浅谈升卧式平面闸门的制造质量控制

浅谈升卧式平面闸门的制造质量控制

杨崧 郑聪 褚奇

常州市城市防洪工程管理处 江苏常州 213000

摘要：升卧式平面闸门简称升卧门，属于平面闸门的一种，由于运行可靠，管理方便，目前广泛运用于水利工程中。此类闸门对焊接、组拼等质量控制要求比较高。本文详细介绍升卧式平面闸门的制造质量控制措施, 可为同类工程参考。

关键词：升卧式平面闸门；制造；工艺；质量控制

Abstract：Rising horizontal gate is referred to as rising horizontal gate, which belongs to a kind of plane gate.This type of gate requires high quality control for welding and assembly.This paper introduces the manufacturing quality control measures of horizontal plane gate , which can be used as reference for similar projects.

Key words:Elevating horizontal plane gate; manufacture；Installation; The quality control

0 前言

目前，升卧式平面闸门在水利工程中运用较为广泛，相关技术也比较成熟^[1]。此类闸门吸取了直升式平板闸门和弧形闸门的优点，在轨道上做弧形运动^[2]，所以对焊接、加工等质量控制要求比较高，因此，本文通过介绍升卧式平面闸门的制造质量控制措施, 对同类闸门的制造质量及工艺控制具有一定的指导意义。

1 闸门制造工艺及控制

1.1总工艺流程及质量控制点

闸门制造时主要质量控制点:原材料采购与检验、下料、整体组装、焊接、预组装、整体机加工、外购外协件的控制。

1.2 关键工艺

平面定轮闸门制造的关键工艺为必须保证主轮的转动灵活及工作踏面的平面度、水封的止水效果以及闸门的焊接质量。

首先是定轮，平面定轮闸门门叶制造的关键之一是控制定轮轴孔的几何尺寸

和形位误差并提高工效，定轮组则是该闸门的特殊部件，除（铸）锻造、热处理外，控制定轮外圆和轴孔圆度及尺寸精度，控制轴承的轴向位置，则是保证定轮与闸门组装后，所有主轮工作踏面的平面度不超过0.5mm且转动灵活的关键工艺。其次是水封，水封的质量直接影响着该闸门的止水效果。为此，应该购质量与性能优良的水封装置，还应严格控制水封座面的平面度。若需加工，水封座板下料工艺考虑加厚2～3mm，在闸门焊接校形后用平面铣床及水准仪配合铣至图纸尺寸，加工后的水封座面平面度不超过0.5mm。接下来是焊接，为保证闸门的使用全安可靠性，并使闸门在焊接时不因不均匀受热而产生扭曲变形现象，闸门在焊接前，应制定合理的焊接工艺计划，焊接时选用与母材相匹配的焊材，焊缝的分类严格按照GB5018-94规范中的规定划分焊缝类别，对于一、二类焊缝用超声波检查是否有不允许的内部缺陷。最后是测量，测量仪器的精度直接影响着设备的制造质量，闸门制造精度要求高，因此选用先进的高质量测量仪器设备，并按有关规定定期检验及保养，保证良好的状态投入生产。

2 主要部件制作

2.1 主梁、边梁、隔板

门叶的主横梁为T型梁、工字梁结构，制造时腹板先进行刨边至工艺坡口，再和翼板组装焊接，考虑到主横梁面积较大，采用卧式组装，组装时采用装配模。T型结构的隔板，亦采用船形位置焊接，拼装方式与主梁相同。对分段有节间连接铰制螺栓连接的单构件，构件下料后，校平。承压板两件相叠周边点焊，划出边接孔线，先钻孔，绞制孔孔径放小4mm钻出。用螺栓上紧固定，因组装会损伤边接螺栓，所以需备2份，一份用于组装，另一份高强度螺栓用于工地安装。主梁、边梁、隔板经焊接后，产生侧向弯曲翼缘板伞状角变形，用油压机进行调直处理，用翼缘板矫正机矫平角变形。从下料开始到部件的组装、焊接、划线、加工，每一道工序都需进行跟踪检验，并做好完整的原始记录和检测报告。每一道工序的转移，必须由质检签发合格转移证，杜绝不合格部件转移到下道工序。

