浅谈船闸人字门门叶组装与焊接施工技术

浅谈船闸人字门门叶组装与焊接施工技术

郑衍智

中国葛洲坝集团第一工程有限公司湖北省宜昌市443002

【摘要】简要介绍了三峡永久船闸人字门门叶组装与焊接安装施工的流程，三峡永久船闸人字门安装施工具有典型性，其施工经验可为今后国内外船闸人字门安装施工提供参考。

【关键词】船闸；人字门；背拉杆；焊接；调试

0引言

三峡永久船闸人字门具有结构尺寸大、质量大、挡水高度大，安装精度和焊接质量要求高的总体特点。从拼焊的角度来看，有3个特点：一是门叶的平面尺寸大而厚度小，属薄壁型焊接结构，焊接变形控制难度大；二是单扇门叶由多节拼焊而成，拼焊截面多，焊接工程量大，影响焊接质量因素多，对焊接工艺实施过程控制要求严格；三是门叶为悬挂式薄板结构，变形自由度大，在保证焊缝质量，减少焊接变形的同时，应努力将门叶的焊接应力降到最低，以减少门叶因长久运行而导致过大的时效变形。根据上述特点和质量要求，人字门安装拼焊在与闸室中心成12°夹角位置，采取拼装一节、加固一节、焊接一节的方式进行，使每一拼焊断面上的焊缝在上节门叶处于无强制的自由状态下焊接，同时依据焊接工艺评定，根据以往焊接经验确定的焊接程序、预防焊接变形措施和焊缝预热、焊后消除应力等具体焊接工艺，以确保人字门安装质量。门叶组装、焊接完成后，进行门体附件及启闭机系统安装。

1门叶组装前准备

人字门第1节门叶吊装前应具备以下条件：

（1）人字门安装前，根据结构特点及其质量要求编制焊接工艺规程，对1，2类焊缝的焊接工艺，按DL/T5018-2004规范进行焊接工艺评定。

（2）用于测量控制的基准线和基准点布置合理准确，对闸门安装后将被覆盖的点线，采用四边形法将其平移到合适的位置进行保护。

（3）底枢底座、蘑菇头安装并回填砼，二期砼养护达到设计强度。

（4）在人字门分节位置，已经预埋了锚板，该锚板的作用是为人字门门叶在安装时加固，并在闸室底部布置2根支撑钢梁，在钢梁上布置4个320t的液压千斤顶，根据理论位置调整千斤顶顶面高程。

（5）对门叶焊缝进行清扫、打磨。标记出门叶的中心线、底主梁腹板中心线。

（6）在厂家的指导下，现场安装底枢润滑装置。

（7）将蘑菇头清扫干净，并涂上专用润滑油脂。

2门叶安装控制

图1人字门垂直度控制测量示意图

门轴线与闸墙边线的夹角为12°。在门叶底节底部、门叶中心线两边各3.6m处的门叶支承点设置钢梁支撑，在钢梁上布置4个320t液压千斤顶，用液压千斤顶将底主梁调平。采用400t汽车式起重机将第1节闸门门叶吊入闸室，落放在4个千斤顶支点上，保证4个支点的水平和高程。在门叶吊装到蘑菇头与顶盖距离约500mm时停住，采用钢尺测量顶盖与蘑菇头之间的间隙，保证间隙均匀后，缓慢落入蘑菇头上。防止冲击破坏底枢自润滑轴瓦门叶吊入闸室后，调整液压千斤顶，并在门轴柱、斜接柱端板的中心线和门叶下游侧、面板中心等合适位置处布置吊线锤，利用门轴柱和斜接柱端板上下的中心线，测量垂线到中心线的正向垂直距离和垂线到中心线的侧向垂直距离，保证端板上下中心线的相应两个方向的垂直距离数值差在规范范围内，以控制门叶的两个方向的垂直度（测量方法见图1），利用面板和门叶下游侧的吊线锤进行辅助控制。用水平仪、吊线锤控制门叶的安装高程、水平、垂直度。然后采用加工的锲子板打紧、垫实支撑钢梁与门叶承重板间间隙。第1节门叶是安装的基础，经调整并严格检查合格后，在门叶面板上焊接搭接板。利用168mm的钢管将门叶与闸墙上预埋的锚板焊接。搭接板焊接在面板上，必须严格按照工艺规程进行，上、下翼板上严禁搭焊。第1节门叶加固牢靠，保证稳定性。

