构皮滩拦污栅制作工艺

文件编号：
分发号：
构皮滩水电站
拦污栅制造工艺
编制：
审核：
批准：
水电八局构皮滩电站金结项目部
2008年3月
1.概述
拦污栅安装在构皮滩水电站引水隧洞进水口部位，主要起拦污、保护机组作用。

栅体通过启闭机与栅叶吊耳连接进行启闭。

进水口拦污栅27扇，共891t，结构特征为平面直立式，板梁焊接结构，滑块支承，单吊点，整扇分节制造，节间销轴连接。

栅体与吊杆连接，吊杆锁锭在坝面。

各栅条应互相平行，其间距允许偏差为±5mm；支承滑块跨度允许偏差±6.0mm，同侧支承中心线允许偏差3.0mm；两边梁承压板底面机加工Ra25μm，其平面度不大于 2.0mm。

栅体及吊杆节间连接孔纵、横向中心距离允许偏差±2.0mm，吊耳孔一次镗孔同轴度不大于0.5mm。

倾斜度不大于1/1000。

吊耳连接板轴孔应成对镗孔。

同规格的各节栅体应具有互换性。

拦污栅主要组成及材料见下表：
2.制造主要标准
拦污栅制造遵循主要技术标准及规范如下：
DL/T5018 水利水电工程钢闸门制造安装及验收规范
GB699 优质碳素结构钢技术条件
GB700 碳素结构钢
GB3274 普通碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板和钢带技术条件GB247 钢板和钢带验收、包装、标志及质量证明书的一般规定
GB2101 型钢验收、包装、标志及质量证明书的一般规定
GB709 热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差
JB3223 焊条质量管理规程
GB1300 焊接用钢丝
GB/T 5117 碳钢焊条
GB5293 碳素钢埋弧焊用焊剂
GB985 气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸GB10854 钢结构焊缝外形尺寸
GB986 埋弧焊焊缝坡口的基本形式和尺寸
GBll345 钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级
JB3092 火焰切割面质量技术要求
GB1031 表面粗糙度参数及其数值
GBll82～1184 形状和位置公差
GB1800～1804公差与配合
GB11373 热喷涂金属表面预处理通则
GB8923 涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级
GB9793 热喷涂锌及锌合金涂层
GB9794 热喷涂锌及锌合金涂层试验方法
GB8642 热喷涂涂层结合强度的测定
GB9286 色漆和清漆漆膜的滑格试验
GB1720 漆膜附着力测定法
Q/ZB75 机械加工通用技术条件
Q/ZB76 装配通用技术条件
SL35 水工金属结构焊工考试规则
SL36 水工金属结构焊接通用技术
SDZ016 锻件通用技术条件
拦污栅施工图纸
3.拦污栅制造总体方案
3.1拦污栅制造分工情况
栅叶结构制造、拦污栅组装安排在项目部进行。

轴类零件、滑块等金加工在厂部进行，支承滑道以及紧固件等均选择经我局评审合格的配套厂家供货。

3.2拦污栅制造主要工艺原则
为减少焊缝数量，从而减少焊接应力与变形，对主边梁腹板尽量整体下料。

为保证下料质量，切割一般采用半自动切割机或数控切割机下料，手工切割仅用于上述切割手段不能使用部位；
为减小焊接变形，对拦污栅工字型主边梁采用单元预制方式。

焊接采用效率高、质量稳定的埋弧自动焊，对变形控制要求严格的制作件，优先采用CO2气体保护焊；
连接螺孔一般采用配钻方式，对连接装置连接板和浮动板轴孔先加工后拼装；
组拼时，各节间设定位及安装标记。

