新沭河三洋港挡潮闸枢纽工作闸门埋件的制造

朱小琳 仇 明

(1.江苏省水利机械制造有限公司，江苏225009；2.江苏省扬州商务高等职业学校，江苏 225009)

位于江苏省连云港市郊新沭河入海口的新沭河三洋港挡潮闸枢纽是淮河流域沂沭泗河洪水东调南下工程的组成部分。三洋港枢纽按新沭河50 年一遇洪水标准设计，设计流量6 400 m3/s，相应闸上设计泄洪水位3.88 m，闸下水位3.70 m。设计挡潮标准为100 年一遇高潮位，设计挡潮水位3.90 m，历史调查最高潮位(校核挡潮水位)4.08 m。三洋港枢纽为Ⅰ等大(1)型工程，主要建筑物为1 级，工程总投资5.5 亿元[1]。

挡潮闸闸室每孔净宽15 m，共33 孔，总净宽495 m，门槽高9 m，埋件为STNiCr耐蚀合金铸铁材料。工作闸门共33扇，单扇闸门尺寸为16.22 m (宽)×6.4 m(高)×1.7 m(厚)。

1 关键技术

工作闸门埋件采用STNiCr合金铸铁材料，其优点是：力学性能比普通铸铁有所提高，耐腐蚀性能尤其是抗碱性能大幅度提高，具有较好的耐热性能，另外同普通铸铁一样具有良好的铸造性能。通过不同合金元素配比的试验与应用，成功实现了埋件轨道工作面抗磨损、耐腐蚀、满足规定的硬度和力学性能，加工过程中又能通过机床铣切加工达到表面加工精度要求的目的。

2 挡潮闸工作门槽合金铸铁埋件制造工艺

主轨、反轨及底槛材料为STNiCr耐蚀镍铬合金铸铁，力学性能符合GB5675中HT20-40的规定，主轨埋件与滚轮接触的工作面在机械加工后的硬度≥280HBW。主、反轨单件分三节锻造，每孔左右两件对称制作。底槛单件分八节锻造，对称制作，中间用螺栓联接。铸件无裂纹、疏松、夹渣等铸造缺陷，并进行消除内应力退火处理。主轨、反轨及底槛制作加工精度满足DL/T5018—2004水电水利工程钢闸门制造安装及验收规范要求。合金铸铁化学成分要求见表1。

表1 合金铸铁化学成分要求(质量分数，%)Table 1 Chemical composition requirements of alloy cast iron (mass fraction,%)

埋件制造工艺流程为：造型→浇注→清砂→表面清理→校正→精加工→预拼→检验→入库。埋件尺寸留足收缩余量，收缩量f=1 mm/m，结合施工条件加以修正，满足规范要求。

3 质量控制措施

(1)铸造工艺保证毛坯质量耐腐蚀铸件结构复杂，尺寸精度要求高，为确保铸件的尺寸精度以及表面粗糙度要求，采用消失模铸造工艺生产耐腐蚀铸件。消失模铸造采用泡沫造型，实型真空负压铸造，在接近真空的状态下浇注铁水，确保铁水充型的精确性，保证尺寸精度和表面光洁度要求，同时铸件材质更加致密，内部缺陷控制在最低水平。精加工验证发现在加工面无铸造缺陷。

(2)加工工艺保证加工质量

根据材料硬度较高的特点，采用龙门铣床进行加工，确保加工表面的光洁度，同时将加工件刃口的“崩边”现象控制在最低限度。

(3)优质材料确保耐腐蚀性

为确保材料良好的耐蚀性，选用STNiCr材料。综合考虑金属材料的使用环境、耐海水腐蚀的性能和可加工性等多种因素，在铸铁中添加金属镍、铬、铜、锰等，提高铸铁的耐蚀性和综合力学性能。

(4)熔炼设备确保材料合格

为精确控制材料的化学成分，确保成分的均匀性，采用中频感应电炉熔炼，熔炼的铸件铁水化学成分均匀，质量稳定。

(5)检验设备确保材料质量

为减少材料的误差，确保化学成分的稳定，采用炉前光谱快速化验、碳硫分析等化验手段，确保了材质的准确性和化学成分的稳定性。同时，采用第三方检验结果对自检结果进行验证。

(6)质量管理手段确保产品质量

建立完善的质量管理体系，将耐蚀件原料入厂、模型制作、材质化验、性能检测、尺寸检测均列入质量控制体系，生产过程中派员驻厂监造，确保产品质量。

(7)防锈处理

挡潮闸及排水闸工作闸门埋件STNiCr合金铸铁埋件埋入混凝土部位除锈后涂刷改性水泥胶浆，其除锈等级按GB8923中规定的ST2级。露出混凝土的部位喷(钢)砂处理到ISO8501的Sa2.5级后，喷涂一道40 μm环氧底漆，中间漆喷涂一道120 μm改性耐磨环氧漆，面漆喷涂两道聚氨脂面漆，每道厚25 μm，油漆总厚度为210 μm。

4 检验

(1)每套合金铸铁埋件产品出厂前，由质量检验部门进行预拼装检验，合格后签发产品质量检验合格证书并喷涂上拼装组号。

(2)按相关标准的规定，对每批STNiCr合金铸铁埋件留有三个25 mm×50 mm×50 mm尺寸的试块，对试块采取钻孔取样等多钟方式进行合金成分和金相等检测，确保每批铸件均有化学成分分析和金相检验报告。

5 结束语

新沭河三洋港挡潮闸枢纽工程闸门及埋件已于2012年5月通过水下验收，其性能完全符合设计及规范要求。为水利工程金属结构的制造提供了借鉴。

[1] 杨中，邵善忠.新沭河三洋港挡潮闸枢纽工程(J).中国河口动态，2011.

[2] DL/T5018—2004水利水电工程钢闸门制造安装及验收规范.