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1、5 平面钢闸门的制造,目 录,5.1概 述 5.2平面钢闸门的组成及门叶的主要结构 5.3闸门制造施工准备 5.4门节的拼装 5.5门叶的焊接 5.6门叶质量检查及焊接变形的修复 5.7平面钢闸门的厂内整体预组装,5 平面钢闸门的制造,5 平面钢闸门的制造,5.1概 述,钢闸门是水工建筑物中的重要组成部分。 作用：挡水、控制水流、根据要求局部或全部开启闸门泄放水流、调节上下游水位、放运船只木排、排冰排污等。 闸门巳达到的规模：重达数百吨，单扇闸门挡水面积数百平方米，承受水压力10万kN以上。因此，对闸门的制造、运输、安装调试提出了更高的要求。 闸门的分类： 按闸门的工作性质：可分为工作闸门、事
2、故闸门、检修闸门等。 按闸门形状特点：可分为平面闸门、弧形闸门、人字闸门等。 按孔口的形式：可分为露顶式闸门和潜没式闸门。 按制造闸门的材料和方法：可分为钢闸门、铸铁闸门、木闸门、混凝土闸门及塑料闸门。,5 平面钢闸门的制造,5.1概 述（续）,工作闸门：是水工建筑物正常运行时所使用的闸门。可以关门挡水，亦可根据需要在不同的开度下放水。 事故闸门：因有时需要快速关门所以也叫做快速闸门。在该闸门所控制的水道中发生故障或事故时，闸门自动关闭，切断水流，以防事故进一步扩大。 检修闸门：系指建筑物或设备检修时用于挡水的闸门，以保证检修工作的顺利进行。 钢闸门的特点：钢材的组织均匀、各向强度相等、物理机
3、械性能好，特别是焊接性能优越，强度高，焊接钢闸门的自重相对轻，变形小且易于控制和矫正。不透水性好。可承受很大的水压力等。所以焊接钢闸门在水利水电工程中应用很广泛。而其中尤以平面钢闸门应用最为普遍。,5 平面钢闸门的制造,5.2平面钢闸门的组成及门叶的主要结构,5.2.1平面钢闸门的组成,平面钢闸门主要组成： 活动部分（门叶）、埋设部分和启闭部分(图5-1)。 门叶是用于关闭孔口或开启放水的挡水体； 埋设部分包括底坎、门枕、主轨、副轨、反轨、侧轨、门眉（露顶式平面闸门无门眉）等，埋没在门槽的二期混凝土中。门叶的水荷载通过埋设部分传递到土建结构上去。 启闭部分用于控制门叶的启闭，以达到控制水流的目
4、的。,图5-1 平面闸门的组成 1启闭机；2埋件部分； 3门体部分,5 平面钢闸门的制造,5.2.2门叶的主要构造,挡一个孔口的闸门叫一扇门叶。 由于运输条件的限制和起重设备起重量的限制，一扇闸门又分为几节。一般都按水平方向分节。,图5-2加 平面钢闸门门叶结构立体示意图,门叶组成：由面板、主梁、边梁、水平次梁、垂直次梁和支承行走部分等组成。梁系与面板形成刚性的整体，面板为四周固定支承，强度高，受力条件好，而且结构也较为简单。,5 平面钢闸门的制造,5.2.3门叶的布置,平面钢闸门梁格布置形式：有纯主梁式、主次梁式和普通式三种。其中普通式在工程上应用较广。如图5-2所示。,图5-2 梁格布置
5、1主横梁；2水平次梁；3竖向连接系； 4顶横梁 5底横梁；6竖直次梁；7边梁,梁系连接形式：有齐平连接、降低连接和层叠连接，如图5-3。工程上应用较多的是具有竖向隔板的齐平连接。 下面以应用较广的普通式有竖向隔板的齐平连接平面钢闸门为例，论述平面钢闸门制作的有关问题。,5 平面钢闸门的制造,5.2.3门叶的布（续）,图5-3 梁系连接形式示意图 （a）齐平连接；（b）降低连接；（c）层叠连接；（d）具有竖向隔板的齐平连接 1面板；2水平次梁；3竖直次梁；4主横梁；5竖向连接系； 6竖向大隔板；7筋板；8开孔,5 平面钢闸门的制造,5.3.1技术准备,技术准备包括:技术人员、技术工人和技术资料的
