水电站金属结构闸门安装焊接技术研究

侯 明

（中国水利水电夹江水工机械有限公司，乐山 614100）

水电站金属结构闸门结构尺寸和自重较大，且安装难度较大，通常选择在工厂内完成单体构件的分块制作和试拼装，再在施工现场完成安装[1]。在闸门安装作业中，焊接技术的选用至关重要。焊接质量的好坏直接影响水电站的运行安全，需要严格按照技术规范进行焊接作业，加强焊接作业管理与质量控制，有序完成闸门安装工程，防止发生质量事故，以保证水电站金属结构闸门安装质量。

1 金属结构安装焊接的准备措施

水电站金属结构闸门安装作业前，需要详细掌握对焊接作业质量控制的要求，科学制定焊接作业技术方案，做好焊接设备、焊接材料等准备工作，并完善焊接作业管理制度，加强焊接人员培训与管理[2]。

1.1 需要掌握焊接技术要求，加强焊接工艺管理

不同工程对焊接技术的要求存在一定差异，需要结合具体的工程要求合理调整焊接工艺[3]。比如，有的工程埋件焊接工作量较少，可采用手工焊接方式，采用二氧化碳气体保护焊来减少焊接变形，采用火焰和机械相结合的方法对焊缝收缩引起的弯曲进行处理等。在焊接作业前，应结合工程实际情况制定焊接工艺处理方案，充分分析闸门使用条件、结构特点、施工环境以及焊接母材性质等，并审查评定焊接工艺，编制焊接工艺指导书。焊接工艺包括焊接准备、焊接作业及焊后验收等环节。相关人员需要明确各环节的工作流程，在准备阶段科学选择焊接方式，明确焊接作业的流程、参数等，并确定焊后检查验收的方式和标准等，同时在此基础上做好技术交流，科学指导与提升焊接人员的业务水平。

1.2 合理选择焊接材料和设备

焊接材料选用需要结合工程实际需求，监督管理材料采购、验收、使用的全过程，选择质量有保障的材料供应商，并做好焊接材料的检测验收[4]。需要严格管理焊接材料，充分保证焊接材料的质量。比如，焊丝表面不得存在油污或铁锈，需对焊条、焊剂进行烘焙操作，设置专人看护，避免出现受热不均匀等问题，焊条烘干后在恒温箱中保存等。使用焊接材料前，需要确保焊接材料合格后方可使用。焊接设备的选用同样如此。焊接设备要科学选购，如根据焊接木材选择适合的焊接电源线。另外，需要定期检查焊机等设备，如焊接设备接头是否牢固、自动焊机各部件调节是否灵活等。相关人员需要认真组织设备调试工作，做好焊接设备的常规保养和故障检修，确保设备状态正常，及时排除故障隐患。在施焊作业前，需要确保焊接设备工作状态良好，不存在质量隐患。

1.3 加强焊接作业管理

在焊接作业前，应根据相关标准和通用原则建立完善的焊接作业管理制度，整理细化焊接作业工艺指导书等文件，为焊接作业的规范开展提供可靠依据[5]。要加强人员培训与管理，对焊接人员做好岗前培训，确保上岗人员持有相应的职业资格证书，掌握水电站金属结构闸门安装工艺流程与要点，确保焊接人员的理论知识水平与实践操作能力符合岗位工作要求。比如，焊接作业前需要清理钢板表面，清除闸门表面的油污、氧化皮以及锈蚀等。安装闸门构件时，应保持高低平整和间隙均匀。

1.4 做好焊接环境监控

水电站金属结构闸门安装一般是在水电站现场进行露天作业，施工环境较为恶劣。安装现场的环境条件对焊接质量具有不容忽视的影响，因此需要了解天气环境的变化情况，与气象部门建立密切联系，实时监控现场环境条件，确保现场环境满足焊接作业要求[6]。如果需要面对雨雪天等恶劣天气，为了保证焊接作业质量，应提前采取必要的防护措施。当环境温度过低时，应对焊接材料进行预热。风力过大时，应在现场搭建防风设施。通过这些措施来消除环境因素的干扰，避免焊接作业受到恶劣气候的影响。

