謝德正

(江蘇省連云港市水利規(guī)劃設計院有限公司，江蘇 連云港 222000)

鋼閘門普遍出現在各種水電水電、排灌系統、船閘等系統中，是控制水位的重要部件。鋼閘門一般浸沒于水的下方，而且在使用過程中需要頻繁開啟，經常會受到高速水流的沖擊。特別是水位線位置的閘門部件，經常處于干濕交替狀態(tài)，鋼材特別容易發(fā)生腐蝕損傷，影響閘門的使用壽命[1- 2]。

平板鋼閘門是目前主要采用的鋼閘門型式，通常選用優(yōu)質鋼板為材料，利用焊接方法制成。目前平板鋼閘門采用的防腐方式主要有表面噴砂除銹及熱噴鋅方法?，F有的防腐手段只能延緩閘門的銹蝕過程，在使用過程平板鋼閘門萬一出現損壞，輕者造成攔水泄漏事故，重者將會給下游人民生命安全和財產安全造成嚴重損失，因此在使用過程中，需要對平板鋼閘門開展定期檢測[3- 4]。

超聲波探測目前在閘門檢測中廣泛應用。在不破壞加工表面的基礎上，利用超聲波儀器可以發(fā)現人體肉眼不能發(fā)現的工件內部缺陷，而且具有較高的準確性和可靠性[5- 9]。本文以北方某水庫閘門為例，利用該技術對平板鋼閘門焊縫進行探傷，在對閘門探傷的基礎上，分析閘門損傷原因，并對可能出現的安全隱患進行預測。

1 工程概況

遼陽市葠窩水庫是遼寧省所轄的大型水庫，位于遼陽縣、燈塔市和弓長嶺區(qū)交界處的太子河干流上，該工程以滿足防洪灌溉、城市供水為主，并兼顧水利發(fā)電功能。葠窩水庫建成于1972年，目前已經40余年，這期間共經歷了5次特大洪水。隨著運行時間的增長，閘門出現了不同程度的銹蝕與磨損，很多部位出現了漏水問題[10]。

現場調查發(fā)現，所有閘門都出現了銹蝕問題，特別是長期浸泡在水中的底孔閘門銹蝕非常嚴重。2#、3#、4#底孔閘門左側上葉與中葉連接處漏水嚴重，產生了射流現象。檢修門門后出現嚴重漏水水花。其余的閘門位置也都不同程度的出現漏水現象。為了掌握底孔閘門的運行性態(tài)，及時發(fā)現運行過程中的安全隱患，對該工程平板鋼閥開展焊縫超聲波探傷。

2 平板鋼閘門損傷超聲探測

在現場選定具有代表性的1#底孔平板鋼閘門進行焊縫超聲波探傷檢測。選用的超聲波檢測的靈敏度為H0-14dB。其中一類焊縫探傷長度0.9m，探傷比例20%;二類焊縫探傷長度3.5m，探傷比例25%。

平板鋼閘門上的焊縫主要有對接焊縫和T型連接的角焊縫兩種類型。對于對接焊縫，采用了一對斜探頭，使用橫波檢測法。具體操作如圖1所示。利用兩個斜探頭發(fā)射超聲波，一個到達焊縫處為直射波，另一個到達焊縫的為一次反射波，通過分析兩種波形進行檢測。對于角焊縫，采用直探頭和斜探頭結合的方法，其中直探頭采用縱波檢測法，斜探頭采用橫波檢測法，檢測原理如圖2所示。

圖1 對接焊縫超聲波檢測原理

圖2 T型角焊縫超聲波檢測原理

利用超聲波對該平板鋼閘門探傷結果如下:閘門鋼結構上的對接焊縫，均未發(fā)現裂紋損傷。所檢焊縫，局部存在點條狀缺陷，根據超聲波探傷檢驗對缺陷部位的顯示特征、所在位置及埋藏深度，可以認定為是氣孔、夾渣、未焊透等缺陷問題，這些問題屬于制造過程中產生的缺陷。這些缺陷在超聲波探傷時，主要有以下表現。