6、准备。 闸门的制造，特别是大型闸门的制造，是一项重要和要求很严的工作。要求实行总工程师负责制，下设责任工程师和技术员。总工程师负责闸门制造的施工组织设计、工艺设计等技术问题(全面负责)；责任工程师和技术员在总工程师领导下负责一些具体的技术工作的实施。 有经验的、熟练的技术工人是施工中的骨干力量。班长、组长等必须由他们担任。施工前，应由技术人员向施工人员进行技术交底。内容包括施工内容、工程量的大小、施工程序、施工方法、技术要求、工期长短、安全措施等。参与制造的技术工人应有上岗合格证。 闸门的图纸是拼装的依据。图纸应按照有关闸门制造的技术标准设计。 编制闸门拼装工艺卡(拼装方案)。拼装工艺卡是闸门
7、拼装过程的具体施工措施和技术要求。工艺卡要作为原始记录保存，以备查寻。工艺卡有拼装过程工艺卡和焊接施工工艺卡。 拼装闸门之前，必须提供零部件制造和部件装配的原始质量检查记录。用于拼装的零部件必须是合格的。 平面钢闸门单个构件制造的允许偏差见表5-1。,5 平面钢闸门的制造,5.3.1技术准备（续）,表5-1 单个构件制造的允许偏差（mm）,5 平面钢闸门的制造,5.3.2工器具和有关设备的准备(第11讲),闸门拼装过程中，结构工种（铆工）常用工器具： 手锤、大锤、卷尺、钢板尺、粉线、钢丝线、划规、锤球、水平尺、角尺、划针、手弓锯、扳手等。 电焊工种常用工器具： 电焊帽、电焊钳、把线、刨锤、钢丝
8、刷、毛刷、割枪、烤枪等。 设备包括： 起重机、水准仪、经纬仪、电焊机、烘箱、磁力电钻、手提砂轮机、乙炔发生器，自动切割机等。 起重机的类型可根据拼装场地的不同而选择： 室内拼装可选用桥式起重机较方便。 室外（露天）拼装可选用龙门式起重机、门座式起重机等。 是临时性拼装场地，还可选用汽车吊、履带吊等。 起重机的起重量，可根据最重的一节门的重量考虑。 电焊机可根据要求选用直流电焊机或交流电焊机。电焊机数量，可按一节门叶或两节门叶同时进行焊接考虑，加点焊需要的电焊机，则为电焊机总数。,5 平面钢闸门的制造,5.3.3拼装场地的准备,拼装场地包括：拼焊平台的搭设，起重机的布置，电焊机房、乙炔发生器间和
9、工作间的安排、供水、供电、压缩空气的供应等。 拼装场可布置在室内，亦可在露天。以在室内为好。 露天场地要尽可能靠近车间，以方便零部件的运输和制造工作的统一组织指挥。室外拼装场的布置见图5-4。,图5-4 闸门拼焊露天场地布置示意图,5 平面钢闸门的制造,5.3.3拼装场地的准备（续）,拼装平台的结构见图5-5。 平台的大小视最大单节门的尺寸考虑。 平台结构：底层浇混凝土的支墩，支墩顶部预埋连接钢板，中间层放置较大号的工字钢，其间距按1.52m考虑，工字钢与支墩焊牢。上层布置较小号工字钢或小钢轨，与中层工字钢垂直焊牢，间距约0.51m，各工字钢顶面要求调平，尽可能在同一平面内，平台顶面离地面约l
10、m的距离。,图5-5 门叶拼装平台结构示意图 1较小工字钢；2较大工字钢；3混凝土支墩,5 平面钢闸门的制造,5.4门节的拼装,门节拼装就是将己制造合格的零部件拼焊成单节门叶。 分节原因： 平面闸门有多根主横梁，高度方向尺寸较大，考虑到运输条件的限制（如果需要铁路运输，平板车正常运输高度不大于3.5m，三级超限高度不大于3.9m，若是短距离的公路运输，如10km以内，其高度可达6m），通常将一扇闸门沿高空方向分成几节，每节两根主横梁，其高度视运输要求而定。,5 平面钢闸门的制造,5.4.1面板的拼接,大中型平面钢闸门面板厚度一般为816mm，且不可小于6mm，整块面板的面积较大，需用多块钢板拼
11、焊而成。 拼接缝设计 面板拼接缝的设计是一项细致的工作，既要考虑钢板平面尺寸，又要考虑到工艺上的要求，见图5-6。归纳起来，有这样几个方面：,钢板长度方向沿水平方向布置，下料宽度既要保证板边线的平直整齐，又要使切去的边废料最少。 各垂直接缝上下必须错开200mm以上，使水平缝与垂直缝形成“丁”字相接。 所有的水平接缝均要避开主横梁的前翼缘、水平次梁等。对于垂直缝与主横梁、水平次梁相交时，应将相交部分焊缝的补强高度铲平。 平板 单块钢板在下料之前应在滚板机上进行矫平。,图5-6 面板拼板示意图,5 平面钢闸门的制造, 下料,根据面板拼接缝的设计，各块拼板的几何尺寸是已知的，这种尺寸是设计尺寸。下
