劉鑫

摘 要： 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)的水利水電行業(yè)的發(fā)展也有了改善。壓力鋼管和鋼閘門(mén)是水利水電工程中的主要金屬結(jié)構(gòu)，其中鋼閘門(mén)又包括了平面鋼閘門(mén)和弧形鋼閘門(mén)兩種類型。在不同金屬結(jié)構(gòu)制作焊接當(dāng)中，所采用的工藝方法也存在較大的差異性，只有明確工藝方法的不同要點(diǎn)，才能夠促進(jìn)焊接水平的提升，防止金屬結(jié)構(gòu)在使用中出現(xiàn)較大的質(zhì)量問(wèn)題。尤其是在當(dāng)前市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)逐漸加劇的趨勢(shì)下，企業(yè)只有不斷提升金屬結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，才能保障水利水電工程的運(yùn)行效率，在創(chuàng)造巨大經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，為社會(huì)生產(chǎn)生活的正常運(yùn)轉(zhuǎn)奠定基礎(chǔ)。施工時(shí)應(yīng)該明確金屬結(jié)構(gòu)焊接中的一般規(guī)定，包括焊材的儲(chǔ)存方法、電源選擇和焊接條件控制等。與此同時(shí)，還要加強(qiáng)對(duì)金屬結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量的檢查，防止焊接中存在較大的問(wèn)題，對(duì)后續(xù)使用造成影響。

關(guān)鍵詞： 水利水電工程;金屬結(jié)構(gòu);制作焊接工藝分析

【中圖分類號(hào)】TV547.6 ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A ? ? 【文章編號(hào)】1674-3733（2020）04-0188-01

引言：近年來(lái)，我國(guó)大型、巨型水電站不斷增多、水工金屬結(jié)構(gòu)趨于大型化、大尺寸、大體積、大參數(shù)等類型不斷涌現(xiàn)。鋼材類型和焊接材料也層出不窮，新的焊接方法不斷涌現(xiàn)。文中概要介紹一些鋼材和焊接材料的應(yīng)用發(fā)展情況和采用的焊接方法。

1 大型水電部件焊接結(jié)構(gòu)和焊接特點(diǎn)

目前，在汽車、通用機(jī)械、工程機(jī)械、鋼結(jié)構(gòu)等制造中，智能化焊接機(jī)器人得到了廣泛的應(yīng)用。焊接的對(duì)象主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：工件容易發(fā)生變位、尺寸較小、焊縫處具有開(kāi)放性、批量成形與裝配精度較高、焊縫坡口形式簡(jiǎn)單、焊道軌跡簡(jiǎn)單。這些特點(diǎn)可以使智能化焊接機(jī)器人充分發(fā)揮出自身的優(yōu)勢(shì)，定位準(zhǔn)確、重復(fù)運(yùn)動(dòng)精度較高。通過(guò)把離線編程與在線示教相結(jié)合，可以滿足焊接的需求，可以有效提升焊接的效率和質(zhì)量。但在大型水電部件制作中，由于大部分大型水電部件屬于單件和小批量結(jié)構(gòu)件，往往帶有尺寸較大、質(zhì)量偏重、結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜的特點(diǎn)。這對(duì)智能機(jī)器人的性能提出更高要求，需要在一些特殊位置進(jìn)行多層多道焊接，如平焊、立焊、橫焊等，焊縫的厚度需要保證在200毫米以上等。

2 水利水電工程金屬結(jié)構(gòu)制作焊接工藝

2.1 半封閉空間厚板多層多道異行曲線機(jī)器人焊接技術(shù)

部分大型水電部件的結(jié)構(gòu)屬于回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，容易構(gòu)成一個(gè)半封閉空間和封閉空間，通過(guò)焊條電弧焊、半自動(dòng)焊，沒(méi)有辦法實(shí)現(xiàn)焊接的可視性、操作性、可達(dá)性。因?yàn)榇笮退姰a(chǎn)品工件需要有預(yù)熱階段，對(duì)于焊工的要求較高，非開(kāi)放空間中不能對(duì)有毒有害的物質(zhì)進(jìn)行有效排除，從而嚴(yán)重影響到焊工的身體健康。而半封閉空間厚板多層多道異行曲線機(jī)器人焊接技術(shù)可以有效解決這些問(wèn)題。半封閉空間厚板多層多道異行曲線機(jī)器人焊接技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)在狹小空間，不發(fā)生碰撞和不限位的前提下，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。并且，還可以實(shí)現(xiàn)程序修正，變換焊接的姿態(tài)。因?yàn)楹附幼藨B(tài)對(duì)焊縫的成形有著直接的影響，并且也對(duì)下一焊道的排布有著一定的影響，通過(guò)半封閉空間厚板多層多道異行曲線機(jī)器人焊接技術(shù)，可以使多個(gè)焊道的焊接姿態(tài)保持一致。此外，半封閉空間厚板多層多道異行曲線機(jī)器人焊接技術(shù)在選擇焊接參數(shù)時(shí)，需要具有豐富經(jīng)驗(yàn)的焊工進(jìn)行指導(dǎo)，結(jié)合已有的焊道排布，對(duì)焊接參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，使其可以實(shí)現(xiàn)焊道排布，從而保證半封閉空間厚板多層多道異行曲線機(jī)器人焊接技術(shù)可以有效提升焊接的質(zhì)量和效率。

