摘要：本文对仙居抽水蓄能电站机组尾水事故闸门焊接工程中主梁和边梁主要结构的焊接、闸门整体焊接技术、振动时效消除应力技术、闸门整体退火技术等关键焊接工艺和焊接技术进行了详细的介绍。在施工过程中采取的有效的质量保证措施，提高了工程的施工质量和效率，保证了焊缝的焊接质量。
关键词：焊接变形；整体焊接；振动时效；退火
1、工程概况
仙居抽水蓄能电站为日调节纯抽水蓄能电站，安装4台375MW立轴单级混流可逆式水轮发电机组，总装机容量为1500MW，年平均发电量为25.125亿kW•h，年平均抽水电量32.63亿kW•h。本工程属大（1）型一等工程，主要永久性建筑物按1级建筑物设计，次要永久性建筑物按3级建筑物设计。枢纽主要包括上水库、输水系统、地下厂房、地面开关站及下水库等工程项目。
机组尾水事故闸门为潜孔式平面闸门，共4扇。孔口尺寸5.2m×4.2m，设计水头163m（含水锤），门叶分二节制造，节间用螺栓进行连接，运至工地后用螺栓拼接成整体，拼接部位再进行封焊。闸门结构中大多采用48mm Q345B钢板，总水压力37394kN（含水锤压力）。门槽为全封闭箱形结构，由门槽段、腰箱和顶盖三大部分组成，门槽段总长9.0m，门前门后各4.5m，腰箱高约为9.1m，顶盖外形尺寸，长6.14m，宽2.17m，高0.64m。单套门叶重量45t，单套门槽结构重量249t，4套机组尾水事故闸门总重量为1176t。
2、关键的焊接工艺和焊接技术
2.1 主梁、边梁等主要结构的焊接
每扇闸门的主梁有6根、边梁2根，主梁结构形式有π形梁、T形梁两种，边梁结构形式为T形梁，腹板与翼缘板的厚度均为48mm。腹板与翼缘板连接的组合焊缝的坡口，如果开单面外侧坡口，则焊缝宽度大，单侧焊缝的熔敷金属多，角变形会很大，最终将无法矫形。我们通过仔细分析，选择采用对称双单边J形35°坡口，R=12mm、钝边1mm。
为了能适当改善焊工施焊劳动强度，我们在充分论证基础上，改变预热施焊方法为：在焊缝背面贴远红外加热板,正面贴保温棉，当达到100℃～120℃后，立即移除保温棉焊接正缝，对于T形梁正缝采用CO2气体保护焊打底、埋弧自动焊填充，对于π形梁正缝采用药芯焊丝气体保护焊接。焊接过程中，保持层间温度不低于预热温度。焊缝正面焊好后在温度不低于预热温度下立即焊接背面焊缝，背面焊缝采用埋弧自动焊。如果低于预热温度则重新加热后焊接。如果当天焊接工作未完成第二天重新开始焊接焊缝，则应重新预热。焊缝焊好后，立即在背面贴上远红外加热板正面覆盖保温棉进行后热消氢处理，后热温度250～350℃，恒温时间1h，然后保温缓冷。我们在设计坡口时，J形坡口底部R较大，钝边1mm，双面焊时，打底采用气体保护施焊，电流密度大电弧热量集中穿透力强，只需要在焊缝背面稍作气刨清根即可，达到多快好省的目的。
图1 π形梁、T形梁加热板布置图
2.2 闸门整体焊接技术
机组尾水闸门的整体焊接是一个复杂的工程，并且门叶钢板厚度大，要考虑门叶的每条焊缝焊接质量，设计坡口、预热方法、焊接方法，最重要的是要考虑门叶变形，如果门叶变形超出了工艺允许的范围，门叶都有报废的可能，所以每焊完一道工序的焊缝，都要严密监视门叶变化，做到每班安排技术人员测量，做好记录。
为了控制焊接变形，科学安排焊接顺序是最关键的，特别是合理安排焊工对称施焊，也很重要，能有效防止产生扭曲变形。门叶的焊接顺序如下：
（1）从中间向上下左右对称焊接隔板翼缘板与主梁翼缘板的焊缝。
（2）上下节对称，从中间向外侧对称焊接节间主梁的腹板与翼缘板连接的焊缝，只焊外侧V形坡口焊缝，内侧焊缝待门叶拆开后再进行施焊。
（3）左右对称，从中间向上下焊接主梁后翼缘板与边梁后翼缘板的坡口焊缝，先仰焊后平焊。
（4）左右对称，焊接主梁腹板与边梁腹板的坡口焊缝。
（5）上下对称，焊接隔板腹板与主梁腹板的立角焊缝，焊脚。
（6）从中间向上下扩展，每条安排偶数个焊工，焊接主梁腹板、节间主梁腹板与面板连接的坡口焊缝。
（7）从中间向上下左右对称焊接隔板腹板与门叶面板的坡口焊缝。
（8）左右对称，焊接边梁腹板与面板连接的坡口焊缝，先焊接内侧焊缝，外侧焊缝清根后焊接。
（9）焊接底部支承板与主梁腹板、边梁腹板连接的焊缝，仰焊部分可先焊一道封底，翻身后再焊。
（10）从中间向左右对称焊接底隔板、底水封挡板与支撑板连接的自然坡口焊缝及角焊缝。
（11）对称焊接吊耳腹板与翼缘板、顶主梁翼缘板、顶主梁腹板、面板连接缝，不对称J/V形坡口，先焊接内侧焊缝，外侧焊缝清根后焊接。
（12）焊接吊耳翼缘板与顶主梁翼缘板、面板连接的对接焊缝，不对称J/V形坡口，先焊接内侧焊缝，外侧焊缝清根后焊接。
在门叶上每一工序焊缝焊接之前，按照焊接工艺卡上详细规定进行铺设履带式远红外加热板，进行预热，预热温度100～120℃，每条焊缝焊后立即进行消氢后热处理，后热温度250～350℃，恒温时间1h再缓冷。
论文作者:黄少奇
论文发表刊物:《电力设备》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/8
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