小浪底电厂孔板洞事故门焊接变形的质量控制（盛国）

摘 要：小浪底电厂孔板洞事故闸门是平板钢闸门，在制造中，焊接难度较大。本文结合该平板钢闸门的技术要求，分析了焊接变形产生的原因，阐述了焊接变形的控制要点及焊接工艺的具体要求。为今后同类产品焊接时的变形控制提供了可借鉴的工程实例。

关键词：平板钢闸门 变形 控制 焊接工艺

Quality of the post-weld deformation of the emergency gates of Flood-releasing　Tunnel of Xiaolangdi Hydropower Station

Xiaolangdi hydropower station,Shengguo

Abstract:The emergency gates of Flood-releasing Tunnel of Xiaolangdi Hydropower Station are steel plate gates. It is difficult to weld in the mill. This paper Analyse the causes of the post-weld deformation, according to its techno-requests, and expound the outlines of controling the post-weld deformation and the idiographic technologic requests.

Key: the steel plate gate；deformation；control；technics

一、概述

小浪底电厂孔板洞事故闸门制造工艺技术要求较高，施焊难度较大。在焊接其它工件时，由于尺寸较小，对整体焊件没有特意采取具体措施来防止变形和裂纹。但对于这种门叶尺寸相对较大的闸门（具体尺寸见表1）在施焊过程中，如果还按照以往的方法施焊，工件易出现弯曲变形，隔板和翼板对接点的点焊容易开裂，不能保证施工图纸尺寸的要求[1]。所以专门制定了适合该闸门的焊接工艺，有效地控制了闸门的焊接变形，提高了产品生产质量，收到了良好的经济效益。

二、焊接技术要求

1.钢闸门的焊接按标书技术要求及《水利水电工程钢闸门制造安装及验收规范》来确保焊接质量符合规定。

2.门叶组装完毕后，由检查人员对整体尺寸、组装质量、破口大小、组装间隙等进行严格认真的检查。如不合格必须按要求进行整改，直至合格为止，这是控制变形的方法之一。

3.闸门检查合格后，要求焊工对整体进行加固。加固长度每400mm左右必须要有一段100mm左右的加固焊（焊角高度不宜超过设计焊角或破口的1/2——1/3），以加固闸门门体的刚度，防止焊接变形的产生。加固焊要求同正式焊一致，不得有裂纹、夹渣、气孔等焊接缺陷。

4.焊材使用时，应按焊接工艺要求进行烘干后使用。焊工应随身携带保温筒，做到随用随取。焊条在保温筒内的存放时间不得超过4h，否则焊条应重新烘烤，重复烘烤次数不得超过两次，防止因处理产生的焊接变形。焊剂烘干需按单位制度要求或使用说明书进行。

5.严格按照焊接规范进行。该闸门材料是16Mn低合金钢，确定焊接参数。（见表2）多层多道焊时，应注意焊道周围的清理工作，层间接头应错开50mm以上，严禁在非焊接部位母材上随意引弧。[2]

6.焊接热输入、焊接速度和焊接层数

焊接热输入太大时会导致热影响区性能下降，尤其是韧性降低。为了尽可能减小这种影响的程度，获得良好性能的焊缝，就必须对焊接热输入加以控制。焊接速度应在焊接热输入允许范围内。焊接层数根据板厚、焊角尺寸、焊条直径来确定，每层厚度应小于6mm。

7.埋弧焊时，对于一、二类焊缝须参照“焊接工艺卡”进行施焊。

8.一、二类焊缝中如有缺陷需修补时，应由合格焊工按有关工艺进行。对于一、二类焊缝，同一位置的返修次数不宜超过两次。超过两次的返修处理，需经总工程师批准，且做出返修工艺和返修记录。

9.图纸技术要求：闸门面板平面度≤4，对角线相对差≤4，扭曲≤3，两主梁中心距±3，两主梁平行度≤3等。

三、焊接变形产生的原因

焊接变形产生的原因最根本是焊接受热或冷却不均匀，焊缝金属的收缩、金相组织的变化及焊件的刚性是产生或影响焊接应力和变形的重要原因。

由以上分析可见，焊接应力变形产生的根源是焊接受热不均，膨胀不自由，因而产生不均匀压缩塑性变形所造成的。这种压缩塑性变形在随后的冷却收缩过程中，如果工件板面较窄，厚度较薄，收缩阻碍较小，就表现为焊缝宽度、长度方向的收缩变形。否则，如果板面较宽，厚度较大，焊缝纵向的冷却收缩受到两侧冷金属的阻碍，就会对冷收缩金属产生拉伸作用，并在工件中残留较大的残余应力。如果焊接结构的刚度较大，焊缝的横向收缩受到较大的限制，则在这些结构中还残留巨大的拘束应力。采用合理的工艺手段，使焊接收缩能自由的释放，或互相抵消，或在焊接过程中消除，这样可使焊接应力变形都较小。[3]

四、焊接变形的控制要点

1.在组装和连接一个结构或组合构件的部件时，以及在焊接加强部件至构件时，焊接顺序应使焊接变形和收缩最小。

2.在焊接过程中，所有焊接的顺序应做到尽可能使焊接进展时所施加热量均衡（注：焊接线能量确定时）。

3.在构件施焊时，焊接走向应从工件相对固定的点开始，向有较大自由位移的点移动。

4．在组装好的构件中，应先焊收缩量较大的接头（即厚板坡口等），后焊接收缩量较小的接头，而且焊接是要尽可能没有或约束力较小为好。

5.闸门的工字型焊接主梁、T型梁或组合件的每个部件（即小组、中组的结构件），应在小组、中组焊接前，事先全部做好拼接、校正好再组对。[4]

五、闸门的焊接工艺

1.闸门的组装完工后进行整体焊接（门体由四节门叶组成）。为了保证门叶尺寸、焊接质量和控制焊接变形，制定了一套焊接工艺方案。下面以中间一节门叶为例，（如图1所示，加以说明 图1略）。

2.此工艺方案要求由四名焊工完成作业任务。要求按图的作业顺序和方向进行施工，由4名焊工采用相同的焊接规范，同时由中心向两侧分段、间隔、对称进行焊接。

3.构件空间位置焊接顺序：先焊立焊；后焊贴脚焊；最后其余焊缝。

六、焊接检验

1.外观检验执行《水利水电工程钢闸门制造安装及验收规范》DL/T5018－94标准及焊接检验通用标准规定。

2.无损检测执行GB3323－87（钢溶化焊接接头射线照相和质量分级）

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