李 健

（中國水利水電夾江水工機械有限公司，樂山 614100）

在水工鋼結構閘門的制造和安裝過程中，焊接作業(yè)是不可或缺的重要一環(huán)。焊接質量對閘門質量乃至整個工程質量具有直接影響，因此需要在閘門制造和安裝的整個過程中做好各個焊接環(huán)節(jié)的質量控制與檢測工作，科學確定焊接作業(yè)工藝參數(shù)，規(guī)范落實焊接作業(yè)技術措施，有效檢測焊縫質量缺陷與隱患，從而全面保障焊接作業(yè)的整體質量。所以，研究水工鋼結構閘門焊縫質量控制與檢測措施具有重要的現(xiàn) 實意義。

1 水工鋼結構閘門焊接流程與工藝技術

1.1 主梁的焊接技術措施

水工鋼結構閘門焊接流程，如圖1所示。在主梁焊接作業(yè)時，下料應在長寬方向適當留余量。為保證主梁前翼板與面板貼合，需在組焊前對前翼板進行壓弧處理。為減少焊接量和變形量，使用卷板機卷弧工藝時應加設簡易工裝，前翼緣板下料后直接壓弧，以減少拼接焊縫，降低焊接作業(yè)成本。為對主梁翼緣與腹板組合焊縫焊透，可使用雙面焊接，先組合后翼緣、腹板、隔板，再拼裝前翼緣板。內側可使用藥芯焊絲氣體保護焊，外側可使用埋弧焊。組合焊縫可采用J形坡口，使用銑邊機加工坡口。

1.2 邊梁的焊接技術措施

上邊梁腹板下料使用數(shù)控切割機，主梁與邊梁腹板間的連接焊縫坡口需經(jīng)刨邊機加工，對腹板與翼緣用埋弧焊焊接。焊縫無損檢測合格后，需要對邊梁用鋼翼緣矯正機調形。中間邊梁與下邊梁腹板、翼緣同樣采用數(shù)控下料方式，先焊接腹板內側焊縫，然后拼焊翼緣，翼緣板與面板貼鋼襯墊開單面坡口焊接。隔板與邊梁連接處焊縫，由翼緣板開塞焊槽，采用二氧化碳氣體保護焊。邊梁雖然較窄，但焊接工作量大，需要注意控制好焊接電流和加固措施，避免變形影響門頁尺寸。

1.3 支臂的焊接技術措施

閘門支臂需雙面焊接，腹板與翼緣板內側可使用二氧化碳氣體保護焊，外側采用埋弧焊方式[1]。單個構件焊接檢測合格后進行整體拼裝，記錄幾何尺寸。由于內側焊接作業(yè)空間狹窄，需要注意密閉空間的安全性，可采用離心式抽風機提升空間通風除塵效果。外側焊縫可使用懸臂式埋弧焊機，借助液壓翻轉架可實現(xiàn)自動焊接、自動校準以及自動回收。支臂拼裝焊接后，可在支臂前端留切割余量，待完成門葉整體組裝后確定支臂長度，再焊接支臂與主梁前端板。

1.4 縱梁的焊接技術措施

縱梁腹板使用數(shù)控下料，與邊梁腹板連接焊縫進行刨邊加工，對腹板與翼緣用埋弧焊，焊接后用矯正機調形?？v梁與主梁翼緣板間為探傷焊縫，需要開單邊V形坡口，在整體焊接時對背面清根焊透。

1.5 整體焊接技術措施

閘門門葉整體焊接工藝較為復雜，需要考慮每個門葉焊縫的質量，針對性設計坡口預熱、焊接方法，避免門葉變形[2]。在實際焊接作業(yè)時，通常采用對稱焊、退步焊等方法。在施焊過程中進行檢測，根據(jù)檢測結果實時調整工藝，將門葉變形控制在允許范圍內。這需要密切關注門葉變形情況，安排專門人員做好全程測量和記錄工作。門葉焊接采用從中間向四周擴散的焊接順序，即先焊接縱梁與主梁后翼板對接焊縫，再焊接邊梁與主梁腹板焊縫，然后按照縱梁與主梁腹板焊縫、次梁與面板角焊縫、縱梁腹板與面板角焊縫、主梁與面板角焊縫、邊梁腹板與面板焊縫等順序施焊。焊接作業(yè)后，需要檢查焊縫外觀和形位尺寸，再對焊縫進行無損檢測?？紤]到門葉剛性較差，需要在拆下胎模前在邊梁、縱梁間用型鋼臨時支撐。