2.2 定轮组的制造

首先，定轮毛坯铸造后，并经退火处理以消除内应力，化学成分及机械性能满足要求后，用车床粗车外圆，内孔及两端面，留精车余量。对粗车后的定轮通过淡火或回火进行调质处理，经改善构件内部组织，提高塑性和韧性，淬火硬度及深度达到规定要求后，再精车外圆、内孔及两端面，并对内孔进行滚压。其次，轴的材料为锻件，材料采购时采用调质正火钢，入库经检验合格后用车床精加工，并预留磨削及镀铬余量。精加工后，检查相关尺寸及机加工表面粗糙度，合格后进行电镀处理，电镀分二层，底层为乳白铬，上层为硬铬，电镀完成后，检查表面硬度、覆盖层厚度及外观质量。最后，轴承选用摩擦系数小、性能优良的轴承。采购时选择信誉度高的厂家供货，并提供产品合格证、材质证书等质量证明文件。

2.3 定轮组的组装

为保证定轮组连接的可靠性，轴与轴承、轴承与定轮的装配通常为过渡配合（微有过盈）。工序如下：（1）准备：装备前将装配平台及门叶轮孔清理干净，清洗式件上的油污，消除毛刺；（2）装配轴承与定轮：将工件吊与组装平台，在轴承上加垫木保护，用500t压力机将轴承轻缓压入轮内，并注黄油保护；（3）组装密封及端盖：将密封圈置与端盖凹槽内，与定轮组装，孔位调正，拧紧紧固件；（4）与门叶装配：待门叶轮轴孔镗铣完，将组装好的定轮及挡圈吊入边梁箱形梁内，同时平行将轴吊起，用自制的穿轴工装固定，用千斤顶将轴平缓顶入轮孔，将定轮装配与门叶上；（5）检查：用水准仪测量各定轮的共面度，倾斜度及与水封座板的平行度，符合设计要求；试运转主轮，应转动灵活，无卡滞现象；（6）紧固：检查合格后，用轴卡板将定轮固定在门叶上，注油后上紧油杯。

2.4门叶其他部件的制造

轮轴、轮子及轴套用车床车制，轴镀铬后焊在轮架上，门叶侧轮单件制造后，进入总装状态。反向支承单件制造后，进入总装状态。吊耳和补强板焊接后，进入总装状态。吊轴及连接轴机加工镀铬后，进入总装状态。

2.5 门叶组装

（1）在钢性平台上组装门叶，门叶要在闸孔内转动，故门叶宽度要略小于闸孔净宽^[3]。为保证闸门的整体制造质量,闸门组装时采用整体组装、焊接校正检验合格队腐后运输至施工现场；（2）铺设面板，将门叶面板铺放在平台一，进行门叶面板的调平处理：用水平仪检测各部位装配线的不平度。如有局部不平点，用压具和拉紧器拉平，直至消除，使面板的不平度≤1.5mm；（3）投划装配线，按施工图样在面板上划出各部件的装配线、控制线、中心十字线，同时把十字线投划线到钢板边缘的断面上，并打上样冲眼，作为门叶正面划线的依据；（4）予放焊接收缩余量，装配线根据门叶隔板的位置及数量，放出门叶整体焊接的收缩余量，并将整体收缩余量分解至各个部位；（5）检查装配线，由质检部对划出的装配线进行检查，内容包括：上下边距、左右边距、行距、对角线差、面板扭曲等项目。打上样冲眼以便于组装；（6）组装顺序，为消除或减小应力，组装时应遵循由中间向外侧的组装顺序：先将门叶的主横梁定位于面板上，以此为界沿纵向方向分上下两个工作面同时进行组装，组装顺序依次为：

主 梁 隔板 边梁 锁定板 筋板 吊耳板。

2.6主要部件组装控制措施

（1）对于主横梁，按面板上已划好的定位线吊立主梁，将腹板调整到垂直位置，可用吊线锤的方法进行调整。合格后，点焊配有花篮螺丝的监时支撑，用以调节主梁的垂直。点焊压码调整前翼缘与面板之间的间隙，使其不超过1mm，同时调整前翼板边缘线与在面板上投放的装配线重合^[4]；（2）对于底梁，将调直合格的底梁按定好的线位放上，用大压码压紧间隙，并调整直线度与装配线重合；（3）对于隔板，根据面板上的装配线，在相邻主梁腹板上放出拼对隔板的位置线，吊立隔板并进行调整，要求隔板与面板、隔板与主梁腹板必须垂直，用吊线锤及大角尺检查；间隙超过1mm的部位用拉码调节，使所用拼对间隙不大于1mm，用塞尺检查。组装隔板时应注意同一横断面上的隔板要在同一直线上，不能产生错位^[5]；

