是否符合要求，确认无误后用临时支撑进行固定，测量两拐臂中心距。

5.门叶结构与底轴预组装

门叶单元节组装前对预埋好的基础板进行统一找平，并制作临时支撑架，支撑架高度根据轴承座水平面与门叶接触面的距离进行计算制作，临时支撑架完成后，进行门叶与底轴的整体组装，放出底轴中心线，以底轴中心线为基准，从中心向两边开始各单元节的组装，各单元节间用螺栓连接，门叶各单元节组装完成后，测量门叶中心线至边梁中心线的距，误差控制在0～-1mm内，在对其各几何尺寸逐一进行检查，合格后预装弧板，进行检查及验收，并做好定位装置、标记，便于现场安装。

6.总结

该大型底轴驱动翻板闸门制造及组装工艺复杂，技术要求高，焊接过程中几何尺寸及焊接变形的控制是重点难点，通过对大型底轴驱动翻板闸门的制作过程中工艺优化，该工艺为同类型底轴驱动翻板闸门的制造提供参考。