2 水工鋼結構閘門焊縫質量控制措施

為了保證水工鋼結構閘門焊縫質量，應配備一支高水平的焊工隊伍和檢驗人員。焊工需要取得相關部門頒發(fā)的勝任水工鋼結構焊接作業(yè)的焊工證書，且焊工證書需在有效期內，并與所焊鋼種、焊接位置相符。檢驗人員則需具備無損檢測人員資格證書。此外，應制定適應鋼結構閘門焊接作業(yè)的管理制度，包括準備工作規(guī)程、焊接工藝評定、焊接材料管理等制度內容，建立相匹配的工作程序和標準，編制焊接工藝規(guī)程和施工方案，嚴格審查焊接工藝設計，重點審查接頭位置的能見度、焊接坡口形式等數(shù)據(jù)，確保焊接方法、材料選配得當，保證焊接工藝的可行性與經(jīng)濟性，并編制焊接施工工藝方案，為材料預處理、毛坯下料、坡口加工、焊接參數(shù)、焊接順序以及焊后熱處理等工作提供工藝指導。

2.1 原材料質量控制措施

焊接材料的采購、驗收、存放、使用、回收均需嚴格滿足焊接材料管理制度的要求，根據(jù)焊接材料標準執(zhí)行相關工作，對焊接材料質量性能進行全程管控。包括焊材在內的所有原材料采購，應優(yōu)先選擇寶鋼等知名企業(yè)的產(chǎn)品。原材料需與材質報告單等相匹配，滿足構件下料尺寸。材料進廠時通過質量檢驗，方可驗收。如果材料質量存在問題，需要進行復檢。驗收入廠后，焊條、焊絲等材料應存放于干燥、通風的環(huán)境，保持溫度不低于5 ℃、濕度不超過50%。焊條由專人負責保管、烘烤和發(fā)放，實時監(jiān)測烘烤溫度，控制好低氫焊條的烘焙條件，做好過期焊條的處理等工作。閘門各個構件下料應按工藝料單采用等離子切割下料。梁腹板等構件下料尺寸完整，采用整塊下料方式可減少焊縫數(shù)量，控制零部件對接產(chǎn)生的收縮變形和波浪變形。

2.2 坡口加工質量控制措施

閘門零部件需要進行校正和修邊，加工焊接坡口。設計圖紙中對于焊接坡口有明確標注，可以根據(jù)焊接作業(yè)需要適當調整焊縫。比如，采用雙面坡口來替代單邊坡口，將沒有坡口的角焊縫變?yōu)殡p面坡口角焊縫。焊縫和坡口形狀改變需要結合所用板材焊接特性和焊接方法施焊規(guī)范，以減少焊縫尺寸、使焊縫兩側木材均勻分布為目標，避免因兩邊熱擴散不均勻出現(xiàn)變形[3]。

2.3 焊接工具質量控制措施

在閘門焊接作業(yè)中，焊接工具的選用也十分重要。不同設備的特點和適用范圍各不相同[4]。自動焊接和手工方式相比，通常加熱更加集中，產(chǎn)生的變形較小，但對焊接環(huán)境空間有要求。閘門焊接可以采用二氧化碳氣體保護焊，而同種焊接方式下，焊接電流、電弧電壓越大往往焊接變形也越大，焊接速度越快則焊接變形越小。因此，建議使用低電壓高速的二氧化碳氣體保護焊來控制焊接變形。在實際工作中，需要結合所用板材焊接特性等因素，考慮使用自動焊接、半自動焊接或手動焊接。在閘門不同構件的焊接作業(yè)中，往往使用不同焊接方式。

焊接設備需要定人定機操作，加強設備的日常養(yǎng)護與檢修，確保焊接設備處于良好的工作狀態(tài)，并做好電流、電壓等儀表的檢定，避免因設備儀器自身問題影響正常施焊。在施焊前，往往需要使用剛性夾具固定翼緣板，對腹板和翼緣板組合加焊臨時加強板支撐，在面板、梁系組焊中用剛性夾具固定面板，對焊接平臺上的梁翼緣板兩側對稱點焊固定等。合理利用臨時支撐可以增加結構件的剛性，增強其抵抗焊接熱變形的能力，減少焊接變形。這些臨時支撐在結構件施焊冷卻后拆除。

2.4 焊接環(huán)境的質量控制措施

水工鋼結構閘門制作在廠房內完成，主要是室內作業(yè)，焊接作業(yè)受環(huán)境因素干擾較小。需要注意做好室內通風，并將溫濕度等控制在適當范圍內。閘門安裝在工程現(xiàn)場露天作業(yè)，天氣環(huán)境影響較大，需要加強對氣候環(huán)境的監(jiān)測，必要時加設防風設施等來降低環(huán)境因素的干擾。需要有效控制焊接環(huán)境，無有效防護措施的情況下，不得在雨雪、大風、低溫、潮濕天氣下施焊。必要時需要采取有效的防護措施，將焊接環(huán)境條件控制在正常范圍內[5]。在施焊前，需要對焊條按要求烘焙，避免焊條受潮影響焊縫質量。