2 焊接作业过程中的技术措施

在水电站金属结构闸门安装焊接作业过程中，应严格按照焊接作业工艺方案进行规范作业，做好安装与焊接作业的衔接搭配，在保证安装焊接质量的前提下提高作业效率。

2.1 焊接作业常规做法

钢板材料经过长期存放表面可能出现腐蚀现象，或在加工过程中被油污、气割后发生氧化，需要在焊接前检查坡口间隙和两侧，待清除铁锈、割渣、油污等后再进行施焊[7]。焊接时，通常先焊接拘束力较大、变形控制严格的焊缝。焊接长焊缝时，可在焊缝两侧加钢板相同材质的引出板。局部组装缝隙大于8 mm时，可在坡口按焊缝工艺进行堆焊，不能填充金属材料。定位焊使用的焊条与焊缝相同，以确保闸门组装间隙均匀和高低平整。

为了减少焊接变形，门叶采用对称焊接，过长焊缝采用分段退步焊。焊脚超过6 mm时，可采用多层多道焊接方式。最后一层使用摆动焊，避免发生条沟现象。焊缝焊接作业后，需要焊工先自检来清除焊渣、飞溅，再检查焊缝外观。同一部位返工次数最多两次，两次以上时需查明原因，重新制定返工工艺，并由技术负责人审核批准。每个构件焊接作业需要认真做好焊前、焊后的形位尺寸记录。

2.2 安装流程与焊接技术

水电站金属结构闸门安装需要将厂内预拼合格的闸门分节、分块拆分后运输到施工现场，然后使用大型吊车安装。闸门结构尺寸和自重较大，需要在现场分块制作并拼装。安装时，需先将支臂等吊入孔内，使用卷扬机、滑车组等对闸门门叶、支臂等进行安装[8]。安装工序为先安装预埋件，再安装支铰支座，然后组装支臂，拼装门叶，并进行焊接处理。完成防腐处理和水封安装后，进行闸门、启闭机联动试验。

支臂组装需要找出组装件中心线，确定吊点位置。考虑到施工现场环境空间有限，通常采用左、右支臂分别组装。使用起吊设备提起对正后，拧好螺栓进行焊接。如果施工场地允许，可以整体吊装闸门，否则需采用拼装方法。拼装过程中，在第一节门叶起吊落入底坎且调整完成后，使用临时钢支撑加固后与支臂连接，再吊入第二节门叶，对两节门叶对接缝进行点焊后与支臂连接。支铰座基础混凝土达到设计强度后进行支臂安装，对支臂纵杆对接角焊缝施焊，再对连接板与抗剪板间角焊缝施焊，最后由下而上、由中向外对门体施焊。

闸门安装现场拼接焊缝全部属于定位焊，存在较大的焊接作业难度，需要规范开展焊接操作，控制安装定位精度和焊接变形，保证闸门安装的焊接质量。闸门安装焊缝中的一类焊缝主要是边梁腹板与翼缘板对接焊缝等，二类焊缝主要是门叶面板对接焊缝等，需要根据焊缝级别采取相应的质量控制措施。闸门焊接可使用直流焊机。焊接作业前，烘干焊条并保温存放。焊接作业时，先焊接边梁腹板对接焊缝，然后是翼缘板对接焊缝和面板对接焊缝。考虑到闸门面板较宽，不得使用直通焊，建议用不同方向短焊缝来减少焊接变形。采用分中逐步退焊法或交替焊法，不得采用从边缘向中间的顺序施焊。焊缝反面应使用炭弧气刨清根后封底，对止水橡皮安装处焊缝进行磨平处理。在焊接作业过程中，需要全程监测门叶变形情况，合理调整施焊顺序，以免焊接变形过大。

