底橫軸翻板閘門制作技術(shù)研究與應(yīng)用

楊毅

(安徽水安建設(shè)集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥230601)

【摘要】底橫軸翻板閘門由門葉、底橫軸、支鉸座、軸承、止水、液壓驅(qū)動裝置和電控系統(tǒng)組成。根據(jù)底橫軸閘門特點(diǎn)，采取前期工廠化分段制作、后期現(xiàn)場分段拼接就位的施工方法。在工廠中采取高精度制作方法，從工裝準(zhǔn)備、測量放樣、下料、門體制作、底橫軸制作、支鉸座與軸承加工、整體預(yù)組裝、閘門止水安裝、防腐、成品保護(hù)等操作要點(diǎn)上嚴(yán)格控制，確保了底橫軸閘門制作質(zhì)量。本文對此加以介紹。

【關(guān)鍵詞】底橫軸；門葉；支鉸座；軸承

中圖分類號：TV66

Research and application of bottom horizontal axis flap gate

production technology

YANG Yi

(AnhuiShuiAnConstructionGroupCo.,Ltd.,Hefei230601,China)

Abstract:Bottom horizontal axis flap gate is composed of gate leaf, bottom horizontal axis, hinged seat, bearing, water stopper, hydraulic drive device and electric control system. Construction method of pre-factory segmented production and post-site segmented combination is adopted according to the characteristics of bottom horizontal axis gate. Tooling preparation, measuring lofting, cutting, gate production, bottom horizontal axis production, hinged seat and bearing processing, overall pre-assembly, gate water stopper installation, corrosion prevention, finished product protection and other operation keys are strictly controlled, thereby ensuring the production quality of bottom horizontal axis gate. The condition is introduced in the paper.

Key words: bottom horizontal axis; gate leaf; hinged seat; bearing

1底橫軸翻板閘門特點(diǎn)

底橫軸翻板閘門，是水利工程中近幾年興起的一種新型翻轉(zhuǎn)式擋水閘門，主要由門葉、底橫軸、支鉸座、軸承、止水、液壓驅(qū)動裝置和電控系統(tǒng)組成。閘門可根據(jù)需要開停在水平位置和垂直位置間的任意位置。該閘門優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)相對較低。底橫軸翻板閘門的底橫軸長度相對較長(一般為10～60m)，因此底橫軸同心度要求較高，各部精度高，制作難度大。[1-5]

2底橫軸翻板閘門制作工藝優(yōu)選[2]

2.1制作與安裝之間的關(guān)系

閘門的制作必須考慮門體運(yùn)輸和現(xiàn)場安裝條件，單個(gè)構(gòu)件的大小和重量必須滿足運(yùn)輸與吊裝要求。為便于運(yùn)輸與安裝，門葉和底橫軸采用分段結(jié)構(gòu)制作、高強(qiáng)螺栓連接方式。與此對應(yīng)，底橫軸閘門制作分為兩個(gè)階段，前期是工廠化分段制作，后期是現(xiàn)場分段拼接，并安裝就位。

工廠化制作優(yōu)點(diǎn)包括：?化整為零，可以提高操作速度；?可以實(shí)現(xiàn)工廠化生產(chǎn)，提高制作精度與質(zhì)量；?可以最大化實(shí)現(xiàn)機(jī)械作業(yè)，節(jié)省人力資源，降低成本；?分段制作便于運(yùn)輸與安裝。

2.2制作研究

根據(jù)運(yùn)輸和安裝條件，閘門門葉和底橫軸適宜按8～10m一節(jié)進(jìn)行分段制作。在廠內(nèi)的組裝平臺上，按尺寸校正好各支鉸基礎(chǔ)板，把閘門的各零部件按圖紙要求在廠內(nèi)按一定順序預(yù)組裝。先組裝支鉸座、底橫軸、穿墻套管、拐臂，校正其同心度和高程，符合要求后逐節(jié)把門葉吊裝到底橫軸上組裝，檢查各組裝件尺寸，符合設(shè)計(jì)要求，則完成閘門制作工作。

