南水北调工程新型弧门埋件制作技术

　　摘要：南水北调工程新型弧门埋件，为了防止闸门冬季运用时，侧水封与侧埋件冻结影响闸门的正常运行，在弧门的两侧埋件中设有循环热油用的空腔和管路，油腔外设有保温腔，保温腔内装有保温材料（岩棉）。该件结构复杂，焊缝分布密集，焊接量大，变形大，对工作面的要求高，制作难度很大。该文重点介绍了从埋件组装、焊接、整形、机加工、打压试验、保温层施工的关键工艺措施，此方案的采用使埋件制作很成功，表明制作过程中的各工艺参数合理，方法得当。此成果可为类似工程提供借鉴。

　　关键词：南水北调工程；新型弧门埋件；油腔；保温腔；工艺措施

　　中图分类号：TV34 文献标识码：A 文章编号：1672-9900（2011）01-0069-02

　　1 工程概况

　　南水北调工程是一项关系我国建设全局的宏伟工程，对我国的经济、社会、生态环境都将产生重大影响。2006年2月，我厂承揽了南水北调中线京石段应急供水工程中古运河枢纽金属结构设备的加工制造，古运河枢纽暗渠进口节制闸弧门埋件属于金结中的一部分。古运河枢纽进口节制闸弧门共3扇，设3孔埋件。为了防止闸门冬季运用时，侧水封与侧埋件冻结影响闸门的正常运行，在弧门的两侧埋件中设有循环热油用的空腔和管路，油腔外设有保温腔，保温腔内装有保温材料（岩棉）。

　　古运河枢纽进口节制闸弧门侧埋件，由上、中、下3节组成，上节设有循环热油用的不锈钢钢管及保温腔，中节设有循环热油的油腔及保温腔，要求出厂时上、中节焊为一体。为方便制作及保证质量，制作时上、中节整体制作。虽然以前也制作过多种弧形埋件，但带有循环热油腔及保温腔的弧形埋件属于首次制作。

　　2 项目制作难点

　　在弧门埋件中用于循环热油的空腔和管路需按密封焊工艺进行施焊并进行保温设计，而对接焊缝均为一类焊缝，除进行无损探伤外，还需进行密封性试验。另外保温层的设计、制作在水利系统闸门应用中也属首次。

　　由于弧门埋件，尤其是侧埋件结构复杂且为弧形，焊缝较多，焊接量大，变形也大，而规范要求，非机加工的工作面局部不平度每米范围内不大于1mm，为制作增加了难度。

　　由于侧埋件结构复杂，41％材料为不锈钢板，稍有不慎，就会造成工件的报废，不但延误工期，影响整个南水北调中线工程的施工，而且损失的材料费、人工费、焊材费及其他费用不可估量。

　　3 制作工艺措施

　　3．1 工艺过程

　　（1）数控等离子切割不锈钢板，调平，周边修光，机加工边留加工量。所有对接焊缝及组合焊缝均采用开坡口的焊接方法。不锈钢面板首件下料后按地线检测弧度。

　　（2）型钢下料卷弧、不锈钢管锯料卷弧、需对接的管接缝开坡口，焊后按一类焊缝探伤；保温腔用钢板卷弧。

　　（3）连接板、筋板按图纸尺寸下料，连接板下料时厚度方向加4mm余量。

　　（4）放地线，铺不锈钢面板，与地线对正后在面板上划线，划出各件位置线，按线组装。

　　（5）按合理顺序组装，施焊。为减少焊接变形，焊接方法采用变形小、焊接质量高的气体保护焊；焊接过程中，除采取特殊的焊接顺序外（如：分段跳焊、对称焊接等），严格控制线能量输入，焊后用专用胎具上压力机矫正变形。

