岳精雷

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.壓力鋼管和鋼閘門是水利水電工程中的主要金屬結(jié)構(gòu)，其中鋼閘門又包括了平面鋼閘門和弧形鋼閘門兩種類型.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)量問題.

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

引言：近年來，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，通過焊條電弧焊、半自動(dòng)焊，沒有辦法實(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閘門門葉、閘門埋件及啟閉機(jī)機(jī)架

（1）閘門門葉的焊接結(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)合鋼板或鋼閘門制作廠采用塞焊復(fù)合.門葉設(shè)計(jì)主要是控制閘門門葉主梁剛度和防失穩(wěn).（2）閘門門槽埋件，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，在焊接過程中應(yīng)該進(jìn)行開坡口處理，對(duì)于根部缺陷問題進(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)的開裂問題，又要避免點(diǎn)固高度過高影響第一層焊接.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.在焊接鋼管的過程中，應(yīng)該在水平位置進(jìn)行有效支撐，然后開展立焊、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合理擺動(dòng)焊條來實(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

通過對(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.

參考文獻(xiàn)：

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