南水北調弧形埋件側軌制作新工藝淺談

尚力陽1 寧志超2 李陽2 崔肖肖2

1黃河水利委員會黃河機械廠 河南鄭州 450006；

2南水北調中線建管局河南分局 河南鄭州 450006

摘要：南水北調工程弧形閘門使用較多，采用老舊技術工藝不能滿足工期及產品質量，新工藝的使用提高了埋件精度及外觀質量。

關鍵詞；南水北調；弧形閘門；埋件；制造；工藝；水利；閘門

導言：南水北調中線工程于1999年開始施工建設，于2014年12月正式通水，全部采用弧形閘門進行節制來調節流量，在弧形閘門埋件側導軌制造過程中，針對傳統制造工藝中存在的工序多、校正工作量大的實際情況，為確保工期與產品質量，通過大膽嘗試新的制造工藝流程，探索出一套切實可行高效的弧形埋件制造新工藝，為南水北調中線工程總體施工進度提供了保障。

一、概述

弧形閘門是水工鋼結構產品中一種常見的設備，隨著國家對水利建設的加大投入及對工程質量、工程工期提出的更高要求，原有弧形閘門的制作工藝已遠不適應節奏較快市場需求。近兩年，南水北調工程金屬結構制造量很大，各生產廠家工程量大，工期緊，前期埋件能否按工期運往工地，將直接影響到整個南水調中線工程的施工進度。為確保工程質量和施工工期，，改進傳統的弧形埋件制作工藝勢在必行。我們通過對原制作工藝認真分析，查找原因，并深入車間結合實際，通過多次大膽嘗識，探索出一套全新的弧形埋件制作新工藝。

二、原弧形埋件制作工藝分析和存在弊端

原弧門埋件中側軌的制作過程：工作面板根據圖紙要求按照半徑在內外弧上增加焊接和校正量進行下料，然后用滾圓機或壓力機制作弧形立板或弧形型鋼，各零件下料、成形后，在平地上組拼各零件、點焊，整體組拼完成，然后集中進行焊接，最后校正變形。這種工藝流程使弧形側軌在焊接時產生的很大變形和扭曲，給校正帶來很大的工作量。此外，弧形側軌埋件的校正不像平面閘門埋件，可以針對變形的部位逐點校正。對弧形埋件側軌校正時，每校正一個位置，都會引起側軌的整體變形，校正時往往是顧此失彼。原校正工藝，一根埋件校正需要5-6個臺班，最終雖都能保證產品符合規范要求，但大部分時間浪費在了側軌的校正上，浪費了大量人力物力。

為提高生產效率，降低生產成本，保證工程工期，我們對傳統制作工藝流程進行了認真分析，認為要減少校正工作量，首要任務是控制焊接后的埋件變形。我們認為以下幾個方面是造成弧形埋件變形的主要原因：1）埋件側軌主面板不平度在拼接前沒有嚴格校正，總是把對面板不平度的校正放在焊接完成后進行，此時，整個埋件是一個整體，剛性很強，工作面板的校正難度大大增加；2）焊接時只是在簡易平臺上進行，焊接過程中沒有加支撐、定位和固定，在焊接過程中，造成弧形埋件因受熱等各方面原因自由變形；3）焊接時采用集中焊接的施焊流程不妥，集中焊接時雖說焊接速度較快，但由于板材受熱不均，加大了焊接變形。

三、改進的工藝措施

通過對以上引起焊接變形的原因進行分析，我們有針對性地對工藝過程進行了改進：1）弧形埋件在下料后，對工作面板、側彎角鋼等主要工件在焊接前進行校正，特別是工作面板，下好料后對單件進行校正，使其每米不平度不超過1毫米。將其因氣割下料、吊裝引起的變形在拼接施焊前進行校正控制，由于是單個鋼板，在壓力機上很容易將其校正至不平度在1mm之內。2）根據弧形埋件的曲率半徑，放大樣制作胎具，用水平儀將胎具找平，胎具周邊設定位筋板，然后在胎具上進行各零部件的組拼，此方法大大提高弧形埋件組拼效率。組拼完畢后，周邊采取千斤頂找正、定位點焊的方法將組拼好的弧形埋件固定牢。此外，在弧形埋件上點焊上槽鋼之類的桿件以增加弧形埋件的整體鋼性，減少焊接時對弧形半徑產生的影響。如圖（1）所示。3）焊接參數和焊接順序是控制變形的關鍵，焊接時我們一改以往采用大電流、連續施焊的方法，采取較小焊接電流，分段對稱焊接的順序，首先將弧形側軌中的筋板立焊縫按照1.2.3……的順序全部焊接完畢然后，按照同樣的順序以每段焊接長度在300毫米左右的方法，進行分段跳躍式的平焊。如圖（2）所示，所有焊縫焊接好后經過充分的采取分段對稱施焊。按此方法大大減小了焊接熱應力不均引起的變形。施焊完畢，待弧形埋件自然冷卻后，再解除約束，吊下焊接成形的弧形埋件。

圖（1）

圖（2）

四、新工藝的應用及推廣

以上工藝方案通過在制作南水北調水利工程中近60種弧形閘門埋件中的具體實施，收到良好的效果。通過在黃河機械廠三個鋼結構車間實際應用，提高了勞動效率近6倍，以前一根側軌焊好后，需要花費5-6天的時間進行校正，現在只要一天就可以完成，生產效率大大提高。其次，以前在校正弧形埋件時，往往是平面校正了弧度又符圖紙要求了，一根側軌反復折騰，時而用火焰校正，時而用壓力機校正，浪費大量人力物力，采用新工藝后，最直接效果的是大大提高了生產效率，為按合同供貨贏得了時間上的保證。間接地在很大程度上降低生產成本，減輕了工人的勞動強度，取得明顯的經濟效益和社會效益。

按此制作工藝焊接的埋件外觀質量好，整體滿足圖紙要求。