在第1节门叶上焊接导向板，然后采用400t汽车吊吊装第2节门叶，用千斤顶、拉紧器调整门叶位置，首先使上、下2节门叶的门轴柱、斜接柱端板中心线和门叶的中心线重合，然后在这3处挂线锤，调整门叶的垂直度（具体如图3所示）。调整时不用预留焊接反变形，而通过焊接监控和焊接顺序，可以控制门叶的焊接变形在允许的规范内。门叶的几何位置调整好后，进行压缝。压缝采用千斤顶、拉紧器、压码进行。压缝的顺序为门轴柱、斜接柱端板接缝※门叶面板和下游翼缘板接缝※内部隔板压缝。压缝方向由中间向两边分，压缝过程中，压码焊接时，对需要预热的焊缝，根据焊接工艺要求采用烘枪进行预热。压码切割时，为防止损伤母材，严禁用榔头敲掉压码。压缝完成后，按照技术要求，全面检测记录各项尺寸，符合要求后进行定位焊，定位焊应与正式焊接工艺相同，定位焊焊缝长度为100mm左右，间距为500mm左右，焊缝厚度为6～8mm。定位焊焊接完成后，检测所有尺寸，符合要求后，在门叶焊缝合适位置用样冲划出在焊接过程中监控的焊接控制点，然后转序焊接施工人员。焊接完成后，采用同样的方法依次组装其余门叶。在组装顶节门叶时，应注意检测控制门叶与启闭机连接的轴孔中心线的垂直度，使之不大于1/2000。门叶在安装过程中，每节门叶拼装后，必须检测门叶扭曲、对角线差、门叶累计高度及门叶倾斜度等。门叶倾斜测量以端柱端板中心线为基准，采用吊线锤方法测量。门叶水平控制以底梁中心为基准点进行控制。

3门叶焊接

人字门门叶组装合格，并经监理确认，由质检人员签发焊接转序单后，才能进行人字门的焊接。在焊接过程中，由焊接工程师进行焊接过程监控，根据焊接变形情况，随时调整焊接顺序。人字门安装焊缝分为以下3类：

（1）一类焊缝。推力隔板与端板的角焊缝、推力隔板与主梁腹板的角焊缝、竖隔板翼缘对接焊缝、背拉杆对接焊缝、背拉杆座板与节点板的连接角焊缝。

（2）二类焊缝。面板对接焊缝、竖向隔板与主梁腹板连接的角焊缝、竖隔板和垂直梁与面板的组合焊缝、端板的对接焊缝、主梁上翼缘与面板的组合焊缝。

（3）三类焊缝。不属一、二类的其他焊缝。焊接应注意以下规定：

（1）凡钢板厚度大于30mm的一、二类焊缝的焊接，根据工艺要求采用红外线加热片预热，焊后缓冷，装配定位焊时也要预热，预热温度要比正式焊缝预热温度高30℃以上。当焊缝两侧板厚不同时，预热温度按厚板确定。

（2）板厚大于36mm的焊接，焊后应立即采用红外线加热装置进行消除应力热处理。如有要求，采用专用仪器测量应力消除效果，并将结果报告监理。

（3）门轴柱、斜接柱端板施焊后，应将填注环氧填料的一面磨平，以便调整并防止注入填料时发生阻塞。

4总结

三峡永久船闸第4～第6闸首人字门由三七八联营体中标，并按照以上工艺进行安装，目前已经运行将近4年，运行状况良好，实践证明该安装工艺是成功的、可行的。

参考文献：

[1]史美堂.金属材料及热处理[M].上海：上海科学技术出版社，1990.

[2]DieterRadaj.焊接热效应———温度场、残余应力及变形[M].熊第京，译.北京：机械工业出版社，2007.