浅谈平面、弧形闸门的制作工艺及流程

浅谈平面、弧形钢闸门的制作工艺及流程
钢闸门的类型较多，可以按其工作性质、设置部位或形式进行分类。

按工作性质可分为事故闸门、检修闸门、工作闸门和施工导流闸门；按设置部位可分为露顶式闸门和潜孔式闸门；按结构形式可分为平面钢闸门和弧形钢闸门。

当今的钢闸门大多数采用钢结构焊接组装成形，钢闸门制造的重点和难点在于对其制造工艺和焊接工艺的控制。

一、平面钢闸门
1 平面钢闸门制造工艺流程
材料复检、入库钢板、型钢校正绘制下料图按图下料检查、记录主梁拼焊、次梁拼焊、边梁拼焊、闸门面板拼焊门叶拼装门叶测量记录门叶整体焊接焊缝无损检测、单节闸门整体组焊测量记录闸门翻身、整体组装门叶面板放线、切割水封座板加工水封零部件组装防腐出厂验收。

2 平面钢闸门制造工艺
2.1 零件和单个构件制造
2.1.1钢板和型钢在下料前应进行整平、调直、拼接处理
a.钢板通过平板机整平；
b.型钢用液压校形机调直；
c.钢板及型钢的拼接；
2.1.2 钢板、型钢的放线、切割、坡口的加工
a.用等离子切割机、数控切割机、全自动切割机、半自动切割机、
剪板机及手把切割机对钢板进行切割；
b.用型钢切割机和手把切割机对型钢进行切割；
c.坡口加工一般宜采用自动切割机或刨床；
d.钢板和型钢下料后应对其进行机械和火焰校形处理；
2.1.3 工字组合梁的制造（包括闸门主梁、边梁、翼缘小梁及其它小梁）
a.对工字组合梁的翼缘板用液压机进行反变形（反变形的弯曲量
时通过反变形试验确定的）；
b.工字组合梁的组对；
c.工字组合梁的定位焊接；
d. 工字组合梁的定位焊后检查并记录；
e.工字组合梁用埋弧自动焊进行焊接组合角焊缝；
f.工字组合梁的校形用液压机或火燃来完成；
g.工字组合梁的端头加工（预留闸门整体焊接收缩余量）一般通
过动力头切削完成；
h.工字组合梁的检查并记录；
2.2 闸门面板的拼接和放线
2.2.1 面板的拼接
a.将整平的钢板放置在工作平台上进行组对，形成的坡口型式严
格按焊接工艺设计执行；
b.面板的焊接用埋弧自动焊机来完成，背缝用碳弧气刨清根，清
根过程中应严格按焊接工艺设计执行，防止产生大的变形；
c.面板的校正用火焰、机械校正；
2.2.2 面板的放线
面板的放线在工作平台上进行，面板的长度方向和宽度方向根据闸门的形式结构特点预留焊接收缩余量，但并不进行切割。

（闸门面板长、宽预留150mm左右备门叶加固用，闸门门叶整体组装焊接结束后再进行放线切割）。

2.3 闸门门叶组装
2.3.1将拼接好的闸门面板放置在工作平台上并把门叶的边缘进行加固，并按图纸将门叶放线。

2.3.2 闸门门叶组装
a.把上、中、下节门叶的主梁（中间）安装调整加固；
b.把上、中、下节门叶的型钢小梁安装调整加固；
c.把上、中、下节门叶中和主梁连接的隔板安装调整加固；
d.把上、中、下节门叶的其它主梁安装调整加固；
e.边梁、其它隔板的调整加固；
f.吊耳的调整加固（门叶焊接结束后检查吊耳中心距尺寸，合格
后再进行焊接）；
g.闸门门叶的检查并做好记录；
h.闸门门叶的焊接以控制变形为主，焊接严格按照焊接工艺设计
进行焊接；
i.闸门门叶的焊后检查并做好记录；
j.闸门门叶的翻身
2.4 闸门的整体组装
2.4.1闸门在工作平台上进行组装，闸门组装调整检查合格后，安装定位板并焊接加固。