2.1 氣孔問題

在超聲波探傷過程中，出現的氣孔問題主要有單個孔或密集氣孔型式。如果波形比較穩(wěn)定，回波高度低，各個方向回波高度相同，探頭移動回波消失則為單個氣孔問題；如果出現簇波高低不等的回波，當探頭偏轉角度時回波出現波動，則為密集氣孔。

2.2 夾渣問題

在超聲波探傷過程中，出現的夾渣問題主要有點狀和條狀兩種型式。點狀夾渣問題的超聲波回波波形與單個氣孔的回波波形非常類似；條狀夾渣問題的超聲波回波表現為鋸齒狀或樹枝狀，波的振幅一般較低，而且各個方向振幅不等，當探頭進行平移時，其波的振幅發(fā)生變化。

2.3 未焊透問題

未焊透問題在進行超聲波檢測的時候，超聲波回波在探頭進行平移的時候其波形比較穩(wěn)定，在對焊縫兩側的超聲波回波波形基本相同。

3 損傷原因及建議分析

通過超聲波探傷發(fā)現，該平板鋼閘門主要存在腐蝕、焊縫氣孔、焊縫夾渣和未焊透等問題。針對這些問題產生的原因進行分析如下。

3.1 焊縫氣孔問題

氣孔問題主要表現為焊接過程中氣體凝固于焊縫形成的空穴。氣孔問題產生主要原因有:一是焊條或焊劑受潮，在焊接前未充分烘干；二是焊件表面受污染，或者表面粘有污染物，焊接前未能充分進行清理等。

3.2 焊縫夾渣問題

焊縫夾渣主要表現為在焊接后的焊縫金屬內存在熔渣，焊縫夾渣導致焊縫表面不規(guī)則。焊縫夾渣問題產生的主要成因有以下幾個方面：一是焊接電流過小，焊條移動速度過快；二是焊件表面未徹底清理，導致存留的污染物無法浮起而在焊縫中形成夾渣。

3.3 未焊透問題

未焊透問題主要表現為焊縫兩側的母材間未能完全熔透。未焊透問題出現的部位有根部、中間部位和層間部位，產生未焊透問題的主要原因有焊接過程選用的電流過小、運條速度過快，焊接過程未嚴格按規(guī)范操作(如坡口和鈍邊不符合規(guī)范、根部間距過小等)。

3.4 腐蝕問題

平板閘門的腐蝕問題非常嚴重，后期運營過程中，不僅影響工程的安全運行，還要消耗大量的人力、物力、財力用于除銹、油漆或噴涂等工作。根據數據統計，很多工程全年維護費用的一半都是用于閘門防腐。

通過現場監(jiān)測發(fā)現該工程的鋼閘門腐蝕問題非常嚴重。底孔閘門的門槽處已經嚴重銹蝕，其銹皮出現成片脫落，建議對門槽進行徹底維修。閘門門板銹蝕比較嚴重，其中主橫梁位置的最大銹蝕量達到4.96mm，閘門的局部位置的蝕余厚度僅有7mm。導輪、邊導輪的部件的銹蝕也很嚴重，多數已經無法運轉。

4 結語

焊縫的質量是評判平板鋼閘門質量優(yōu)劣的重要因素，也是影響平板鋼閘門的運行安全重要因素。利用超聲波進行焊接質量檢測是閘門質量現場監(jiān)測的重要手段，利用超聲波檢測時，應該充分了解鋼閘門焊縫的生產工藝，各種損傷對應的超聲波反饋。通過對葠窩水庫的底孔閘門超聲波檢測，發(fā)現該平板鋼閘門主要存在腐蝕、焊縫氣孔、焊縫夾渣和未焊透等問題。目前的底孔閘門已不宜繼續(xù)長期使用，建議及早更換。