水工钢闸门制造与安装的焊接质量控制

李申勇

（中国水利水电夹江水工机械有限公司，乐山 614100）

水工钢闸门通常安装于溢流坝、泄水孔、水闸等建筑设施的空口上，控制泄水通道开关，起到调节流量和上下游水位的作用，在防洪排涝等工作中占据重要地位[1]。钢闸门是水闸工程的主体部分。根据工作性质，它可以划分为工作闸门、检修闸门和事故闸门。根据门叶材料，它可以分为钢闸门、木闸门和钢筋混凝土闸门等，其中钢闸门是最常见的水工闸门形式。钢闸门由面板、主梁、吊耳以及止水装置等部分组成，在水利水电工程建设中应用广泛。钢闸门通常由工厂加工制作，运到现场后再进行安装施工。焊接作业是制造与安装过程中不可或缺的重要环节，需要采取有效的质量控制措施，保证水工钢闸门制造与安装质量，提升水闸工程运行的稳定性。

1 准备阶段的质量控制措施

在焊接作业之前，准备工作是否充分对于焊接质量有着直接影响。为了提升焊接作业质量，避免出现各种焊接质量缺陷，必须妥善做好水工钢闸门制造和安装的相关准备工作，从而为焊接作业创造条件。

1.1 加强焊接工艺管理

焊接工艺是否科学、可行，直接关系焊接质量的高低。如果焊接工艺不合理，必然会导致焊接质量难以达到水工钢闸门制造与安装要求，从而影响后续施工。因此，要高度重视焊接工艺，结合水工钢闸门的使用环境和要求，以及水工钢闸门的结构特点等因素，科学制定焊接工艺方案。

技术人员应综合考虑各方面因素，编写焊接作业指导书，明确焊接技术路线。在拟定焊接工艺方案后，需要评定焊接工艺，必要时开展钢材焊接性能试验，以试验结果为依据评定焊接工艺的合理性和适用性[2]。焊接工艺评定报告应包含焊接工艺评定任务书、指导书、焊材质保书、施焊记录、焊接工艺评定报告以及焊接质量检测报告等内容，确保报告内容真实、详细、明确。如果焊接工艺评定结果不合格，需要分析问题的原因，修正焊接工艺参数，重新拟定新的焊接工艺方案，直到焊接工艺评定合格[3]。在完成焊接工艺评定工作后，应利用焊接工艺卡或焊接作业指导书指导水工钢闸门制造与安装阶段的焊接作业。

针对不同的工程环境和要求，焊接工艺也应有所不同，需要进行合理调整。在水工钢闸门制造过程中，焊接作业主要发生在拼装阶段，利用作业平台对钢闸门进行施焊。而在钢闸门安装过程中，焊接作业发生在露天环境下，施工环境更为复杂，焊接作业难度大，要考虑焊接工艺的适应性和稳定性。在实际工作中，可能因某些因素发生变化导致原有的焊接工艺不再适用，需要在准备阶段更加全面地考虑各方面因素，针对可能发生的意外情况制定相应的解决方案，避免因临时更改焊接工艺影响焊接质量。针对水利工程的实际情况，需要合理调整焊接技术，强化焊接质量管理效益，依据工程的实际情况有效调整焊接技术。比如，采用CO2气体保护焊接，具有变形小、速度快等显著特征。焊工在焊接时进行分段焊，从中间向两端逆向对称，保证每段焊缝长度在300 mm范围内。此外，使用火焰、机械相结合的方法，有效处理焊后矫正时焊缝收缩引起的正、旁弯曲质量问题。

1.2 做好焊工培训和管理

虽然自动焊工艺逐渐得到了广泛应用，但在水工钢闸门制造与安装工作中有很多焊接作业并不适合采用自动焊方式，而是需要由焊工手工完成，这对焊工的技能水平与主业素质提出了很高要求。同时，即便采用自动焊方式也离不开焊工的参与和支持，可见焊工能力素质对焊接作业质量具有关键作用。