　　（6）装不锈钢加热油管，与油腔组件采用密封焊。检测无误后按一定的焊接顺序及焊接参数施焊，先焊油腔外弧部位，后焊内弧，再焊顶部盖板。

　　（7）油腔密封焊缝按规范要求，经超声波探伤检测合格后，对油腔和油管进行打压试验。

　　（8）热油腔及管路打压合格后，对焊接油腔部位产生的变形上压力机压平，然后组装、施焊保温腔。检测后装保温材料，合格后装保温腔盖板，施焊。

　　（9）焊后整形，采用火焰加热法矫正曲率半径到要求，液压机矫正不锈钢面板平面度到要求。

　　（10）试组装，按地线吊放3节侧埋件，对正后装节间连接板，外侧预留4mm加工量，划出连接板加工线。

　　（11）动力头按线镗连接板端面到尺寸。

　　（12）3节侧埋件按线组装，检测。

　　3．2 打压试验方案

　　3．2．1 试验设备

　　手动试压泵（型号SY 5）的主要参数为：额定排出压力5MPa；额定流量21L/h；手柄施力33．4N。

　　3．2．2 试验具备的条件

　　（1）中节侧埋件的封闭空腔焊接完毕，并与上节侧埋件的油管焊接为一体，其密封焊缝经超声波探伤检验合格后，对其空腔和油管进行打压试验。

　　（2）试验介质：水，水温不低于10 ℃。

　　3．2．3 试验过程

　　（1）上、中节侧埋件倾斜放于平台上，进出水口端面稍高。球形接头与不锈钢管焊在一起，要求密封焊接。不锈钢管一端与手动试压泵连接，另一端做为排气阀。

　　（2）通过不锈钢管向埋件内加水，直到加满为止。

　　（3）以手动试压泵向埋件内加压，试验压力按0．2MPa保压5min；0．5MPa保压5min；0．8MPa保压15min分3步进行。

　　（4）检查有无渗水，观察油腔外形。若发现渗水现象，需对渗水处焊缝彻底清理后，重新焊接，焊接后再按上述步骤进行耐压试验。若发现埋件油腔变形，应马上采取加固措施。

　　（5）试验合格后，打开排气阀泄压，人要远离喷水阀门。将水排出，再进行其他件的焊接。

　　3．3 保温层施工

　　古运河枢纽暗渠进口节制闸弧门侧埋件为了对油腔及输油管进行保温，设置了保温腔，并需填加保温材料，此工序是在油腔及油管的打压试验完成、保温腔3面焊接完成后，顶盖封口焊接之前进行。

　　3．3．1 保温材料的质量要求

　　（1）产品性能参数应满足表1性能指标要求。

　　（2）用于充填结构的散装绝热材料，不得混有杂物及尘土。岩棉中颗粒直径大于或等于0．5mm的渣球含量应小于6％。

　　（3）长期存放或受潮的保温材料及制品在使用前应进行含水率测定，其含水率无机保温材料不宜超过5％，否则应进行干燥处理，且处理后应能恢复原有物理形式及性能。

　　3．3．2 施工的准备和要求

　　（1）在保管中根据保温材料品种不同，应分别设置防潮、防水、防挤压变形（成型制品）等设施。露天堆放时，应采取防护措施。

　　（2）保温层的施工应在油腔及油管的强度和严密性试验已完成、保温腔内油管及支撑已安装定位并检测合格后方能进行。

　　（3）施工前应清除保温腔内的污垢和油灰，并保证表面干燥。

　　（4）当天完成的保温腔施工要封口焊接，以防潮、防雨。

　　（5）室外雨天及风力大于5级的气候条件下不能进行保温层的施工。

　　3．3．3 保温腔的施工方案

　　（1）根据顶节的保温腔及中节保温腔的内截面尺寸，选用厚度为50mm的岩棉板作为主保温材料及散岩棉作为缝隙填充材料。

　　（2）施工时，应根据腔体的尺寸选择岩棉板裁板的宽度，把板裁为条，板条走向顺弧长方向，拼缝宽度，不应大于5mm；同层应错缝，上下层应压缝，其搭接的长度不宜小于50mm。

　　（3）拼缝应采用性能相近的散岩棉填塞严密，填缝前必须清除缝内杂物。岩棉的充填容重，为产品标准容重的1．3～2．4倍。

　　（4）充填填料时，应边加料边压实，并施压均匀，使密度一致。

　　4 结语

　　由于新型埋件结构复杂，所以制作流程长且工序复杂。首件制作过程完善，对出现的问题及时解决，对最初的工艺不断改进、完善，而且对各个工艺流程严格进行质量控制，及时对焊缝进行探伤，对油腔打压试验进行监测，对保温材料的施工严格检查，最终保证了新型埋件的顺利完成，满足了设计及规范要求。并把此成功经验应用到南水北调中线京石段应急供水工程总干渠唐河等工程弧门侧埋件的制作。

　　参考文献：

　　［1］DL/T5018—2004，水电水利工程钢闸门制造安装及验收规范［S］.

　　［2］DL/T5013—95，水利水电工程钢闸门设计规范［S］.

　　［3］赵如福.金属机械加工工艺人员手册（第四版）［K］.上海：上海科学技术出版，2006.

　　［4］GB3505、GB1031，表面粗糙度参数及其数值系列［S］.

　　［作者简介］常梅谢（1963－），女（汉族），河北安平人，高级工程师，主要从事金属结构设计工作。