2.5 焊接順序的質量控制措施

閘門焊接作業(yè)的大體流程要緊跟閘門制造與安裝流程進行。比如，在閘門制造過程中按照先梁后梁系與面板焊接，再焊接止水座板等附件。在焊接作業(yè)過程中，通常按照由中間向四周的順序或是兩邊對稱施焊。此外，焊工要保證電弧對中或指向一致。

2.6 焊接應力的質量控制措施

在焊接作業(yè)過程中，應采取有效措施來消除焊縫應力，防止閘門構件在焊接時產(chǎn)生變形或開裂，保證閘門安裝的尺寸精度和穩(wěn)定性[6]。比如，可以采用由主機、激振器、卡具等構成的振動時效設備，由設備自動尋找工件共振峰值并合理確定激振頻率，通過激振器使工件產(chǎn)生共振，減小和均化閘門焊縫內部應力。

3 水工鋼結構閘門焊縫的質量檢測方法

水工鋼結構閘門焊縫質量檢測按照工藝流程可以分為構件檢測、門葉成形檢測和整體驗收3個環(huán)節(jié)[7]。構件檢測即對制作完成后的閘門構件進行自檢，主要檢測構件外形尺寸、形位公差和焊縫外觀，確保符合工藝標準后方可進入下一工序。門葉成形檢測是在門葉組拼后對門葉外形尺寸和形位公差進行自檢，并采用抽檢的方式對焊縫進行探傷檢測，根據(jù)不同級別焊縫要求進行抽檢，全面通過檢測后進行下道工序。整體驗收是閘門安裝后進行竣工驗收，需要由專門機構全面檢測閘門質量。

焊縫質量檢測主要包含外觀檢查和無損檢測兩個部分，其中無損檢測是重中之重，可以了解焊縫內部質量狀況，排查焊縫質量隱患[8]。常規(guī)的無損檢測方法是超聲檢測和射線檢測，也是當前水工鋼結構閘門焊縫檢測的主流方法。超聲檢測利用超聲波對焊縫缺陷產(chǎn)生的聲波反射現(xiàn)象判定焊縫質量，對反射信號的接收能力要求較高；射線檢測利用放射源發(fā)出射線來檢測焊縫內部缺陷，對工作環(huán)境有特殊要求。除上述兩種方法外，超聲波衍射時差法等新的檢測方法逐漸得到應用。超聲波衍射時差法根據(jù)從焊縫內部結構得到的衍射能力衰減，可以定量、定位焊縫內部缺陷。與傳統(tǒng)超聲檢測相比，它的信號強度和精度不受缺陷角度、形狀影響，定位定量分析不依賴信號波幅。此外，它配用手動和自動掃查裝置，可以避免傳統(tǒng)超聲檢測的鋸齒形動作，效率更高。同時，該方法可以記錄和保存信號過程，能夠提供信號處理的依據(jù)。然而，該方法也存在應用的局限性，適用于焊縫中部缺陷和方向性不好的缺陷檢測，對表面附近缺陷可能存在盲區(qū)，還可能對氣孔、內部未熔合等良性缺陷進行夸大顯示，同時容易受現(xiàn)場噪聲的干擾，會因掃查器尺寸限制較難檢測T字焊縫、角焊縫等。可見，在水工鋼結構閘門焊縫質量檢測中，應結合實際情況，合理選用適宜的檢測方法，提高無損檢測的精確度，為后續(xù)工作提供可靠依據(jù)。

在水工鋼結構閘門焊縫質量檢測后，如果存在焊縫質量問題，應及時采取有效的處理措施，消除質量缺陷，保證閘門焊接質量。在焊接作業(yè)中，焊接熱應力往往帶來焊接變形問題，可以采用火焰矯正法矯正焊接變形。矯正過程中，需注意避免對焊縫質量產(chǎn)生負面影響。在焊縫質量缺陷的處理過程中，應嚴格按照質量標準評定缺陷程度。對于程度較輕的缺陷，要采取必要的處理措施。對于嚴重缺陷，應返工處理，以保證水工鋼結構閘門的質量與使用壽命。

4 結語

水工鋼結構閘門焊縫質量直接關系到閘門的質量性能。微小的質量缺陷也可能帶來嚴重的事故，造成巨大的經(jīng)濟損失和安全風險。為了保證水工鋼結構閘門焊接質量，需要構建完善的質量控制與檢測體系，采取全面、有效的質量控制和檢測措施。應根據(jù)閘門設計圖紙和相關技術規(guī)范，合理選擇焊接工藝，科學確定焊接工藝參數(shù)，制定焊接作業(yè)指導書，為焊接作業(yè)提供可靠依據(jù)，做好水工鋼結構閘門制造與安裝全過程的焊接作業(yè)質量控制工作。