在水工钢闸门焊接作业之前，需要确保每名焊工都持有职业资格证书，具备较为丰富的理论知识和实践经验。上岗前需要对焊工开展针对性培训，以水工钢闸门制造或安装阶段的焊接工艺与操作规范为主要培训内容。岗前培训后，应对焊工进行考核，通过考核后方可上岗[4]。如果焊工未能通过考核，需要延长培训时间，待考核通过后才可上岗，从而保证焊工上岗后快速适应工作，严格按照焊接工艺要求规范操作，切实保证焊接作业质量。对于个别缺失职业精神、技能水平过低的焊工，应给予必要的惩处，督促其改进，情况严重的需要请离焊工队伍。

1.3 加强焊接材料和设备管理

从焊接材料方面来看，依据水利工程的实际需求，确定合适的材料，并做好材料采购、验收等全过程质量管理工作。从焊接设备方面来看，焊接过程是热量输入的过程，要合理选择相关设备，减少焊接设备问题，有效保证焊接质量。

水工钢闸门制造与安装过程中的焊接作业，需要使用专门的焊接材料和焊接设备。应确保选用的焊接材料与设备满足焊接工艺要求，避免出现焊接工艺与材料设备不符的情况。在焊接材料和设备的选择上，应考虑水工钢闸门的运行情况和焊接作业的要求，基于焊接工艺方案合理选用高质量、性能优、稳定性好的材料和设备。在材料和设备入厂或入场时，应对焊接材料与设备进行检测验收。焊接材料的验收不仅要检查质量保证书、合格证书等文件，还要查验材料质量、规格、数量等，确保实际情况与要求相符。对于焊接设备的验收，着重检查焊接设备是否存在故障隐患，设备性能是否完善，参数是否准确，保证焊接设备的使用稳定性和可靠性[5]。在材料和设备进入制造工厂或安装现场后，需要妥善存放材料设备，并定期检测材料质量和设备电流等参数，避免因存放条件不当出现材料受潮、设备受损等问题。在焊接作业之前，需要复查即将使用的材料和设备，以防焊接作业过程中因材料或设备问题出现质量缺陷。

2 焊接作业的质量控制措施

在水工钢闸门制造或安装作业期间，应加强焊接作业现场的环境监控，合理控制钢闸门制造或安装作业，严格按照焊接作业指导书规范开展焊接作业，保证焊接作业质量，尽量避免出现焊接质量缺陷和焊接变形问题。

2.1 钢闸门制造质量控制

在水工钢闸门制造工作中，应严格控制焊接作业前的钢闸门制作质量，合理确定零部件尺寸，预留焊接收缩余量和加工余量，控制装配间隙和关键尺寸，避免因制作质量不达标影响焊接作业的顺利开展。

实际工作中应结合焊接工艺、构件加工、钢闸门组装等工序特点，合理设计钢闸门零部件工艺尺寸，确定加工余量和焊接收缩余量。比如，对钢闸门主边梁翼板宽度方向留1/‰余量，长度方向留2/‰余量，并加拼装误差20～30 mm，同时需要考虑拱度的情况[6]。为了减少焊接作业量，可以对面板、主梁、边梁等关键零部件进行构件预制，减少组拼时的焊接量，避免集中焊接引起的变形问题。单构件焊接质量与形位尺寸相对容易保证，可以减少对钢闸门整体质量的负面影响。焊接作业前，需要检查外形尺寸、边梁平行度等关键尺寸和预留余量，确保满足要求后方可施焊。

在零部件组焊前，校正、修边、加工焊接坡口工作尤为关键。其中，根据工艺要求落实焊接坡口的加工事项极其重要。比如，针对工程项目的实际情况，联系实际，适当调整图纸设计的焊缝标注，将单边坡口改为对称的双面坡口，并改变坡口角焊缝大小。通过减少焊缝面积，均匀分布焊缝两边的母材，便于解决焊缝两边热扩散不对称问题，对减少焊接时的弯曲变形具有积极作用。

