小浪底水利樞紐排沙洞工作閘門安全評價方法及結(jié)論

崔鑫 楊燕 張豫 廖昕宇

【摘要】為解小浪底水利樞紐金屬結(jié)構(gòu)運行現(xiàn)狀及存在的安全隱患，小浪底水利樞紐于2012年度組織進行了小浪底水利樞紐排沙洞工作閘門的安全評價工作，文章主要講述了檢測和復(fù)核排沙洞工作閘門的方法，得出了可靠性的結(jié)論，對小浪底水利樞紐的安全穩(wěn)定運行提供了依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】小浪底水利樞紐；安全評價；超聲波探傷；閘門檢測

1、工程概況

小浪底水利樞紐排沙洞共三孔，位于發(fā)電塔進水口的下部，底檻高程175.00m，每條排沙洞進口平面上分為六孔，而后會合成二孔，前設(shè)檢修門槽，后設(shè)事故門槽，二孔事故門后又匯為單孔，直至出口。三孔排沙洞進口共設(shè)有檢修門槽18套，檢修閘門六扇，事故閘門及其門槽和啟閉機各六扇（套、臺）。出口閘室內(nèi)各設(shè)一套偏心鉸弧形工作閘門及其門槽、襯護和主、副液壓啟閉機等設(shè)備。

排沙洞出口處孔口尺寸4.5·4.5m，底檻高程153.15m，設(shè)計水頭122.05m。工作門門型采用雙主橫梁直支臂偏心圓柱鉸結(jié)構(gòu)形式。弧門啟閉采用轉(zhuǎn)動式液壓啟閉機操作。

2.閘門檢測方法

2.1 外觀檢查

現(xiàn)場檢查時三孔閘門均處于關(guān)閉擋水狀態(tài)，門后無水，經(jīng)檢查外觀形態(tài)和銹蝕狀況如下：

（1）閘門外觀形態(tài)基本完好，門體無明顯變形，各主要構(gòu)件無損傷和局部明顯變形。

（2）面板背水面涂層基本完好，局部有銹斑，屬輕微銹蝕。

（3）主橫梁、垂直隔板涂層基本完好，局部銹斑，屬輕微銹蝕。邊梁、頂梁、底梁和水平次梁整體涂層大部分完好。

（4）上下支臂、豎撐、斜撐及橫向聯(lián)結(jié)系表面涂層大部分完好，局部脫落，屬一般銹蝕。支臂與主橫梁連接處、支臂餃座鉸鏈涂層分離有銹皮，閘門固定螺栓普遍銹蝕，屬較重銹蝕。

（5）三孔閘門中除2#閘門底部右側(cè)輕微漏水外，其余部位止水密封良好。

（6）邊導(dǎo)板、底檻平整度較好，邊導(dǎo)板表面涂層大部分完好，局部有銹斑，屬輕微銹蝕；底檻表面涂層局部脫落，屬一般銹蝕。

2.2 蝕余厚度檢測

工程蓄水運行至今已經(jīng)13年，銹蝕速率的計算年限為13年，抽樣選取3#排沙洞工作閘門采用超聲測厚儀對閘門面板背水面、主中梁、縱梁、邊梁、支臂桁架等構(gòu)件蝕余厚度進行檢測，共獲得有效檢測數(shù)據(jù)250個。

由3#排沙洞工作閘門銹蝕量頻數(shù)分布的統(tǒng)計圖表可看出：

（1）閘門銹蝕量主要位于0.1mm～0.8mm，頻數(shù)為77.5%，頻數(shù)峰值位于0.5mm～0.6mm，其頻數(shù)為24.6%。

（2）閘門主梁、縱梁、邊梁、左支臂、右支臂總體平均銹蝕量分別為0.75mm、0.43mm、0.53mm、0.80mm、0.62mm，表明主梁和支臂銹蝕較嚴重，縱梁、邊梁銹蝕相對較輕。

（3）工作閘門總體平均銹蝕量為0.65mm，標(biāo)準(zhǔn)差為0.39mm，平均銹蝕速率為0.050mm/a；各主要構(gòu)件的平均銹蝕速率為0.033mm/a～0.062mm/a。