4.制造工艺
拦污栅体制造工艺流程见框图1。

框图1. 栅体制造工艺流程图
4.1栅叶制造工艺说明
4.1.1平台准备
制作平台采用型钢支撑的车间平台，平台精度及刚性按制作工艺要求考虑。

4.1.2制作材料准备
材料进场后，由专职人员对材料进行验收。

钢材验收时，检查质量保证书是否符合设计与制作技术要求。

严格检查钢板表面质量情况，特别是对存在毛边的钢板要进行超声波探伤抽查（比例不小于5％，且不小于2张钢板），按类别编号并打上钢印。

材料部门及时将材料规格及数量通知项目部。

项目部将材料编号和材料的几何尺寸、规格与图纸制作件一一对应，编制下料图，做到材料专项专用。

4.1.3划线、下料
考虑到拦污栅制作时火焰切割、焊缝收缩等因素，钢板划线时根据制作要求预留出收缩余量、切割余量。

对筋板以及腹板的高度尺寸仅考虑预留2mm切割余量，拦污栅长、宽尺寸收缩余量一般按照1/1000进行选取。

进行排料时，应充分考虑各焊缝错开间距（规范要求为两平行焊缝间距不小于200mm）满足设计及规范要求。

下料前按要求对钢板进行裁边（裁边尺寸一般取钢板厚度，但进场钢板已裁
边的可不受此限制），对钢板表面不平度较大的钢板用钢板调平机对其进行调平处理。

焊接坡口在下料时严格按设计要求开设。

坡口开设与钢板焊接所采用的焊接方式相对应。

4.1.4单元构件预制
为减少总拼时的焊缝数量，增加栅叶结构总拼装的结构刚性，减少焊接变形，工字型主边梁采用单元预制方式。

工字型主边梁构件下料尺寸经检验合格后，进行单元制作。

组拼时翼缘板与腹板为顶紧装配，组拼时主要控制腹板与翼缘板的垂直度及腹板对翼缘板中心的对称度。

工字型主边梁焊接采用埋弧自动焊焊接。

焊接时采用“船”型位置焊接。

焊接在专用焊接工装上进行。

单元预制埋弧焊焊接形式见下图。

材料为Q345，焊丝牌号为H08MnA，焊剂牌号HJ431。

焊接时钝边不宜大于8mm。

施焊由专人负责，对相同制作单元采用相同的焊接规范操作，保证相同结构单元的互换性。

单元制作件焊接完成后，仔细检查焊缝收缩及变形情况。

对超出规范要求的制作件，一般用压力机进行校正，特殊部位(指超出压力机调整范围)用火焰校正。

进行火焰校正时，其温度不得超过500℃。

4.1.5栅叶结构组拼
栅体制作采取分节制作法。

组拼时，栅条朝上。

拼装步骤如下所示：
（1）在平台上设置边柱、横向工字梁拼装基准线。

（2）先吊装拼点一侧边柱工字梁，再点固横向工字梁，拼点另一侧边柱工字梁。

此时梁格已初步形成，用水准仪检查两边柱工字梁水平和扭曲度，测量边柱工字梁腹板中心距及对角线差值，如果有过大偏差时，予以调整，使之满足规范要求。

（3）拼点节点板及连接支撑。

（4）点固各节栅条。

拦污栅总体尺寸经检查，达到要求后才进行焊接。

边柱工字梁与横向工字梁腹板、翼缘板之间顶紧装配。

各部位之间局部间隙不得大于2mm，且长度不得大于100mm，不大于总长10％。

4.1.6栅体焊接
栅体正式焊接前，对所有焊缝进行一次工艺性的加固焊（加固焊每段长度为60mm，焊高6mm，间距300mm），以免正式施焊过程中，由于焊接后应力把“点焊”处拉开，从而避免栅体变形及尺寸超差。

焊接时，除按规范要求须确保各类级别焊缝的内在质量和外观质量符合要求外，还应严格控制栅叶变形。

栅体焊接方法采用手工电弧焊及CO2气体保护焊。

材料为Q345B时，焊接材料采用低氢型E5015（J507）焊条，焊丝为H08Mn2SiA (ER49-1)镀铜实芯焊丝，焊丝直径为Φ1.2mm(用于立焊缝)和Φ1.6mm(用于横焊缝及平焊缝)。

保护气体纯度不低于99.8％。

露点温度不低于－50℃。

材料为Q235B，焊接材料采用E4303（J422）焊条，焊丝为H08Mn2SiA (ER49-1)镀铜实芯焊丝，焊丝直径为Φ1.2mm(用于立焊缝)和Φ1.6mm(用于横焊缝及平焊缝)。