2.2 钢闸门安装环境监控

焊接作业环境对焊接作业质量有一定的影响，尤其水工钢闸门安装阶段多为露天作业，安装现场施工环境较为恶劣，可能因外部环境变化影响焊接质量。在焊接作业过程中，应监控焊接环境，确保环境温湿度和风速等情况适宜焊接作业[7]。如果是雨雪天进行露天作业，若外部环境温度过低或风速过高，应停止焊接作业，避免受外部因素干扰导致焊接质量低下。可以根据焊接环境情况，对焊接作业场地采取相应的保护措施，以抵御气候环境的干扰。比如，环境温度低于焊接材料允许温度时，需要进行预热。

2.3 钢闸门焊接作业监管

在焊接作业前，需要检查焊接口是否规范，确保焊接材料质量合格、焊接方法得当，合理安排焊接作业顺序。正常情况下，应按照已通过评定的焊接工艺进行焊接作业，烘烤焊条，将待用焊条放在保温筒内，方便随时取用。此外，应清理干净施焊坡口周围的铁锈、油污等。

水工钢闸门制作是室内作业，需要适当控制室内环境，使室内环境符合焊接作业的要求，避免因环境因素影响焊接质量。结合现场施焊情况，室内作业也要保证自然通风，规范焊接环境控制要求。采用手工电弧焊方式进行点固焊接时，按要求烘焙焊条，避免焊条因吸潮而影响焊接工艺性能，出现夹渣、裂纹等缺陷，保证焊缝质量。

在焊接作业过程中，可以对定位焊进行工艺性的加固焊。为控制变形量，可从中间向外围采用对称逐步退焊法，合理确定焊接顺序和焊接方向，保持同步焊接的工艺参数一致，使门体受热均匀，确保焊接作业过程规范、有序。同时，要根据构件或闸门变形情况适当调整焊缝位置和焊接参数，采用振动时效消除内部残余应力，以尽量控制焊接变形量。

3 焊接处理的质量控制措施

为了保证水工钢闸门制造与安装焊接质量，焊接质量检验与焊接变形矫正是一项重要举措，对整个项目建设具有重要作用。以下探讨水工钢闸门焊接作业后的焊接质量控制措施。

3.1 焊接质量检验

在完成焊接作业后，需要按要求全面检查焊缝质量。通常先采用外观检查的方式检验焊缝表面是否存在夹渣、裂纹等质量缺陷，确保对接焊缝咬边低于 0.5 mm。外观检查后，通常采用超声无损检测的方式对钢闸门焊缝进行无损检测。对于一类和二类级别的焊缝，需严格按照规范要求开展无损检测。如果超声无损检测发现可疑波形难以判定，可以进行X射线检测。如果发现质量缺陷问题，需要对焊缝延伸方向进行补充检验。若补充检验未通过，则应检测焊工施焊的全部焊缝[8]。

3.2 焊接变形矫正

焊接热应力会引起焊接变形问题。焊接热源输入能量与焊接残余应力对焊接变形有直接影响。在焊接作业后，通常采用火焰矫正的方式矫正焊接变形。可以根据实际情况，灵活采用点状、线状以及三角形加热矫正法。在焊接变形矫正过程中，要注意避免对焊缝质量造成影响，科学选用适合的矫正方法，认真开展变形矫正作业，将焊接变形控制在允许范围内，保证水工钢闸门制造与安装质量。

4 结语

水工钢闸门的制造和安装过程中需要采用焊接方式，而焊接质量对钢闸门制造与安装质量具有直接影响。焊接工艺是否科学、合理，直接影响焊接作业质量。为有效控制水利钢闸门制造过程中的焊接质量，需要充分重视焊接工艺管理，这是保障焊接质量的关键举措。在此基础上，应在准备阶段做好前期工作，在施工阶段加强焊接作业质量管控，在焊接作业后做好焊缝检测与变形矫正等工作，以全面保障钢闸门制造与安装的焊接质量。