2.2 閘門(mén)門(mén)葉、閘門(mén)埋件及啟閉機(jī)機(jī)架

（1）閘門(mén)門(mén)葉的焊接結(jié)構(gòu)用材質(zhì)為Q235B，Q355B，Q390B鋼。國(guó)外某些潛孔式弧門(mén)面板，采用奧氏體或馬氏體不銹鋼材質(zhì)或不銹鋼復(fù)合鋼板制作，或由復(fù)合板制造廠供貨不銹鋼復(fù)合鋼板或鋼閘門(mén)制作廠采用塞焊復(fù)合。門(mén)葉設(shè)計(jì)主要是控制閘門(mén)門(mén)葉主梁剛度和防失穩(wěn)。（2）閘門(mén)門(mén)槽埋件，其結(jié)構(gòu)形式主要分兩類：焊接件和鑄鋼件。焊接件材質(zhì)選用Q235B，Q355B鋼等，其水封座板和軌道踏面均選用不銹鋼，如06Cr19Ni10（S304），06Cr17Ni12Mo2（S316）。鑄鋼件主要用于制作承受壓力的主軌。材質(zhì)常用為碳素鑄鋼ZG270-500，ZG310-570，ZG340-640等和中碳合金鑄鋼ZG35Cr1Mo，ZG42Cr1Mo等。鑄鋼主軌道與護(hù)角等軋制件的連接，目前多為螺栓連接，個(gè)別仍采用異質(zhì)不銹鋼（Cr25-Ni13型）焊接材料焊接。

2.3 壓力鋼管的焊接工藝

壓力鋼管是水利水電工程中的另一重要金屬結(jié)構(gòu)。若管子采用手工電弧焊，在焊接過(guò)程中應(yīng)該進(jìn)行開(kāi)坡口處理，對(duì)于根部缺陷問(wèn)題進(jìn)行控制。對(duì)于管子端部進(jìn)行切割斜邊處理，1～2mm為鈍邊尺寸，并控制斜邊角度在30～50°之間，在加工過(guò)程中利用火焰或者機(jī)械設(shè)備。1～3mm為兩管組對(duì)間隙的合理范圍，避免其中有異物的填充并清理坡口周圍。及時(shí)清理焊縫坡口面和坡口兩側(cè)的氧化皮、鐵銹以及毛刺等，是保障焊件組對(duì)質(zhì)量的關(guān)鍵，清理范圍為10～20mm。在處理相同厚度管節(jié)的對(duì)接焊縫時(shí)，應(yīng)該控制縱縫尺寸在2mm以下，環(huán)縫尺寸在3mm以下。在對(duì)焊縫進(jìn)行點(diǎn)固時(shí)，小管點(diǎn)數(shù)通常為1個(gè)，在斜平或者平面位置上開(kāi)展點(diǎn)固處理。中管點(diǎn)數(shù)通常為2個(gè)，也是在斜平與平面位置中進(jìn)行點(diǎn)固。大管的點(diǎn)固數(shù)量通常為2～4個(gè)，3～5mm為點(diǎn)固高度的合理值，15～30mm為點(diǎn)固長(zhǎng)度的合理值。既要防止點(diǎn)固高度不足引發(fā)的開(kāi)裂問(wèn)題，又要避免點(diǎn)固高度過(guò)高影響第一層焊接。在焊接引出板與引弧板時(shí)，將其設(shè)置于焊縫的兩端，并保持與焊縫相同的坡口尺寸、材質(zhì)和坡口型式。若引出板與引弧板采用埋弧焊，應(yīng)該控制其尺寸在50mm×100mm以上;若引出板與引弧板采用手工電弧焊，應(yīng)該控制其尺寸在40mm×50mm以上。在焊接鋼管的過(guò)程中，應(yīng)該在水平位置進(jìn)行有效支撐，然后開(kāi)展立焊、仰焊和平焊等操作。確保第一層能夠焊透，是單面焊雙面成形焊縫中的關(guān)鍵點(diǎn)，避免出現(xiàn)低強(qiáng)度塌腰和焊瘤。根據(jù)焊接位置的不同，合理調(diào)整焊接高度與運(yùn)條角度，以確保鋼管焊接的質(zhì)量。為了能夠保障焊接時(shí)熔化的均勻性，熱量的控制可以通過(guò)合理擺動(dòng)焊條來(lái)實(shí)現(xiàn)，尤其是在不能有效調(diào)整焊接電流的情況下，這種方式能夠提升鋼管焊接的質(zhì)量。

結(jié)語(yǔ)：通過(guò)對(duì)水工金屬結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式、主材、焊接材料和焊接方法的應(yīng)用情況介紹，從而對(duì)從事本行業(yè)的人員，如何選擇主材材質(zhì)、選擇焊接材料和采用什么焊接方法，具有一定的指導(dǎo)意義和借鑒參考作用，可防止質(zhì)量事故的發(fā)生，并可降低施工成本。

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