保护气体纯度不低于99.8％。

露点温度不低于－50℃。

4.1.6.1焊缝分类
一类焊缝：拦污栅吊耳板、吊杆的对接焊缝。

二类焊缝：拦污栅主梁翼缘、腹板的对接焊缝。

三类焊缝：不属于一、二类焊缝的其它焊缝。

4.1.6.2焊接准备
（1）焊接前，先对焊条按要求进行烘烤或清理。

焊条在100~150℃保温筒中保存，随用随取。

（2）施焊坡口及两侧10～20mm范围内的铁锈、熔渣、油污、水迹等进行清理。

（3）焊缝坡口型式确认。

4.1.6.3焊接程序
栅体施焊次序为：边柱工字梁与横向工字梁间立焊焊接→栅条及支撑连接焊缝焊接。

焊接时，采用四名焊工由中心（立焊缝为中性轴位置）向外围分段、间隔、对称逐步退焊法施焊。

焊接时要求严格按规定焊接顺序和焊接方向进行焊接，各操作人员焊接速度、焊接电流应保持一致，使栅体均匀受热，以减少栅体焊接变形及焊接应力。

4.1.6.4焊缝检验及焊缝处理
栅体焊接选择持有合格证的焊工进行施焊，并在焊缝附近用钢印打上焊工代号，做好记录。

二类焊缝质量采用无损探伤检验。

探伤在焊完24小时后再进行。

栅叶整体拼装、焊接过程中，对其整体变形进行观测，以便及时发现变形情况，并相应调整焊接顺序。

栅体整体焊接完成后，由质检部门对其整体各检验项目进行全面检查，并详细记录检查结果。

4.1.7节间连接装置、滑块等附件加工（在厂部进行）
节间连接装置包括连接板、连接轴等附件。

节间连接板加工时，注意保证其两孔间中心距精度。

同时在镗削加工时控制连接轴孔尺寸公差，保证现场安装及操作方便。

节间连接轴加工程序如下：
圆钢锯床下料→热处理提高其机械性能→车削轴端面及圆柱面→铣削轴端挡板槽→表面镀铬硬化→磨削轴表面至设计尺寸（轴表面粗糙度小于Ra1.6μm）
4.1.8总组装
在栅体焊接完成，节间连接装置、滑块等附件加工制作完毕，滑块等外购件到货后进行拦污栅体总组装。

总组装在栅体组焊平台上进行。

组装前利用水准仪和钢卷尺调整栅架各项尺寸满足要求后，划出纵向中心线、滑块位置线、滑块及节间连接轴孔位置线。

利用事先加工好的假轴拼装浮动板，配钻滑块与栅架的连接螺孔（也可以在栅体焊接完成后先行配钻加工）。

组装滑块及节间连接装置。

解体前，对栅体进行分节、编号、标记。

4.1.9防腐处理
栅体防腐在栅叶结构制造完成投入组装前进行。

栅体采用涂料（以设计要求为准）防腐。

其防腐基层清洁度要求达到Sa21/2级，表面粗糙度为Ry40~70μm。

表面预处理采用喷砂除锈的方法。

喷砂所用的磨料为清洁、干净、有尖锐棱角的石英砂，其粒径为0.5~1.5mm。

喷砂选在天气晴朗的时段进行。

喷砂前，将不需防腐处理的机械加工面、各轴孔进行封闭。

同时仔细清除焊渣、飞溅等附着物，清理金属表面污物。

喷砂采用0.4~0.6Mpa的压缩空气（经冷却、过滤）进行。

喷砂时喷嘴至被喷面的夹角为40°～50°之间。

喷嘴移动路线为“弓”字形，其移动速度从看不到结构表面原清洁度时起，再继续喷射原喷射时间的1/4，并用净空气清除表面灰尘后进行照片目视比较以调整喷枪移动速度。

表面经喷砂处理后，基层清洁度达到Sa21/2；表面粗糙度达到Ry40~70μm。

喷锌在基层表面喷砂符合要求后尚有余温时进行。

喷锌采用纯度不低于99.5％的锌丝，空气压力为0.4~0.6Mpa。

喷枪与结构表面成直角，距离100～200mm。

喷枪移动速度控制在每次喷锌厚度40～60μm。

喷射时，各锌层互相搭接，其搭接长度不低于覆盖带宽的1/3；各喷锌层之间的喷枪走向相互垂直，交错覆盖，操作时注意保证各层厚度均匀。

进行涂料防腐前，严格确定涂料的闪点、比重、固体含量、表面实干时间、涂盖间隔时间、理论涂覆率、规定温度下的粘度、规定稀释剂稀释比例降低的粘度及对各种涂覆方法的适应性等涂装操作工艺参数。

涂装选在干净、干燥的环境
下进行；涂装时，严格按确定的工艺参数执行，做到涂装均匀、交错覆盖，防止流挂，第一道与前一道覆盖方向相互垂直。

涂盖时当涂料粘度有改变时，严禁随意加入稀释剂稀释。

同时在涂盖完毕后注意漆膜固化前的保护。

结构件除锈等级使用照片目视对照评定，表面粗糙度值采用专用检测量具检测，防腐后漆膜厚度采用涂层测厚仪进行检验。

5.制造质量控制
5.1强化工序质量控制
在生产过程中严格实行“三检制”，突出工序控制，以工序质量保证产品质量。

上一道工序不合格，坚决不进入下一道工序；对各道工序均实施“质量传递卡”制度。

5.2作好质量记录
严格按规定和要求填写质量记录，确保质量记录真实、完整、齐全，保证出厂的各种资料准确可靠、完整齐全。

5.3其他质量控制要求
所有焊接工序前（如单元构件焊接前、栅叶结构焊接前），均必须对零、部件进行一次全面检查，以免发生焊接完成后难以返修、处理的重大质量事故。

6.施工安全技术措施
氧气、乙炔以及电焊作业均需按照专业人员作业安全规程及厂安全手册要求执行。

制作过程中，作业人员在拼装好栅叶上工作时，须铺设木板，以利行走，防止脚卡进栅格，发生伤害事故；主梁吊运时，作业点要有专人进行指挥，栅体的翻身、吊运，必须由专业起重人员进行作业。

附件:
GHE422手工焊条焊接电流参考表
GHE507手工焊条焊接电流参考表
CO2气体保护焊丝H08Mn2SiA 焊接参数表
埋弧焊丝H08MnA 焊接参数表（供参考）。