2.3 涂層厚度檢測

抽樣選取3#排沙洞工作閘門采用QuaNix7500型涂層測厚儀對閘門面板背水面、主梁、縱梁、邊梁、支臂桁架等構(gòu)件涂層厚度進行檢測，共獲得有效檢測數(shù)據(jù)255個。

所測工作閘門面板、主梁、縱梁、邊梁、頂梁、支臂桁架等構(gòu)件涂層平均厚度在186μm～536μm間。根據(jù)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計要求，深孔弧門（面板迎水面除外） 涂層厚度為260μm，所測涂層厚度低于設(shè)計要求的部位約占總測點均值數(shù)的19.6%。根據(jù)規(guī)范要求，弧形工作閘門涂層厚度應(yīng)不小于220μm，低于規(guī)范要求的測點均值數(shù)約占5.9%，零星出現(xiàn)在縱梁和支臂。

2.4 閘門焊縫超聲波探傷

超聲波探傷采用ONEND5100型探傷儀進行，距離-波幅曲線利用CSK-ⅢA試塊實測。現(xiàn)場檢測3#排沙洞工作閘門。根據(jù)閘門受力狀況和焊縫類別，選定閘門面板、主梁為探傷構(gòu)件。接受超聲波探傷的焊縫為面板對接焊縫、主梁腹板對接焊縫、主梁腹板與面板T形連接焊縫等。所檢閘門焊縫未見質(zhì)量缺陷。

3、檢測結(jié)論

（1）閘門外觀形態(tài)基本完好，門體無明顯變形，各主要構(gòu)件無損傷和局部明顯變形。

（2）面板背水面涂層基本完好，局部有銹斑，屬輕微銹蝕；主橫梁、垂直隔板涂層基本完好，局部有銹斑，屬輕微銹蝕；邊梁、頂梁、底梁和水平次梁整體涂層大部分完好。

（3）上下支臂、豎撐、斜撐及橫向聯(lián)結(jié)系表面涂層大部分完好，局部脫落，屬一般銹蝕；支臂與主橫梁連接處、支臂餃座鉸鏈涂層分離有銹皮，閘門固定螺栓普遍銹蝕，屬較重銹蝕。

（4）三孔閘門中除2#閘門底部右側(cè)輕微漏水外，其余部位止水密封良好。邊導(dǎo)板、底檻平整度較好，邊導(dǎo)板表面涂層大部分完好，局部有銹斑，屬輕微銹蝕；底檻表面涂層局部脫落，屬一般銹蝕。

（5）3#排沙洞工作閘門銹蝕量主要位于0.1mm～0.8mm，頻數(shù)為77.5%，頻數(shù)峰值位于0.5mm～0.6mm，其頻數(shù)為24.6%。工作閘門主梁、縱梁、邊梁、左支臂、右支臂的總體平均銹蝕量分別為0.75mm、0.43mm、0.53mm、0.80mm、0.62mm，表明主梁和支臂銹蝕較嚴重，縱梁、邊梁銹蝕相對較輕。工作閘門總體平均銹蝕量為0.65mm，標(biāo)準(zhǔn)差為0.39mm，平均銹蝕速率為0.050mm/a；各主要構(gòu)件的平均銹蝕速率為0.033mm/a～0.062mm/a。

（6）3#排沙洞工作閘門面板、主梁、縱梁、邊梁、頂梁、支臂桁架等構(gòu)件涂層平均厚度在186μm～536μm之間。所測涂層厚度低于設(shè)計要求的部位約占總測點均值數(shù)的19.6%，分布較分散，主梁、左支臂出現(xiàn)較多，其他構(gòu)件較少。

（7）對3#排沙洞工作閘門進行焊縫探傷，選定面板、主梁為探傷構(gòu)件。接受超聲波探傷的焊縫為面板對接焊縫、主梁腹板對接焊縫、主梁腹板與面板T形連接焊縫等。所檢閘門焊縫未見質(zhì)量缺陷。

（8）經(jīng)復(fù)核計算，工作閘門構(gòu)件強度和啟閉力滿足要求。

參考文獻：

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[2]鄭圣義，郭建斌.水工鋼閘門腐蝕狀況評價方法及安全診斷技術(shù).《水利水電技術(shù)》，2005