控制支鉸、底橫軸、穿墻封水套管制作和組裝精度是保證閘門滿足設(shè)計(jì)運(yùn)行功能要求的關(guān)鍵。

2.3制作工藝

在鋼平臺上按1∶1的比例整體放樣、拼焊閘門，然后橫向分段，最后在安裝現(xiàn)場進(jìn)行分縫焊接。旋轉(zhuǎn)底橫軸采用中空結(jié)構(gòu)，分段制作，現(xiàn)場焊縫拼接和局部外加法蘭的連接。底橫軸每一段均在廠內(nèi)用鋼板卷管焊接而成。閘門門葉厚鋼板弧形底座通過螺栓與底橫軸連接。先將閘門門葉底部弧形底板與底橫軸組裝在一起，按圖紙?jiān)O(shè)計(jì)位置進(jìn)行一次性鉆孔，拆除弧板，把弧板底座上的孔徑擴(kuò)大2～4mm，底橫軸孔攻絲。將校正檢驗(yàn)合格的底橫軸、鉸座、拐臂、門葉與門葉底部弧形板在廠內(nèi)整體預(yù)組裝，焊接閘門門葉與底部弧板。在底橫軸、門葉等各分段位置設(shè)定三個(gè)定位銷，并做明顯標(biāo)志，以保證工地現(xiàn)場組裝的精確度。

2.4制作工藝流程

底橫軸翻板門制作工藝流程為：施工準(zhǔn)備→測量放樣→下料→門體制作→底橫軸制作→支鉸座及軸承加工→整體預(yù)組裝→防腐→成品保護(hù)。

3底橫軸翻板門制作工藝要點(diǎn)[2]

3.1工裝準(zhǔn)備

根據(jù)制作工藝要求，調(diào)整好用于主梁、側(cè)梁、面板的拼裝平臺，使用前用水平儀復(fù)測一遍。

3.2測量放樣

在制作平臺上按1∶1的比例放大樣，閘門放大樣時(shí)須根據(jù)閘門門體的結(jié)構(gòu)形狀、門體的大小、焊縫坡口形式和焊縫的高度確定其收縮量，從而確定大樣尺寸。

3.3下料

用于閘門面板、主梁腹板、縱梁腹板、邊梁腹板、翼板的鋼板，在下料之前先用平板機(jī)平整，以消除鋼板軋制過程中的應(yīng)力，減少焊接變形。使用數(shù)控切割機(jī)從鋼板上下料，制作主梁腹板、翼板及面板。型鋼用圓盤鋸床并輔以氣割下料。使用坡口機(jī)制作焊接坡口。

3.4門體制作

3.4.1主梁拼點(diǎn)和焊接

a.閘門門體使用Q345B鋼材制作，翼板、腹板上的對接焊縫是一類焊縫，采用埋弧自動焊。焊接時(shí)引弧端和熄弧端加引弧板和熄弧板。

b.將主梁的翼板和腹板拼點(diǎn)成工字形，主梁翼板和腹板的對接焊縫錯(cuò)開距離不小于300mm。

3.4.2閘門面板的拼點(diǎn)和焊接

a.面板一般采用復(fù)合不銹鋼板。受成品鋼板定尺的限制，大中型閘門面板一般需拼接。將裁好的面板放在制作平臺上拼接。焊接面板基層時(shí)，先焊短焊縫、橫焊縫，再焊長焊縫、縱焊縫，采用埋弧焊，焊縫余高0～3mm，翻轉(zhuǎn)、碳弧氣刨清根，再用CO2氣體保護(hù)焊焊接至不銹鋼板位置，換不銹鋼焊絲焊接不銹鋼層面板，寬度壓過坡口2～4mm且平緩過渡。焊接時(shí)引弧端和熄弧端要加引弧板和熄弧板。

b.焊縫不允許有穿透性氣孔，1mm直徑氣孔每米范圍內(nèi)允許不超過3個(gè)，間距不小于20mm，采用超聲探傷。面板的對接縫屬于Ⅱ類焊縫，探傷的數(shù)量不小于整個(gè)面板焊縫長度的30%，焊縫內(nèi)部質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)按GB 11345BⅡ級執(zhí)行。

3.4.3整體拼點(diǎn)

a.閘門在制作平臺上整體拼裝，放出所有要拼點(diǎn)的位置線，檢查所有位置線，控制在誤差范圍內(nèi)；檢查對角線，其絕對值誤差控制在1mm范圍內(nèi)。