12、料时要预留余量：切割余量、板边加工余量、焊缝收缩余量，画线下料过程中温差的影响也不能忽视，比如：夏天中午气温高达38，在太阳下钢板温度可达68，而早晚的气温下降到25，若下料长12m，在这种温差下，长度变化值为： 这么大的变化会影响闸门质量的。 切割余量及边缘加工余量问题，如果用火焰切割下料，切割余量与切割方法、钢板厚度、割嘴的大小有关。一般情况下，预留切割和加工余量可参考第三章第三节内容确定。 对接焊缝的收缩余量问题，对接焊缝在焊接过程中，对钢板进行了不均匀的局部加热，从而引起焊缝的收缩。这种收缩表现在两个方面，即沿着焊缝长度方向的纵向收缩和垂直于焊缝方向的横向收缩。,5 平面钢闸门的制造,
13、 下料（续1）(12讲),焊接收缩量的大小，可以用公式估算。 对接焊缝纵向收缩量的计算式(King推荐)为,（51）,式中 I焊接电流（A）； L焊缝长度（mm）； t对接板厚度（mm）。 对接焊缝横向收缩可用下式估算：,（52）,式中 A焊缝横截面积（mm2）； t对接板厚度（mm）； d拼接缝间隙（mm）。 对接焊缝横向收缩量还可根据坡口型式的不同用下式估算： 对于60的V型坡口：,（53）,（54）,，mm,，mm,5 平面钢闸门的制造, 下料（续2）,对于60的X型坡口：,，mm,，mm,（56）,（55）,式中 b焊缝表面宽（mm）； t 板厚（mm）； 横向收缩量（mm）。 对于V
14、型坡口背面用电弧气刨清根后再焊接的，另外加刨焊收缩量为：0.71.0mm/每次。 用公式计算收缩量时很难将诸多因素都考虑进去，因此，各结构厂可结合本厂的具体条件，通过对焊接变形进行实际测量，找出本厂产品的收缩规律，制定切合本厂实际的工艺措施和收缩量。 若不便进行试验，或产品量不大，也可不必试验。一殷情况下，对于钢材，对接焊缝的纵向收缩量可取0.150.30mm/m，横向收缩量近似按表5-2选取。 面板对接焊缝的纵、横向收缩量也可采取预留较多的余量，等单节门叶焊接完后，再按设计要求修切面板的余量。对于单节门叶的整块面板，一股在长和宽两个方向上都预留2050mm的修切余量。,5 平面钢闸门的制造,
15、表5-2对接焊缝横向收缩近似值,表5-2 对接焊缝横向收缩近似值（mm）,5 平面钢闸门的制造, 对接缝的焊接,面板的对接焊缝有垂直短缝和水平长缝(图5-7)。为减小焊接内应力和变形，可考虑采用这样几点措施： 焊接顺序 先焊所有垂直短缝1、2，再焊水平长缝3。减小产生内应力、产生裂纹和波浪变形的倾向。 特别强调注意丁字接头处的焊接质量，施焊过程中必须采取措施保证丁字接头部位不产生缺陷。如图5-8所示，先焊短的垂直缝焊接时，应从水平缝上起弧和收弧，待垂直缝焊满后，用风铲或砂轮机将水平缝上的焊块去掉，使该处形成光滑的坡口，再焊水平缝。,图5-7 面板对接缝焊接顺序 图5-8 面板丁字接头的焊接过程
16、,5 平面钢闸门的制造, 对接缝的焊接（续1）,采用恰当的对接坡口形式减小甚至消除角变形。 由于焊缝两面熔敷金属量不相等以及先后焊接的差别，使焊缝两面的焊接收缩量不相等，从而造成角度变形。 措施： a.对于开V型坡口较薄面板，先封底，并焊一至两道，翻面清根，将背面清根部分焊满，再翻面将焊缝全焊完。可将正面焊缝全焊满，待门节组装焊接之后翻面，根据角变形大小确定清根深度，角变形大的清根深一点，角变形小的清根浅一点，便可调整角变形。 b.对于开X形坡口较厚的面板，两面坡口深度一般不等，先焊较深一面的坡口，翻面清根，同样，根据角变形大小确定清根深度以调整角变形。 实际施工中，为了更好掌握变形规律，最好先焊几块试验片，总结出符合自己实际的坡口型式、施焊顺序、清根深度等，从而较好地控制面板的角变形。,5 平面钢闸门的制造,对接缝的
