弧形闸门制焊接变形的预防和控制.doc

弧形闸门制造焊接变形的预防和控制 三峡发展溪洛渡工程监理部：李林峰 摘要：弧形闸门多用来调节闸前水位，是大型的金属结构焊接件，在焊接过程中存在焊接量大，易于发生焊接变形的特点。因此，在弧门制造过程中采取有效的预防和控制焊接变形的措施，一方面能够大大降低弧门焊后矫形工作的难度，另一方面可以节省时间，节约人力、物力和财力，降低生产成本，创造效益。 关键词：弧形闸门制造；焊接变形；预防；控制 1 前言 焊接过程实际上是在焊件局部区域加热后又冷却凝固的热过程，由于不均匀的温度场，导致焊件不均匀的膨胀和收缩，从而使焊件内部产生焊接应力而引起焊接变形。产生焊接变形的因素很多，其中主要与母材性能、焊接接头形式、焊缝截面积、焊接规范、焊接方法、焊接位置、焊接顺序以及板料厚度等有关。因此，对焊接变形的预防和控制不仅要控制焊接过程和结构件本身，控制制造过程中的每个环节也至关重要。 下面以新疆伊犁河北岸干渠工程渠首孔口尺寸宽×高为12.0m×4.0m的泄洪冲砂闸门的制造过程为例，简析弧形闸门制造过程中焊接变形的预防和控制。 2 弧门制造焊接变形的预防与控制 2.1 弧门制造胎具的搭设 搭设弧门胎具前，应先根据弧门整体尺寸和主纵梁设计数量与间距，在地面浇筑基础混凝土时，为确保日后的弧门胎具钢支墩恰好能够支在主纵梁下面，在弧门主纵梁地面投影位置处预留锚筋，先确定弧门中心处主梁的钢支墩高度，再根据弧门弧度，确定其它每根主纵梁位置处的钢支墩高度，在钢支墩顶部放置小千斤顶，利用水准仪配合进行现场放样，测量时要随时调整千斤顶的高度，以确保每个千斤顶顶部相对地面的绝对高度偏差严格控制在1mm之内，以保证千斤顶与弧门面板充分接触，然后将千斤顶点焊在钢支墩上，防止千斤顶发生位移，这样就从基础上预防了焊接变形的发生。 2.2 下料 弧形闸门各零部件在拼装时，预留间隙越大，焊接时熔敷在焊缝中的金属量越多，焊接变形越大，因此在拼装过程中，尽可能的顶紧所有间隙，能有效预防焊接变形的发生。下料的准确程度，是尽量减少拼装间隙的前提。钢板在下料的过程中，划线的极限偏差应符合表2—1的规定。 表2—1 钢板划线的极限偏差 序号 项 目 极限偏差（mm） 1 宽度和长度 ±1 2 对角线相对差 2 3 对应边相对差 1 4 矢高（曲线部分） ±0.5 钢板切割时需要预留切割加工余量，钢板切割完毕若还需要进行刨边，则应该预留刨边加工余量，各种切割加工余量参考值见表2—2。 表2—2 钢板划线的极限偏差 序号 项 目 加工余量 1 自动氧气切割 2～3 2 手动氧气切割 3～4mm 3 氧气切割后进行切削加工 4～5mm 4 剪切后进行切削加工 3～4mm 焊缝的焊接会引起钢板收缩变形，使钢板尺寸变小，这就要预留焊接收缩量，焊缝收缩变形量的参考值见表2—3和表2—4。 表2—3 焊缝横向收缩量近似值 单位：mm/ m 板厚 单面V型坡口角焊缝 X型坡口对接焊缝 16 2.1 1.9 20 2.6 2.4 22 2.8 2.6 表2—4 焊缝纵向收缩量近似值 单位：mm/ m 对 接 焊 缝 连 续 角 焊 缝 0.15～0.30 0.20～0.40 此外，温度差异对下料过程也有影响，温差影响计算公式如下： ΔL=α TL 其中，ΔL：板料变化值（mm） α =0.000012 （常量） T：温度的变化 （℃） L：板料长度 （mm） 总之，为了保证弧形闸门的整体尺寸制造尺寸，预防和控制焊接变形，在下料的过程中就必须考虑各种预留量的问题，所以说下料过程是预防和控制焊接变形的根本所在。 2.3 梁焊接变形的预防和控制 弧形闸门主次梁需要在卷板机上进行卷制，然后用样板检测弧度，只有达到设计要求后，才能准备焊接。弧门主次梁在焊后可能发生的变形有收缩变形、弯曲变形、扭曲变形和角变形。为了有效预防焊接变形的发生，在组装时要选用合理的焊缝尺寸和坡口型式；将梁的腹板和翼缘板充分顶紧；尽可能减少焊缝的数量；合理安排焊缝位置，尽量使焊缝接近梁的中性轴；在下料时预留角变形量（4mm左右），或将反变形夹具固定在翼缘板上。在制定弧门主次梁的焊接工艺时，充分考虑了梁焊接变形的各种影响因素，并采取有效措施进行控制，避免了弧门主次梁的变形发生。梁的焊接工艺措施如下： 2.3 因为CO2气体保护焊能量比较集中，在进行薄板焊接时可比手工电弧焊减少焊接变形，表2—5列出了常用焊接方法的焊接规范。 表2—5 手工电弧焊和CO2气体保护焊的焊接规范