b.平整面板，消除焊接應(yīng)力，面板焊縫要進(jìn)行探傷檢測。

c.在面板上放大樣。按工藝要求，讓面板上的焊縫與主梁的對接焊縫和縱梁的對接焊縫錯(cuò)開，其距離不小于150mm。

3.4.4門葉總拼

a.在拼焊好的面板上放出閘門主梁、縱梁、邊梁的位置線，打上樣沖。

b.整體放線，特別注意對角線打樣沖，校驗(yàn)對角線。

c.拼點(diǎn)主梁，校驗(yàn)尺寸線，主梁的腹板與閘門面板要垂直。

d.拼點(diǎn)縱梁，校驗(yàn)尺寸線，縱梁的腹板與主梁的腹板要垂直，縱梁的腹板與閘門面板要垂直，縱梁的翼板與主梁的翼板要平齊。

e.拼點(diǎn)其他工件。

3.4.5門葉焊接

a.先焊主梁、縱梁翼板間的平焊縫，采用CO2氣體保護(hù)焊，從中間向兩邊焊。

b.焊主梁、縱梁間的立焊縫，從中間向兩邊焊。

c.焊面板上的平焊縫，從中間向兩邊焊。焊面板上的角焊縫，從中間向兩邊焊，采用斷焊、跳焊，以減少變形，一段焊縫300mm左右，焊一段，跳一段，最后再補(bǔ)齊。

d.根據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求和規(guī)范要求進(jìn)行檢查，符合要求后轉(zhuǎn)入下道工序。

e.翻轉(zhuǎn)閘門，使原處于仰焊位置的焊縫變成水平位置焊縫，焊接所有未焊焊縫。

f.檢查所有焊縫焊接質(zhì)量。

3.5底橫軸制作

a.底橫軸為中空結(jié)構(gòu)，分段制作，現(xiàn)場焊縫拼接的連接形式。一般中間段各段底橫軸在廠內(nèi)要分段對接，對接時(shí)每節(jié)縱向焊縫應(yīng)錯(cuò)位90°，環(huán)向焊縫間距控制在2m以上，每節(jié)縱向焊縫只允許1條。軸管由厚鋼板卷制焊接而成，把每段的4節(jié)焊接檢驗(yàn)合格的鋼管逐節(jié)對接，對接焊縫開45°V形坡口，用半自動埋弧焊機(jī)進(jìn)行焊接，焊縫按一級焊縫要求，100%焊縫長度進(jìn)行超聲波探傷及外觀檢查合格，并符合《高壓無縫鋼管超聲波擦傷規(guī)定》(JB 1151)。凡是采用焊接的部位，均提供焊縫探傷資料。

鋼板依據(jù)圖紙尺寸，按季節(jié)、材質(zhì)、留足收縮余量與切割余量進(jìn)行放樣劃線，用數(shù)控切割機(jī)切割，加工坡口，將待卷鋼板預(yù)熱到一定溫度后，在卷板機(jī)上卷制成型，縱縫加熱后進(jìn)行焊接，校圓后對管兩端找同心后進(jìn)行加工，對接鋼管達(dá)到要求長度、退火消除應(yīng)力后進(jìn)行精加工。

b.將卷制焊接好的鋼管外表面進(jìn)行精加工。

c.在底橫軸管上貼焊100°弧形不銹鋼止水座板，每段100°弧形不銹鋼止水座板長度不小于2m，環(huán)縫與底橫軸管的環(huán)縫錯(cuò)位在150mm以上。

d.在底橫軸支鉸軸承接觸范圍部位貼焊不銹鋼，然后用車床加工底橫軸的端部內(nèi)外圓及貼焊的不銹鋼管，以保證底橫軸與支鉸軸承的同軸度不大于0.8mm。

e.按圖畫閘門上弧形板與底橫軸連接的螺孔位置線、中心線、打樣沖。配鉆攻內(nèi)絲。

f.底橫軸壁厚偏差+5～-1mm，外徑公差f9，表面粗糙度Ra為12.5μm，節(jié)間同軸度0.8mm，全長方向同軸度不大于2.0mm。在每段底橫軸分段處設(shè)三只定位銷，并留下明顯標(biāo)志，以保證工地現(xiàn)場組裝的精確度。底橫軸拆除運(yùn)到工地安裝后用CO2氣體保護(hù)焊進(jìn)行定位焊接。

g.底橫軸與拐臂連接法蘭鉸制孔，畫20-φ80H7的位置線、中心線，在數(shù)控鏜床上直接鉸制，連接用抗剪套材料用40Cr鋼，并進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。

