弧形閘門制造焊接變形的預(yù)防和控制

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1、弧形閘門制造焊接變形的預(yù)防和控制三峽發(fā)展溪洛渡工程監(jiān)理部：李林峰摘要：弧形閘門多用來調(diào)節(jié)閘前水位，是大型的金屬結(jié)構(gòu)焊接件，在焊接過程中存在焊接量大，易于發(fā)生焊接變形的特點。因此，在弧門制造過程中采取有效的預(yù)防和控制焊接變形的措施，一方面能夠大大降低弧門焊后矯形工作的難度，另一方面可以節(jié)省時間，節(jié)約人力、物力和財力，降低生產(chǎn)成本，創(chuàng)造效益。關(guān)鍵詞：弧形閘門制造；焊接變形；預(yù)防；控制1前言焊接過程實際上是在焊件局部區(qū)域加熱后又冷卻凝固的熱過程，由于不均勻的溫度場，導(dǎo)致焊件不均勻的膨脹和收縮，從而使焊件內(nèi)部產(chǎn)生

2、焊接應(yīng)力而引起焊接變形。產(chǎn)生焊接變形的因素很多，其中主要與母材性能、焊接接頭形式、焊縫截面積、焊接規(guī)范、焊接方法、焊接位置、焊接順序以及板料厚度等有關(guān)。因此，對焊接變形的預(yù)防和控制不僅要控制焊接過程和結(jié)構(gòu)件本身，控制制造過程中的每個環(huán)節(jié)也至關(guān)重要。下面以新疆伊犁河北岸干渠工程渠首孔口尺寸寬×高為12.0m×4.0m的泄洪沖砂閘門的制造過程為例，簡析弧形閘門制造過程中焊接變形的預(yù)防和控制。2弧門制造焊接變形的預(yù)防與控制2.1弧門制造胎具的搭設(shè)搭設(shè)弧門胎具前，應(yīng)先根據(jù)弧門整體尺寸和主縱梁設(shè)計數(shù)量與間距，在地面

3、澆筑基礎(chǔ)混凝土?xí)r，為確保日后的弧門胎具鋼支墩恰好能夠支在主縱梁下面，在弧門主縱梁地面投影位置處預(yù)留錨筋，先確定弧門中心處主梁的鋼支墩高度，再根據(jù)弧門弧度，確定其它每根主縱梁位置處的鋼支墩高度，在鋼支墩頂部放置小千斤頂，利用水準(zhǔn)儀配合進行現(xiàn)場放樣，測量時要隨時調(diào)整千斤頂?shù)母叨龋源_保每個千斤頂頂部相對地面的絕對高度偏差嚴(yán)格控制在1mm之內(nèi)，以保證千斤頂與弧門面板充分接觸，然后將千斤頂點焊在鋼支墩上，防止千斤頂發(fā)生位移，這樣就從基礎(chǔ)上預(yù)防了焊接變形的發(fā)生。2.2下料8弧形閘門各零部件在拼裝時，預(yù)留間隙越大，焊

4、接時熔敷在焊縫中的金屬量越多，焊接變形越大，因此在拼裝過程中，盡可能的頂緊所有間隙，能有效預(yù)防焊接變形的發(fā)生。下料的準(zhǔn)確程度，是盡量減少拼裝間隙的前提。鋼板在下料的過程中，劃線的極限偏差應(yīng)符合表2—1的規(guī)定。表2—1鋼板劃線的極限偏差序號項目極限偏差（mm）1寬度和長度±12對角線相對差23對應(yīng)邊相對差14矢高（曲線部分）±0.5鋼板切割時需要預(yù)留切割加工余量，鋼板切割完畢若還需要進行刨邊，則應(yīng)該預(yù)留刨邊加工余量，各種切割加工余量參考值見表2—2。表2—2鋼板劃線的極限偏差序號項目加工余量1自動氧氣切割2

5、～3mm2手動氧氣切割3～4mm3氧氣切割后進行切削加工4～5mm4剪切后進行切削加工3～4mm焊縫的焊接會引起鋼板收縮變形，使鋼板尺寸變小，這就要預(yù)留焊接收縮量，焊縫收縮變形量的參考值見表2—3和表2—4。表2—3焊縫橫向收縮量近似值單位：mm/m板厚單面V型坡口角焊縫X型坡口對接焊縫162.11.9202.62.4222.82.68表2—4焊縫縱向收縮量近似值單位：mm/m對接焊縫連續(xù)角焊縫0.15～0.300.20～0.40此外，溫度差異對下料過程也有影響，溫差影響計算公式如下：ΔL=αTL其中，Δ

6、L：板料變化值（mm）α=0.000012（常量）T：溫度的變化（℃）L：板料長度（mm）總之，為了保證弧形閘門的整體尺寸制造尺寸，預(yù)防和控制焊接變形，在下料的過程中就必須考慮各種預(yù)留量的問題，所以說下料過程是預(yù)防和控制焊接變形的根本所在。2.3梁焊接變形的預(yù)防和控制弧形閘門主次梁需要在卷板機上進行卷制，然后用樣板檢測弧度，只有達到設(shè)計要求后，才能準(zhǔn)備焊接?；￠T主次梁在焊后可能發(fā)生的變形有收縮變形、彎曲變形、扭曲變形和角變形。為了有效預(yù)防焊接變形的發(fā)生，在組裝時要選用合理的焊縫尺寸和坡口型式；將梁的腹板和

7、翼緣板充分頂緊；盡可能減少焊縫的數(shù)量；合理安排焊縫位置，盡量使焊縫接近梁的中性軸；在下料時預(yù)留角變形量（4mm左右），或?qū)⒎醋冃螉A具固定在翼緣板上。在制定弧門主次梁的焊接工藝時，充分考慮了梁焊接變形的各種影響因素，并采取有效措施進行控制，避免了弧門主次梁的變形發(fā)生。梁的焊接工藝措施如下：2.3.1焊接規(guī)范因為CO2氣體保護焊能量比較集中，在進行薄板焊接時可比手工電弧焊減少焊接變形，表2—5列出了常用焊接方法的焊接規(guī)范。8表2—5手工電弧焊和CO2氣體保護焊的焊接規(guī)范焊接方法焊接位置焊條直徑（mm）焊接速度

8、（mm/min）焊接電流（A）手工電弧焊仰焊2.5120~180110~1203.2145~210130~1404.0165~240150~160立焊2.5130~195120~1303.2155~255140~1504.0180~255160~170平焊2.5135~210120~1403.2155~240140~1604.0200~300180~200CO2氣體保護焊仰焊1.2250~290150~160立焊1.2265~