在水电站金属结构闸门安装焊接过程中，一定要重视闸门结构尺寸收缩和变形量的有效控制。在闸门单体构件焊接和整体拼装焊接中，拼装与焊接质量会对闸门结构尺寸变形造成直接影响。焊接工艺选择不当或焊接操作不规范都会影响闸门安装质量，因此需要在焊接作业过程中加强监管，跟踪指导焊接人员的施工行为，确保焊接材料和焊接设备的正确使用，检查和指导焊接工艺参数，跟踪监管焊接工艺过程，检查和清理焊缝外观。相关人员需要及时发现焊接作业过程中存在的问题，及时采取措施进行补救，避免因焊接作业不科学、不规范而导致质量事故和返修。

3 焊接作业后的检验措施

焊接作业后的检验措施具有保障焊接质量的重要作用。检验工作水平直接关系焊接作业质量，需要严格按照相关规范做好焊接作业的检验工作。水电站金属结构闸门安装过程中的焊接作业质量检验，要求检验人员具备高超的业务能力和丰富的操作经验，监管焊接作业实施状况，整体把握好技术状况，及时发现焊接质量不合格问题，并提出不合格焊缝的处理意见。

在水电站金属结构闸门安装过程中，需要在每个焊接工序后检验焊接质量，确保焊接质量合格后方可进入下一工序。闸门焊缝按照《水利水电工程钢闸门制造、安装及验收规范》分为一类焊缝、二类焊缝和三类焊缝。一类焊缝包括坡口焊缝、腹板与翼缘板对接焊缝、主梁与边梁腹板组合焊缝等；二类焊缝包括面板对接焊缝、翼缘板与腹板组合焊缝、主梁与纵梁腹板组合焊缝等；三类焊缝为一、二类焊缝外的其他焊缝。不同级别焊缝的检验标准存在一定差异，采用的检测方法也有所不同。一类焊缝和二类焊缝需要采用超声波探伤，抽检长度分别为50%和30%，板厚在32 mm以上时抽检长度分别为100%和50%。焊缝局部无损探伤发现缺陷时，需要补充检查延伸方向。若补充检查发生问题，应检查全部焊缝。

为了保证焊缝检测质量，要求探伤人员经过专业培训，持有Ⅱ级及以上资格证书。通过焊缝外观检测和无损检测，确保焊接质量满足相关标准规范要求。通常通过外观检查来初步检验焊接质量，观察焊缝表面是否存在裂纹、夹渣等现象，以及对接焊缝咬边是否过大。外观检查无误后，使用超声探伤进行检验。如果通过超声波检测发现可疑波形，需要明确质量缺陷部位及原因，并给出质量缺陷的处理意见。当超声波检测无法准确判断时，需要使用射线探伤进行进一步确定。在焊后检验过程中，需要严格控制焊缝外观检查和无损检测工作，详细记录检查和检测数据，为焊缝修补工作提供指导依据。如果焊接作业引发焊接变形问题，应采取有效措施进行矫正，一般建议使用火焰矫正的方法。需要注意，必须注意焊接变形矫正对焊缝的影响，避免因矫正操作引发焊缝质量缺陷。焊缝检验合格后，需要对焊缝及两侧表面进行除锈处理，清理干净焊缝及周边的焊渣、氧化皮等附着物。人工除锈后再次检查外观，检查合格后对焊缝喷防腐，保证焊缝处的金属涂层厚度达到设计要求且均匀分布，避免存在夹杂物、裂纹、孔洞以及起皮等缺陷。

4 结语

焊接作业质量在很大程度上决定了闸门安装的整体水平。焊接质量缺陷会直接影响闸门的使用性能与寿命，可能引发严重的质量事故。在水电站金属结构闸门安装过程中，需要采取科学、合理的焊接技术，规范焊接作业操作行为，严格按照质量保证体系标准加强焊接作业的质量控制。在闸门安装焊接作业过程中，应认真做好焊接作业前的准备工作，规范开展焊接作业中的技术措施，并严格执行焊接作业后的检验措施，真正做到打基础、抓过程、保结果，从而提升闸门安装焊接的质量控制能力，保证水电站金属结构闸门的安装质量。