鋼閘門制造中的對接焊縫工藝優化及應用推廣

摘要：在閘門制作過程中，對接焊縫最為普遍，焊縫等級要求高，焊接方法采用埋弧自動焊，坡口形式為V型或雙V型，焊接工程量大，采用Ⅰ型坡口形式，可大幅度提高產品質量和進度，并取得良好的經濟效益。文章通過對水電鋼閘門對接焊縫的焊接接頭的坡口形式、焊接順序、焊接線能量等進行分析、論證和力學性能試驗等方法，將小于等于16mm的對接坡口形式由原有V型或雙V型改為Ⅰ型坡口形式，并成功應用于實際生產中，在今后同類產品制造中具有推廣意義。

關鍵詞：水電鋼閘門；對接焊縫焊接接頭；工藝優化；焊接工藝參數

中圖分類號：TG441 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）16-0034-03

水能作為一種清潔可再生的綠色能源一直受到人們的重視。中國水電2010年裝機突破2億千瓦，躍居世界第一。但對于水力發電常用的設備鋼閘門的焊接坡口，人們常常采用V型或雙V型，焊接量非常大，根據文獻資料，對板厚22mm以下采用不開坡口（即I形）的焊接工藝是可行的，若按此進行工藝優化，會有很大的發展前景。

1 工藝優化的必要性

1.1 原焊接工藝

鋼閘門對接焊縫，板厚16mm焊接工藝：

1.2 I形坡口焊接工藝分析

經過查閱大量的文獻資料，對材質為低碳鋼和對溫度要求不高的低合金鋼板，板厚22mm以下可以采用無坡口（即I形坡口）雙面埋弧自動對接焊工藝，主要是埋弧自動焊在大電流時具有良好的熔深，但對Q345B要求20℃沖擊功大于34J的材料，除焊透外，還要保證具有良好的力學性能，在相關文獻未見說明，尤其應用于鋼閘門一、二類焊縫焊接中尚屬首次。

鋼閘門材質一般為Q345B，對于Q345B的焊接，為了避免焊縫組織粗大，造成沖擊韌性能下降，必須采用合適的焊接工藝參數。焊接線能量過大，焊縫在冷卻過程中，熱影響區容易形成淬火組織-馬氏體，使近縫區的硬度提高，塑性下降。從文獻及試驗證明焊接線能量不超過40kJ/cm，焊縫性能是有保證的，故直接采用文獻中的大工藝參數存在質量隱患。

為限制過大熱量的輸入，降低母材的過熱程度，焊接時應盡量采用多層、多道焊，在嚴格控制層間溫度的條件下，有效減少了裂紋的出現和熱影響區性能的變化。

綜合以上，鋼閘門的制造，對板厚16mm及以下鋼板經試驗確定能否采用無坡口雙面埋弧自動對接焊工藝，就需要進行相關的試驗和實踐檢驗。

1.3 焊接工藝評定

1.4 實驗結果分析

實驗結果：拉伸試驗值屈服強度為550MP和595MPa，均大于345MPa；彎曲試驗合格；沖擊試驗兩個試塊的平均值分別為202J和182J，均大于34J。各項力學性能均符合標準規定。

另從超聲波探傷可以看出，焊縫內部質量滿足標準GB/T11345《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結果分級》規定。根據焊接接頭試驗報告及探傷報告可知，不開坡口焊接接頭性能完全滿足要求。

由實驗數據分析可以看出，對于板厚16mm及以下的鋼板不開坡口的焊接工藝，從理論上證明是完全可行。

2 優化工藝后焊接工藝

注：背縫清跟。

從焊接產品試板檢測結果和超聲波探傷結果均滿足相關技術要求，故工藝改進可行。

3 改進效果分析

3.1 工作量對比舉例分析

由表5可以看出，焊接同樣長度焊縫，開坡口的鋼板需要焊接4層，不開坡口的鋼板需要焊接2層，焊接層數的減少，帶來的最直觀地現象就是工作量的減少及填充材料的節省。長度同樣為10m，焊接16mm厚開坡口的鋼板大約用時90min，焊絲用量大約為15.6kg，焊接16mm厚不開坡口的鋼板大約用時60min，焊絲用量大約為10.8kg。

3.2 應用效果

小于等于16mm的Ⅰ型對接接頭在河口、寶瓶、吉利、三道灣、劉電、多松多、新疆石門、祥云龍開口等項目閘門制造中應用，焊縫一次交驗合格率提高達99.9%以上，減少了金屬填充量，節約了人工，節省了返修處理所需的工期，節省焊材、氣體、機械費及人工費。

3.3 推廣應用

通過在河口、寶瓶、吉利、納子峽、三道灣、劉電、多松多、新疆石門、祥云龍開口等項目閘門制作中應用，該工藝已成熟，起到了穩定產品質量和加快施工進度的積極作用，取得了顯著的經濟

效益。

結論：小于等于16mm的Ⅰ型對接坡口，在鋼閘門制造中應用是可靠的（材質為：低合金鋼Q345B），力學性能和化學成分完全滿足要求，減少了工作量，提高了生產效率，保證了產品質量，經濟效果明顯，在水工行業和其它行業具有很好的推廣價值。

參考文獻

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（責任編輯：劉艷）