平面鋼閘門焊接變形的控制

【摘要】通過平面鋼閘門焊接變形進(jìn)行分析，我們專門制訂了焊接工藝設(shè)計(jì)。對閘門的一、二類焊縫編制了“主控項(xiàng)目”焊接工藝卡，有效地控制了閘門的焊接變形，提高了產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】閘門；技術(shù)要求；變形產(chǎn)生的原因；控制要點(diǎn)；焊接工藝；檢驗(yàn)

1. 引言

平面鋼閘門結(jié)構(gòu)生產(chǎn)制造工作，質(zhì)量的控制貫穿整個(gè)工作的全過程，作者認(rèn)為門葉焊接是閘門焊接的關(guān)鍵，門葉的焊接變形控制必須得到有效控制。如果焊前不充分交底和焊接把關(guān)，焊后會產(chǎn)生較大的焊接變形，甚至使變形無法修復(fù)而造成構(gòu)件報(bào)廢，所以，我們專門制訂了焊接工藝設(shè)計(jì)。對閘門的一、二類焊縫編制了“主控項(xiàng)目”焊接工藝卡，要求參加閘門焊接的合格焊工嚴(yán)格遵循工藝紀(jì)律及各項(xiàng)技術(shù)要求，有效地控制了閘門的焊接變形，提高了產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量，收到了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

2. 閘門的技術(shù)要求

2.1鋼閘門的焊接，除按標(biāo)書技術(shù)要求及水利水電工程鋼閘門制造安裝及驗(yàn)收規(guī)范來確保焊接質(zhì)量符合規(guī)定外，焊接變形則是控制整體制造的首要問題。

2.2門葉整體拼裝組對時(shí)，各部位間隙要嚴(yán)格控制。如：主梁與面板，主梁腹板、翼板與隔板，主梁與邊梁之間等結(jié)合部位要頂緊裝配，各組合面的局部間隙均不大于1mm，嚴(yán)禁強(qiáng)行組裝。

2.3整體閘門制作若分節(jié)，按制造結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工藝要求，整體拼裝后為保證整體閘門門葉的焊接要求，在各節(jié)連接部位之間，每隔500mm左右要有臨時(shí)加強(qiáng)肋板，以加強(qiáng)閘門門體的剛度。

2.4門葉組裝完畢后，由檢查人員對整體尺寸、組裝質(zhì)量、坡口大小、組合間隙等進(jìn)行嚴(yán)格認(rèn)真的檢查。如不合格必須按要求進(jìn)行整改，直至合格為止。

2.5閘門檢查合格后，由合格焊工對閘門進(jìn)行整體加固。每300mm左右加固長度必須要有一段長100mm左右的加固焊（焊腳高度不宜超過設(shè)計(jì)焊腳或坡口的1/2～1/3）。加固焊要求同正式焊要求一致，不得有裂紋、夾渣、氣孔等焊接缺陷。

2.6焊材使用時(shí)，應(yīng)按焊接工藝設(shè)計(jì)要求進(jìn)行烘焙后使用。焊工應(yīng)隨身攜帶焊條保溫筒，做到隨用隨取。焊條在保溫筒內(nèi)的存放時(shí)間不得超過4h，否則焊材應(yīng)重新烘焙，重復(fù)烘焙次數(shù)不得超過2次。焊劑烘干需按單位制度要求或使用說明書進(jìn)行。焊接參數(shù)見表1。

2.7當(dāng)局部組裝間隙超過5mm時(shí)，且長度不大于焊縫全長的15%，允許堆焊處理。堆焊時(shí)嚴(yán)禁填充異物且堆焊后進(jìn)行修復(fù)直至達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

2.8嚴(yán)格按照焊接規(guī)范執(zhí)行，具體焊接參數(shù)見表1。多層多道焊時(shí)，應(yīng)注意焊道周圍的清理工作，層間接頭應(yīng)錯(cuò)開50mm以上，嚴(yán)禁在非焊接部位的母材上隨意引弧。

2.9焊接熱輸入、焊接速度和焊接層數(shù)。焊接熱輸入太大時(shí)，會導(dǎo)致熱影響區(qū)性能下降、尤其是韌性降低，為了盡可能減小這種影響的程度，獲得良好性能的焊縫和成型，就必須對焊接熱輸入加以控制。焊接速度應(yīng)在焊接熱輸入允許范圍內(nèi)。焊接層數(shù)根據(jù)板厚、焊腳尺寸、焊條直徑來確定，每層厚度應(yīng)小于6mm。

