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1、淺析水利工程船閘人字門的焊接變形控制 摘要：論文結(jié)合工程實(shí)例，論述了水利工程船閘人字門的安裝焊接收縮變形控制，以供參考。關(guān)鍵詞:人字門；焊接工藝；變形控制 1概述 某水利工程在船閘上下閘首布置人字閘門，每套門由兩扇門組成，每扇門由6～9節(jié)門葉現(xiàn)場(chǎng)拼裝、焊接而成。節(jié)間通過現(xiàn)場(chǎng)焊接連接，板材主要厚度為：ξ12－ξ50等9種規(guī)格。門葉制作所用板材材質(zhì)有：DH32，DH36，Q345B，Q345D4種。單節(jié)門葉最重：78．811t。幾何尺寸：長(zhǎng)×寬×高為m×m×m，單扇門總重達(dá)450．51t，幾何尺寸：長(zhǎng)×
2、寬×高為m×mm?！ ∪俗珠T拼焊最終應(yīng)達(dá)到的技術(shù)要求：a.從全開到全關(guān)過程中旋轉(zhuǎn)門葉時(shí)斜接柱上任意一點(diǎn)的跳動(dòng)量≤15mm：b.底橫梁在斜接柱一端的下垂度≤；c.門軸柱側(cè)面直線度≤，斜接柱直線度≤mm，門軸柱斜接柱側(cè)面直線度≤mm；c.門葉橫向直線度≤，門葉豎向直線度≤?！ ?焊接結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析 焊接是整個(gè)人字門安裝中工作量最大，耗時(shí)最多，工藝最為繁雜的一道關(guān)鍵工序。由于人字門尺寸和重量都非常大，必須分節(jié)運(yùn)抵安裝現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行直立組焊。每扇人字門門葉節(jié)間有6條安裝焊縫，每條焊縫總長(zhǎng)約34m，焊接工作量大、強(qiáng)度高，
3、而且門體結(jié)構(gòu)復(fù)雜、材料等級(jí)高，焊接接頭型式多樣，技術(shù)控制工藝要求嚴(yán)格。門體現(xiàn)場(chǎng)拼焊質(zhì)量的好壞，不僅關(guān)系到是否能保證門體垂直，而且關(guān)系到內(nèi)在質(zhì)量的好壞，關(guān)系到人字門門體是否能承受巨大水壓力并將壓力可靠向支持體傳遞；其次門葉在厚度方向的不對(duì)稱，必然引起門葉焊接收縮的不均勻，使門體產(chǎn)生焊接變形。因此，必須制定焊接變形控制措施并嚴(yán)格執(zhí)行；再則由于工地焊縫不具備整體消應(yīng)的條件，但仍要求對(duì)邊柱推力隔板與主梁腹板組合焊縫、端板對(duì)接焊縫、縱向加肋板與主梁下翼板對(duì)接焊縫等板厚超過36mm的部位進(jìn)行局部消除應(yīng)力熱處理，熱處理
4、必然也會(huì)對(duì)門體結(jié)構(gòu)的變形及應(yīng)力分布產(chǎn)生影響。因此，熱處理工藝的制定和落實(shí)至關(guān)重要?！ ?焊接工藝評(píng)定與要求 焊接工藝評(píng)定 根據(jù)設(shè)計(jì)和規(guī)程規(guī)范要求，針對(duì)人字門的材質(zhì)、板厚、接頭型式等制定如下焊接工藝評(píng)定方案?！ 『附臃椒肮に囈蟆 「鶕?jù)安裝現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，焊接方法采用焊條電弧焊，主要設(shè)備為逆變焊機(jī)，工藝要求如下： 要焊透； 清根方式：采用碳棒氣刨； 焊縫表面平凹凸≤mm； 焊高／焊腳高：8m～12mm； 焊縫類別：I，Ⅱ，Ⅲ； 探傷方式、比例：磁粉、超聲； 層間清理：氣鏟及毛刷； 層間消應(yīng)：
5、氣鏟； 加熱方式：履帶式加熱板、溫控柜?！ ?焊接參數(shù)及焊接工位安排 焊接參數(shù)結(jié)合 焊接工藝評(píng)定與焊接工藝要求，在人字門焊接中各參數(shù)應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)?！ 『附禹樞蚣肮の话才拧 『附禹樞蚣肮の话才拧 ∪俗珠T兩端柱正、側(cè)向垂直度是焊接變形控制的重點(diǎn)，但從減小焊接應(yīng)力考慮，應(yīng)先焊橫向收縮較大的焊接接頭，此時(shí)門體自由度較大，不致于引起較大的焊接應(yīng)力。因此，在焊接變形、焊接應(yīng)力這對(duì)矛盾統(tǒng)一體中要綜合考慮。結(jié)合焊接工藝評(píng)定方案和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，具體應(yīng)遵循如下原則： 焊接由兩端到中間、由內(nèi)到外的順序。由于門體結(jié)構(gòu)的
6、特點(diǎn)及安裝精度要求，先焊兩端柱，后焊門體中間部位，因門體中部上游焊縫多于下游面，先焊下游面待門體達(dá)到一定的剛度后，再焊上游面焊縫?！ ?duì)稱焊接的同時(shí)，對(duì)影響門體變形的焊接順序、焊工工位安排盡可能少，并盡可能焊擋板或先焊小的立焊?！ 〖訌?qiáng)每個(gè)焊接流程的監(jiān)控，根據(jù)監(jiān)控結(jié)果適時(shí)調(diào)整焊接順序，加強(qiáng)工序間的傳遞。根據(jù)上述原則，制定了焊接流程及8名焊接工位的布置：端板推力隔板推力隔板加勁板及端隔板-中間豎隔板-后翼緣立焊-后翼緣-前翼緣立焊→面板帖角焊-面板對(duì)接焊及前翼緣焊?！ ?焊接變形分析與控制 縱向收縮變形
7、 工件在熱源作用下產(chǎn)生沿焊縫長(zhǎng)度方向的縱向膨脹，此膨脹受外部拘束而被限制即產(chǎn)生縱向壓縮塑性變形，在冷卻過程中該塑性不能完全回復(fù)而產(chǎn)生縱向收縮變形。在實(shí)際施工中，由于縱向長(zhǎng)焊縫主要是面板對(duì)接縫和貼角縫；下游面為空格結(jié)構(gòu)，縱向焊縫較少，因此縱向收縮變形可不考慮。 橫向收縮變形及角變形工件 在熱源作用下產(chǎn)生垂直于焊縫方向的橫向膨脹，此膨脹受外部拘束而被限制即產(chǎn)生橫向壓縮塑性變形，在冷卻過程中該塑性不能完全回復(fù)而產(chǎn)生橫向收縮變形。低合金鋼對(duì)接、角焊縫每米引起的橫向收縮量△B為：對(duì)接焊△B=×／δ；角焊縫衄=×
8、／δ；其中δ為厚板。通過計(jì)算沿高度方向每條焊縫平均收縮，因人字門板厚及結(jié)構(gòu)的變化，在實(shí)際施工中焊縫收縮量為～mm。由于焊縫橫向收縮力大小及力到門體慣性中心距的不同，產(chǎn)生的力偶大小也不同。這勢(shì)必使門體向上游方向傾斜。通過理論公式初步計(jì)算出每米傾斜大小△A及方向：每米向上游傾斜～mm間。對(duì)于角變形的控制：為考慮到門體厚度、剛度大，加之通過合理的安排焊接順序，因此沒有預(yù)留焊接反變形。對(duì)出現(xiàn)稍向上游傾斜時(shí)，可在下一節(jié)門拼裝中將面板不進(jìn)
