西藏果多水電站導(dǎo)流洞封堵閘門門槽制造工藝設(shè)計(jì)

彭凌云 陳海龍

（中國水電四局水工機(jī)械總廠，甘肅 永靖 731600）

1 概述

果多水電站位于西藏自治區(qū)昌都縣，以發(fā)電為主，水庫正常蓄水位為3418m，死水位3413m。正常蓄水位以下庫容7959萬m3，調(diào)節(jié)庫容1746萬m3，具有調(diào)節(jié)性能，電站裝機(jī)容量160MW（4×40MW），年發(fā)電量8.227億kW.h。導(dǎo)流洞閘門門槽為該標(biāo)段重要組成部分。門槽的制造按設(shè)計(jì)和《水電水利工程鋼閘門制造安裝及驗(yàn)收規(guī)范（5018-2004）》等技術(shù)要求執(zhí)行。

圖1 主軌結(jié)構(gòu)示意圖

2 門槽制造工藝方案

2.1 門槽結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及制造難點(diǎn)

2.1.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

導(dǎo)流隧洞封堵閘門門槽埋件單套重量60噸，主要由底坎和端坎、主軌、反軌、側(cè)軌和門楣組成，鋼板材質(zhì)為Q345B，型鋼材質(zhì)為Q235B，埋件全部為鋼板和型鋼的組焊結(jié)構(gòu)。

主軌總長為18m，每件分為主軌A、主軌B 兩段制造，節(jié)間設(shè)置定位裝置。主軌單節(jié)寬度約為1150mm，長度為5000mm，左右對(duì)稱，結(jié)構(gòu)為典型的細(xì)長結(jié)構(gòu)件。焊縫多，襯板板厚為20mm，支撐板為雙層鋼板，各50mm厚。由于焊接量較大，因此所造成的焊接變形控制難度很大，主軌截面示意圖如圖1所示：

2.1.2 制造難點(diǎn)

門槽主軌襯板要求整體壓制，且壓制弧度大小與防冰凍裝置外形尺寸相吻合。主軌焊接時(shí)要求嚴(yán)格控制焊接變形，保證主軌與防冰凍裝置順利配合，因此對(duì)主軌襯板下料、襯板壓制、零部件組裝、整體焊接、局部校正等環(huán)節(jié)技術(shù)要求較高。

（1）工作面整體直線度應(yīng)不大于1.0mm。

（2）工作面與水封座面相對(duì)高差±0.5mm。

圖2 壓弧工裝示意圖

圖3 主軌制造實(shí)例

（3）主軌襯板制造護(hù)角時(shí)必須控制內(nèi)圓弧半徑為R30±1mm，且襯板兩面寬度不超過設(shè)計(jì)值1mm。

（4）支撐板、工字梁焊接變形的控制。

（5）門槽的總拼，按設(shè)計(jì)要求，埋件出廠時(shí)應(yīng)將主軌、反軌以及門楣組成U型框，且全長垂直度不大于1.0mm。相鄰單元體的錯(cuò)位應(yīng)不大于0.5mm。

此外該產(chǎn)品工期短、難度大，交貨壓力大也給門槽的制造帶來了不小困難。

2.2 門槽制造工藝

2.2.1 結(jié)構(gòu)特征

主軌是由面板、側(cè)板、工字鋼、筋板和止水座板等組成的焊接件。

2.2.2 主軌制造工藝流程（見圖4）

圖4

2.2.3 數(shù)控下料

鋼板整體平整，不平度控制在1/1000范圍內(nèi)，采用FastCAM軟件編程，然后用數(shù)控火焰切割機(jī)的進(jìn)行自動(dòng)化精確控制下料，長度允許偏差為±1 mm，隔板邊緣坡口用刨邊機(jī)加工。

2.2.4 襯板壓制

單件襯板板厚為20mm，板寬1823mm，板長約5000mm，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求，需將鋼板延長度方向按工藝尺寸壓制R30內(nèi)圓弧，且襯板兩折邊成95°夾角。由于襯板圓弧角小、壓型零件外形尺寸大，利用壓力機(jī)無法將其一次性壓制成型，經(jīng)分析后決定設(shè)計(jì)專用工裝配合400t壓力機(jī)連續(xù)反復(fù)壓制，并制造弧形檢查樣板時(shí)刻檢查襯板護(hù)角弧度。壓弧工裝如圖2所示。