2.10在埋弧焊時(shí)，對于一、二類焊縫必須參照“焊接工藝卡”進(jìn)行施焊。

2.11埋弧焊拼板、T型梁船位焊接，焊縫的引弧、熄弧處應(yīng)加引弧或熄弧板，一般應(yīng)在端部50mm處施加。

2.12儀表、機(jī)械、焊機(jī)等應(yīng)工作正常。焊絲不得有小角度彎曲，焊絲和工件表面不得有油、水、銹等污物。

2.13一、二類焊縫中如有缺陷需修補(bǔ)時(shí)，應(yīng)由持有效期內(nèi)的合格焊工按有關(guān)工藝進(jìn)行。對于一、二類焊縫，同一位置的返修次數(shù)不宜超過2次。超過2次的返修處理，需經(jīng)總工程師批準(zhǔn)，且做出返修工藝和返修記錄。

3. 焊接變形產(chǎn)生的原因

焊接變形產(chǎn)生的最根本原因是焊件受熱或冷卻不均勻，焊縫金屬的收縮、金相組織的變化及焊件的剛性是產(chǎn)生或影響焊接應(yīng)力和變形的重要原因。由以上分析可見，焊接應(yīng)力變形產(chǎn)生的根源是焊接受熱不均，膨脹不自由，因而產(chǎn)生不均勻壓縮塑性變形所造成的。這種壓縮塑性變形在隨后的冷卻收縮過程中，如果工件板面較窄，厚度較薄，收縮阻礙較小，就表現(xiàn)為焊縫寬度、長度方向的收縮變形。否則，如果板面較寬，厚度較大，焊縫縱向的冷卻收縮受到兩側(cè)冷金屬的阻礙，就會對冷收縮金屬產(chǎn)生拉伸作用，并在工件中殘留較大的殘余應(yīng)力。如果焊接結(jié)構(gòu)的剛度較大，焊縫的橫向收縮受到較大的限制，則在這些結(jié)構(gòu)中還將殘留巨大拘束應(yīng)力。采用合理的工藝手段，使焊接收縮能自由的釋放，或互相抵消，或在焊接過程中消除，這樣可使焊接應(yīng)力變形都較小。

4. 焊接變形的控制要點(diǎn)

4.1在組裝和連接一個(gè)結(jié)構(gòu)或組合構(gòu)件的部件時(shí)，以及在焊接加強(qiáng)部件至構(gòu)件時(shí)，焊接順序應(yīng)使焊接變形和收縮最小。

4.2在焊接過程中，所有焊接的順序應(yīng)盡可能使焊接進(jìn)展時(shí)所施加熱量均衡（注：焊接線能量確定時(shí)）。

4.3在構(gòu)件施焊時(shí)，焊接走向應(yīng)從工件相對固定的點(diǎn)開始，向有較大自由位移的點(diǎn)移動。

4.4在組裝好的構(gòu)件中，應(yīng)先焊收縮量較大的接頭（即厚板坡口等），后焊收縮量較小的接頭，在焊接時(shí)，要盡可能沒有約束力或約束力較小為好。

4.5對于閘門的工字型焊接主梁、T型梁或組合件的每個(gè)部件（即小組、中組的結(jié)構(gòu)件），應(yīng)在小組、中組焊接前，事先應(yīng)全部拼接、校正好后再組對。

5. 閘門的焊接工藝

閘門組裝完工后進(jìn)行整體焊接。為了保證門葉尺寸、焊接質(zhì)量和控制焊接變形，要求由4名焊工完成作業(yè)任務(wù)，對于小型閘門，由2名焊工完成作業(yè)。按作業(yè)順序和方向進(jìn)行施工，由4名焊工采用相同的焊接規(guī)范，同時(shí)由中心向兩側(cè)分段、間隔、對稱進(jìn)行焊接。構(gòu)件空間位置焊接順序：先焊立焊，后焊貼腳焊，最后其余焊縫。

6. 焊接檢驗(yàn)

6.1外觀檢驗(yàn)執(zhí)行DL/T5018-94《水利水電工程鋼閘門制造及驗(yàn)收規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

6.2無損檢測執(zhí)行GB3323-87《鋼熔化焊對接接頭射線照相和質(zhì)量分級》、GB11345-89《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果分析》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。無損檢驗(yàn)均應(yīng)在焊后24h進(jìn)行。

7. 結(jié)束語

7.1各組合面局部間隙、工藝性的加固焊、焊接順序和方向是控制焊接變形的關(guān)鍵。

7.2嚴(yán)格按照焊接工藝設(shè)計(jì)執(zhí)行，對“主控項(xiàng)目”和關(guān)鍵工序要有專人專管。

7.3焊前對車間技術(shù)人員和班組施工人員要進(jìn)行技術(shù)交底，講述“主控項(xiàng)目”和關(guān)鍵部位的組裝及焊接要點(diǎn)，做到讓每一技術(shù)人員和施工人員對整個(gè)工藝充分了解，且能在實(shí)際中運(yùn)用，從而達(dá)到控制焊接質(zhì)量和防止構(gòu)件變形之目的，生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)合格的產(chǎn)品。