3.6支鉸座與軸承加工[4]

a.支鉸座材料一般為ZG30Mn鋼，鑄造完成后，進(jìn)行退火處理。

?做模型、鑄造、退火。

?檢查鑄件外形尺寸和內(nèi)部缺陷(孔眼、裂紋、粘砂、結(jié)疤、夾砂、冷隔等)。

?粗加工畫線：粗找基準(zhǔn)線，畫出底平面加工尺寸線和孔的中心線。

?加工底面：在龍門刨床上刨底面，包括粗刨、精刨。

?加工：以加工好的底面為基準(zhǔn)面，在鏜床上鏜孔、刮平符合圖紙要求。

?畫線、鉆孔。

在支鉸座加工時(shí)要考慮底橫軸基礎(chǔ)不均勻沉降的應(yīng)對措施。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，支鉸承受豎向力小，水平橫向水推力大，支鉸座軸承孔可留約3～5mm預(yù)留量。

b.軸承加工。

?25m以上的鋼板閘門軸承一般采用耐磨損自潤滑球面軸承，內(nèi)襯選用工程塑料復(fù)合材料(如MGA、MGC、NMG等)，外層選用不銹鋼材料。

?為方便安裝，軸承球體和球座采用剖分結(jié)構(gòu)。為保證加工精度，對軸承內(nèi)襯及外層先進(jìn)行整體加工后，再剖分。

?剖分后的軸承用連接板連接成整體，連接后的軸承兩端面不能有凸出結(jié)構(gòu)，以便與支鉸座端面配合。

3.7整體預(yù)組裝

a.在制作鋼平臺上進(jìn)行整體預(yù)組裝。

b.在制作鋼平臺上使用經(jīng)緯儀放支鉸座縱向中心線，按照各支鉸座的距離放各支鉸座的十字中心線。

c.把底橫軸按位置套入支鉸座，校正支鉸座的位置，使其十字中心線偏差不大于0.5mm，然后把中間各支鉸座點(diǎn)焊固定在鋼平臺上。

d.調(diào)整底橫軸與拐臂連接的法蘭中心線，確保裝配拐臂的角度，固定各底橫軸，防止其轉(zhuǎn)動或位移。

e.裝配并固定兩端的兩個(gè)拐臂和邊支鉸座。

f.底橫軸整體組裝完成后組裝閘門底弧板，把閘門吊裝到底弧板上，控制閘門垂直度，每組裝一節(jié)閘門用4根鋼支撐把閘門與制作平臺固定牢固。

g.閘門、底橫軸整體組裝完成后進(jìn)行閘門外形尺寸檢驗(yàn)。

h.為防止閘門與底弧板焊接變形影響底弧板與底橫軸的連接螺栓安裝，其焊縫在閘門和底橫軸工地整體安裝就位螺栓緊固后焊接。

3.8閘門止水安裝[3]

測量出兩側(cè)底止水長度，裁剪橡皮，按底橫軸弧度精修下端橡皮形狀，將側(cè)封水橡皮在門體安裝位置壓緊(壓縮量為3mm)。按照門頁螺栓孔在橡皮上標(biāo)記出側(cè)封每個(gè)螺栓孔位置，在橡皮標(biāo)記螺栓孔位置處鉆孔或沖孔，然后進(jìn)行安裝連接，用透光法檢查密封情況。

3.9防腐

對預(yù)組裝合格的閘門各部件根據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求進(jìn)行防腐處理，驗(yàn)收出廠。

3.10成品保護(hù)

加工件的結(jié)合面涂防銹油，活動部分注上黃油。用特制的柔性吊帶進(jìn)行吊裝，搬運(yùn)時(shí)防止撞擊。零散部件用木質(zhì)工件箱裝運(yùn)，以保持門體表面清潔。

4底橫軸翻板門制作效益分析[5]

a.工廠制作工藝流程科學(xué)，生產(chǎn)設(shè)備先進(jìn)，工作效率高，工人勞動強(qiáng)度低，工程質(zhì)量可靠，制作成本是普通平面閘門的90%，制作工期是普通平面閘門的70%。

b.制作工廠進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化管理，對廢水、廢氣、固體廢棄物和噪聲污染采取有效的控制措施，不破壞環(huán)境，無資源浪費(fèi)現(xiàn)象，于社會可持

c.把外形尺寸大、重量大的底橫軸、門葉等進(jìn)行分段制作，在吊裝、組拼、運(yùn)輸、安裝等各環(huán)節(jié)安全性更高。

5結(jié)語

根據(jù)底橫軸鋼閘門特點(diǎn)，采取分段制作和拼裝的施工方式，既有利于提高閘門制作精度，也有利于后期現(xiàn)場安裝施工。該方法可縮短工期、提高工程質(zhì)量、降低工程造價(jià)，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益顯著，可為類似工程的應(yīng)用提供借鑒。

參考文獻(xiàn)

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