亭口水库泄洪排沙洞放水塔钢板衬焊接施工工艺

亭口水库泄洪排沙洞放水塔钢板衬焊接施工工艺
摘要：钢板衬对于减小推移质对放水塔闸室混凝土的冲刷效果显著，钢板衬的焊接技术对于其施工质量及后期运行有较大影响，本文以亭口水库泄洪排沙洞工程钢板衬施工为例，对不锈钢钢板衬的焊接施工工艺进行了详细叙述。

关键词：放水塔；钢板衬；施工工艺
中图分类号： tv54 文献标识码： a 文章编号： 1009-8631（2013）03-0019-02
1工程概况
黑河亭口水库工程地处陕西省咸阳市长武县境内，坝址位于黑河干流下游，枢纽建筑物主要由大坝、泄洪排沙洞、溢洪道、输水洞、坝后电站等五部分组成，属综合利用的ⅱ等大（二）型工程。

泄洪排沙洞布置于右岸，靠近大坝坝肩位置，主要功能为水库运行期泄洪、排沙，施工期兼顾导流度汛。

泄洪排沙洞洞身段总长度260m，园拱直墙型断面，衬砌后断面尺寸7.5m×10.565m。

放水塔为钢筋混凝土结构，进口采用压力孔口，进口放水塔为矩形塔体，尺寸（22.413.0）m，塔内设检修闸门和工作闸门各一道。

根据泄洪排沙洞运行要求，平均每年需过水一次，黑河水泥沙含量较大，为减小泄水过程中推移质对闸室造成冲刷，在放水塔闸室段四周侧壁全部采用2205+q345c复合不锈钢板衬砌，规格为
4+16mm，钢板背面采用i25b工字钢作肋板，并用16mm厚q235b钢板作连接筋板。

钢板衬共29块，其中闸室底板8块，左、右侧墙
各10块，顶部1块，单块最大尺寸8.5m×2.62m，单块最大重量5.787t，总重量139.2t，所有焊缝为焊角高不小于6mm的连续角焊缝。

钢板衬与一期砼之间间隔75cm，采用联系筋固定，待钢板衬安装就位后浇筑二期砼，并进行接触灌浆处理。

2钢板衬安装工艺方法及主要技术措施
2.1钢板衬安装工艺流程
钢板衬安装工艺流程见图1
2.2安装主要施工方法与技术要求
（1）钢板衬安装定位
钢板衬安装后其桩号、高程、中心位置偏差不应超过±2mm。

为防止加固焊接时，因焊接收缩造成钢板衬位移，加固型钢有一端焊缝，应为搭接焊，且应在最后焊接。

加固完，再复测中心线、高程、桩号，作好记录。

（2）安装衬缝组装
衬节单元安装、衬缝对装应符合图纸的要求。

衬缝对装时尽量采用活动压杆配合千斤顶逐段装配，外壁可辅助短定杆配千斤顶调整。

安装时，不得随便在钢板衬本体上焊接脚手架、脚踏板等。

（3）衬缝焊接时采用2～3人对称焊接，每条焊缝焊接必须连续完成，不得中断。

3钢板衬焊接工艺
3.1焊接工艺流程
3.2焊接工艺评定与规程
进行焊接工艺评定是确保工程质量的一项重要措施。

焊接工艺评定执行标准为《水利水电工程钢闸门制造安装及验收规范》
dl/t5018-2004的规定。

选用与钢板衬主材相适应的焊接材料对钢材进行焊接工艺评定试验，试板厚度选择符合规范要求并适用于本标所有钢板衬。

3.3焊接条件
（1）凡参加钢板衬焊接的焊工，均按《水利水电工程钢闸门制造安装及验收规范》dl/t5018-2004的规定通过考试，并取得相应的合格证。

（2）无损检测人员经过专业培训，通过国家专业部门考试，并取得无损检测资格证书。

评定焊缝质量应由ⅱ级或ⅱ级以上的无损检测人员担任。

（3）焊接材料按要求进行烘焙，烘焙温度符合规范规定，焊条放在保温筒内随用随取。

焊条的重复烘焙次数不超过两次。

（4）风速大于8m/s（气体保护焊时大于2m/s）时或环境温度低于-5℃、相对湿度大于90%以及雨天和雪天露天施工，在采取有效措施（加保温棚和防风、防雨棚）后才进行施工。

（5）施焊前，对主要部件的组装进行检查，有偏差时及时进行校正。

焊前将坡口两侧各50～100mm范围内的氧化皮、铁锈、油污及其它杂物清理干净，每一焊道焊完后清除干净焊渣后再施工。

（6）施工前按照焊接工艺评定成果编制焊接工艺计划。

焊接工艺计划内容包括：焊接位置和焊缝设计；焊接材料的型号、性能；
熔敷金属的主要成份，烘焙和保温措施；焊接顺序；焊接层数和道数；每道焊缝焊接的顺序及电弧能量范围；电力特性；定位焊要求和控制变形措施；预热、后热和焊后热处理措施；生产性焊接工艺试验；焊接工作环境要求；质量检验的方法和标准。