（4）对于边梁，将两边梁吊装就位，调整几何位置、垂直度，边梁腹板与主梁腹板顶紧，后翼缘与主梁的后翼缘对齐，调整间隙符合要求，点焊牢固；（5）对于吊耳板，吊耳板组装前单块划出镗孔十字线，与门叶组装时，十字线与面板上的控制线重合，调整间隙与垂直度，按施工图纸严格控制吊耳孔间距，点焊牢固。

2.7质量检查

门叶拼装完毕，交给焊接工序之前要进行质量检查，检查的主要项目有：主梁后翼缘中心线的平行度及间隙，其误差不超过2mm；主梁后翼缘中心线与两边梁后翼缘中心线交点的对角线长度不大于2mm；门叶扭曲不超过2mm；两边梁的间距误差不大于2mm；隔板的位置、间距、平直度、垂直度等符合要求；所有拼对部位的间隙符合要求。

2.8 门叶焊接

首先是制定合理的焊接工艺，门叶焊接是本门质量控制的关键，该门焊接特点有四：一是焊缝基本上是角焊缝；二是焊缝多，焊接量大；三是焊缝集中；四是多名焊工同时焊接，热量集中。所有这些，势必会引起焊接应力及焊接变形。焊接工艺内容包括：焊接规范、焊接顺序、焊工人数、焊接方法等。其次是焊前加固，在开焊前，由合格焊工对门叶各部位进行定位焊，定位焊长度150mm，间距200～300之间，厚度5～8mm且不得超过该焊缝焊高的1/2，引弧和息弧点均应在破口内。焊接由偶数名焊工对称施焊，遵循由中间向两边扩散的原则。焊工采用统一的焊接规范，控制对称位置的焊接线能量基本相同。焊接顺序原则上采用扩散焊法先立焊后平焊，为减小焊接变形应先焊靠后翼板方向的平焊。接下来是焊接顺序，一是焊接靠后翼板方向的仰焊、平焊；二是焊接主梁腹板与边梁腹板的组合焊缝，使门叶形成框架结构，能较好的抵御门叶整体焊接变形；三是焊主梁后翼缘与边梁后翼缘的对接缝；四是焊纵隔板与主梁腹板的角焊缝；五是焊主梁前翼缘与面板的角焊缝；六是焊次梁与面板的角焊缝和纵隔板的角焊缝；七是焊吊耳部位的焊缝；八是以隔板及不梁中心线为界，将门叶划分为几个对称焊接区域，布置偶数名焊工按上述原则同时对称施焊。以上焊缝均采用手工焊。焊缝均采用多层多道焊，每层厚度不大于5mm，以避免焊接应力集中，造成较大的焊接变形。最后是焊缝的质量检验，必须按DL/T5018-94规范4.4款的要求，检查各焊缝的外观，合格后按规定的焊缝内在质量无损检测比例，用CTS-23型超声波探伤仪进行无损检测；同时要求由Ⅱ级以上无损检测人员做好超声波探伤报告，作为质量放定和评优的依据。

3 防腐

防腐是一个重要环节，钢结构防腐通常采用喷锌防腐，喷锌防腐施工工艺流程：半成品检测→除锈→检查→喷锌防腐→检测→整修→包装→运输。防腐工作完成后，成品严加保护，为防止损坏，成品进行包装，包装材料采用塑料薄膜包裹、外层用草绳紧密缠绕。

4 结语

升卧式平面闸门由于其自身优点和特性，它在水利工程中已经广泛使用。通过论述制造质量控制措施, 对同类闸门的制造质量及工艺控制具有一定的参考和思路。

参考文献：

2. 上海勘测设计研究院机电分院.大型升卧式平面钢闸门设计[R].2004.

3. 贾剑峰，胡冬妮. 升卧式闸门在城区河道水闸中的应用[J].水利水电工程设计，2009,28（4）：38-39.

4. 汪峥.升卧式平面钢闸门在旱闸中的应用[J].水利科技，2005.

5. DL/T5019-2004.水利水电工程钢闸门制造、安装及验收规范[S] .

6. GB/T14173-2008.水利水电工程钢闸门制造安装及验收规范[S] .

作者简介：杨崧（1980-），男，硕士，工程师，主要从事水利工程运行管理工作。