（1）在壓力機(jī)上組裝好壓弧工裝，并將標(biāo)尺與上模組焊完成，按工藝圖尺寸在襯板上劃好壓彎線及相關(guān)控制尺寸線。

（2）將未成型鋼板吊放在下模上，以上模標(biāo)尺為基準(zhǔn)將鋼板擺放到合適位置，用壓力機(jī)控制下模落下與鋼板接觸，微調(diào)工裝與鋼板配合位置。

（3）控制上模將鋼板向下壓80mm左右，壓到一定位置時(shí)用樣板觀察鋼板弧形變化，當(dāng)內(nèi)圓弧弧度接近設(shè)計(jì)值一半時(shí)，在壓力機(jī)平臺(tái)上測(cè)量出上模下降的高度，并做出記錄。將鋼板沿長度方向向前移動(dòng)1.8m，找準(zhǔn)位置后再次壓制，利用弧形樣板及時(shí)檢查弧形變化情況，如果對(duì)比上次弧形相差較大，需及時(shí)矯正處理，如此反復(fù)操作直至鋼板通長方向壓制完成。

（4）將鋼板重新擺放到初始位置，以上模標(biāo)尺為基準(zhǔn)進(jìn)行校正，控制上模將鋼板下壓到下模底部，檢查襯板護(hù)角弧度，按初次壓制方法移動(dòng)壓制、檢查校正，直至襯板壓制完成。

（5）試樣成功后，每次都用記錄的高度控制上模的下壓量，防止因壓型的角度過大或過小，而引起對(duì)護(hù)角的修校，從而延長制造時(shí)間。再壓制其它襯板，這樣能有效縮短襯板壓制時(shí)間，而成型后的護(hù)角角度和圓弧都很標(biāo)準(zhǔn)，基本上不用再用火焰修校圓弧和角度，大大的節(jié)約了生產(chǎn)成本和工期。

2.2.5 零部件拼裝及焊接

（1）主軌組裝

以襯板工作面為底平面將襯板平鋪于鋼平臺(tái)上調(diào)平，按工藝尺寸依次劃出主軌背面各零部件組裝線，按順序?qū)⒅伟?、工字梁、隔板以及端頭板組裝完成，轉(zhuǎn)焊工進(jìn)行整體組焊。由于果多水電站導(dǎo)流洞封堵門門槽受當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境影響需要裝配防冰凍裝置，此設(shè)備的安裝對(duì)主軌直線度及襯板兩面圓弧夾角要求相當(dāng)高，因此焊接過程中如何控制焊接變形及局部矯正是門槽制造過程中的另一難點(diǎn)。

（2）焊接變形的控制

1 ）根據(jù)構(gòu)件形式、焊縫類別、板厚與相應(yīng)焊接方法，測(cè)定出的各部件組焊、整體組焊過程中的焊接收縮量，在施工工藝中針對(duì)相應(yīng)的構(gòu)件預(yù)留焊接收縮余量。采用專用工裝和加固支撐等手段，外加約束條件控制門槽組焊過程中的扭曲等不利焊接因素。

2 ）根據(jù)主軌結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和零部件坡口形式，焊接順序的控制對(duì)構(gòu)件的焊后應(yīng)力分布很重要，合理的焊接順序?qū)Ξa(chǎn)生的變形控制是一種非常行之有效的方法。采用跳焊、分段退步焊和多層多道焊或采取反變形等措施，能有效減小焊接變形和焊接應(yīng)力。

3 ）門槽組裝前先進(jìn)行單元件的組焊、校正，能夠有效的降低門槽的整體焊接應(yīng)力。

4 ）對(duì)于Q345的鋼板，當(dāng)厚度δ＞30mm時(shí)，預(yù)熱溫度為80℃-100℃，因此，在支撐板焊接前需對(duì)焊接部位提前進(jìn)行預(yù)熱。

3 焊接變形的矯正

（1）備料前，根據(jù)板材、型材的實(shí)際情況采用卷板機(jī)平板或型鋼矯正機(jī)矯正材料本身的變形因素；

（2）采用合理的排料工藝和備料工藝措施減少板材、型材在備料中的熱變形，如針對(duì)窄長構(gòu)件盡可能采用多頭直條切割機(jī)備料、針對(duì)型鋼可采用型鋼切割機(jī)或鋸切等冷加工手段。

（3）門槽局部焊接變形等均采用火焰矯正手段配合機(jī)械作用力。

4 水封座板、主滑塊軌道組焊

主軌主體焊后，用壓力機(jī)矯形，再將水封座面朝上，拼焊水封座板及主滑塊軌道。

5 門槽其他構(gòu)件反軌、底坎、門楣按照主軌拼焊方法進(jìn)行制造。

[1]周浩森.焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.