3.4焊接预热
钢板衬焊接前进行预热可使接头附近的温度梯度平缓，减少残余应力、热应力和收缩应力的产生，可防止裂纹出现和减小变形、减小热影响区的硬化程度、防止氢脆化引起的裂纹、同时可减少气孔的形成和熔敷金属中氢的含量。

对于环境温度低于-5℃时，焊接前用远红外温控加热仪对焊缝两侧进行预热，预热温度由试验确定，一般为100～130℃，预热宽度以焊缝中心线两侧各3倍板厚，且不小于100mm为宜。

焊接工艺要求需要预热的焊件，在定位焊前也要进行预热，较主缝预热温度高20～30℃，定位焊可采用氧、乙炔焰加热，以焊接处为中心，至少在150mm范围内预热。

焊接过程中层间温度控制在150～200℃为宜。

使用监理人同意的表面温度计测量焊缝预热温度，距焊缝中心线两侧50mm处对称测量，每条焊缝不少于3对测点。

3.5焊接
3.5.1焊接工艺要求
（1）一类焊缝中的定位焊缝用碳弧气刨全部清除。

（2）所有焊缝尽量保证一次性连续施焊完毕，严格按“焊接工艺规程”的要求进行所有焊缝的焊接。

（3）施焊前，对主要部件的组装进行检查，有偏差时及时校正。

（4）为尽量减少变形和收缩应力，在施焊前选定合适的定位焊焊点和焊接顺序，从构件受约束较大的部位开始焊接，向约束较小的部位推进。

（5）纵缝焊接设引弧和熄弧用的助焊板，不在母材上引弧和熄弧，定位焊的引弧和断弧在坡口内进行。

（6）多层焊的层间接头错开并避开纵缝位置。

（7）每条焊缝一次连续焊完，当因故中断焊接时，采取防裂措施（加保温棚布）。

在重新焊接前，将表面清理干净，确认无裂纹后，方可按原工艺继续施焊。

（8）焊接完毕，焊工进行自检。

一、二类焊缝自检合格后在焊缝附近用钢印打上钢号，并作好记录。

3.5.2定位焊
拟焊项目均采用已批准的方法进行组装和定位焊。

定位焊可留在二、三类焊缝内，构成焊接构件的一部分，对于一类焊缝的任何焊缝的定位焊，应在后焊的一面坡口内焊接，正缝焊完后应将背缝的定位焊段刨掉再焊。

定位焊位置距焊缝端部30mm以上，其长度在50mm以上，间距为100～400mm，厚度不宜超过正式焊缝高度的二分之一，最厚不宜超过8mm。

施焊前，认真检查定位焊质量，如有裂纹、气孔、夹渣等缺陷及时清除干净再焊。

需预热的焊缝在施焊前用远红外温控加热仪进行加热，将加热片均布于钢板衬外侧的焊缝两侧。

钢板衬焊接过程中，利用两端的防
风、防雨棚布来保证施工场所无穿堂风通过或雨、雪进入焊接场所。

3.6焊接检验
3.6.1外观检查
所有焊缝均按《水利水电工程钢闸门制造安装及验收规范》
dl/t5018-2004的规定进行外观检查。

3.6.2无损探伤
进行探伤的焊缝表面的不平整度应不影响探伤评定，高出部分用砂轮磨平。

焊缝无损探伤遵守《水利水电工程钢闸门制造安装及验收规范》dl/t5018-2004的规定。

焊缝无损探伤的抽查率按施工图纸规定采用。

抽查部位按监理人的指示选择在容易产生缺陷的部位，并抽查到每个焊工的施焊部位。

3.7焊缝缺陷处理
焊缝内部或表面发现有裂纹时，进行认真分析，找出原因，提出缺陷返修部位和返修措施。

返修后的焊缝，按《水利水电工程钢闸门制造安装及验收规范》dl/t5018-2004规定进行复检。

焊缝内部缺陷用碳弧气刨或砂轮将缺陷清除并用砂轮修磨成便
于焊接的凹槽，焊补前要认真检查，如缺陷为裂纹，则用磁粉探伤或渗透探伤，确认裂纹已经消除方可焊补。

当焊补的焊缝需要预热、后热时，则焊补前按前述规定进行预热，焊补后按规定进行后热。

根据检测结果确定焊缝缺陷的部位和性质，制定缺陷返修措施再处理缺陷，返修后的焊缝按规定进行复验，同一部位的返修次数不
宜超过两次。

3.8衬壁表面缺陷修整
在钢板衬壁上严禁有电弧擦伤，如有擦伤应用砂轮将擦伤处作打磨处理，并认真检查有无微裂纹。

打磨清除钢板衬表面的突起处。

钢板衬表面的局部凹坑若其深度不超过1mm时，使用砂轮机打磨，使钢板厚度渐变过渡。

焊补前用碳弧气刨或砂轮将凹坑刨成或修磨成便于焊接的凹槽，再行焊补。

缺陷焊补若需预热或后热，按规定执行。

焊补后用砂轮机将焊补磨平，并认真检查有无微裂纹。

4结束语
本工程钢板衬安装目前已全部完成，经过检验，钢板衬工作面局部平整度不大于2mm，工作面直线度不大于2mm，侧面直线度不大于2mm，扭曲度不大于2mm，证明该焊接工艺可行，焊接产品质量优良。