2.4.2 闸门面板的放线、切割
2.4.3 闸门水封底板放线、组装并焊接
2.4.4 闸门主滑块座板、反向弹性座板、悬臂式侧轮座板的放线组对加工、水封座板的加工、主轮轴轴加工及吊耳孔加工。

2.4.5 闸门水封座板、水封压板钻孔，正反向滑块、侧轮的组装钻孔。

2.4.6闸门整体防腐
闸门整体防腐主要分为涂漆和喷锌防护。

对闸门整体进行喷砂处理，以满足除装表的各项技术要求。

干喷砂闸门表面处理应达到表面第一级处理标准。

表面处理合格并经验收后进行喷锌，喷锌后应按施工图及规范要求进行检测，验收合格后进行封闭涂层的涂装，防腐漆的类型应根据施工图进行选择。

涂装时表面应干燥、清洁、涂漆厚度应均匀，涂层厚度满足要求。

3 平面钢闸门制造的一般技术要求
3.1 钢板、型钢放线、切割的技术要求
3.1.1制作零件和单个构件的制造工艺时，应充分的考虑到焊接收缩量，以及机械加工部位的切割余量。

3.1.2 用钢板或型钢下料而成的零件，其末注公差尺寸的极限偏差应
符合下表要求：
3.1.3 切割钢板或型钢，其切断表面形位公差及表面粗糙要求：
a.钢板或型钢切断面为待焊边缘时，切断面应无对焊缝质量有不利影响的缺陷；断面粗糙度Ra≤50μm,长度方向的直线度公差应不大于边棱长度的0.5/1000，且不大于1.5mm；厚度方向的垂直度公差：当板厚δ≤24mm时，不大于0.5mm；板厚δ＞24mm时，不大于1.0mm，若局部存在着少量较深的割痕时，允许采用电焊方法进行焊补但必须严格遵守相关焊接的规定，焊补后应磨平。

b.钢板和型钢切断面为非焊接边缘时，切断面应光滑、整齐、无毛刺。

3.2 闸门零件、单个构件制造的技术要求
3.2.1 钢板零件的边棱之间平行度和垂直度公差的为相应尺寸差的一半。

3.2.2 零件经矫正后，钢板的平面度、型钢的直线度、角钢肢的垂直度，工字钢和槽钢翼缘的垂直和扭曲应符合下表要求：
零件形位公差
3.2.3 单个构件制造的允许公差或偏差应符合下表要求：
构件尺寸极限偏差和形位公差
3.2.4 闸门门叶组装的技术要求
闸门门叶制造的允许偏差应满足合同文件闸门通用技术条件、图纸要求外，其余平面闸门门叶组装的允许公差与偏差应符合下表规定：
平面闸门门叶的公差或极限偏差单位为毫米
3.2.5 闸门整体组装及其它技术要求
（1）水封座板面板应机加工至Ra12.5μm。

其它加工质量技术条件必须施工图要求。

（2）正向支承滑道与门叶支承垫板接触面应机加工至Ra12.5μm，其接触间隙应符合施工图的规定。

滑道与门叶组装时，应以水封座板面为基准面进行调整，所有滑道接触面的平面度为2mm，每段滑道至少在两端各测一点。

（3）闸门吊耳孔的纵横向中心线的距离允许偏差为±2.0mm。

其同轴度不大于0.5mm。

（4）侧导向制造结束后整体进行测量，控制其尺寸偏差。

（5）零部件
零部件的加工和装配按施工图样的规定执行。

装配后应在转动部位灌注润滑油（脂），润滑油（脂）的规格应符合施工图样和技术文件的要求。

（6）螺栓连接
螺栓的规格和材料、制孔和连接应符合施工图规定，水封螺栓、螺母表面镀锌。

橡胶水封制孔时不允许烫孔，钻孔直径不应大于连接螺栓的直径。

（7）闸门的所有水封压板螺栓孔应在闸门整体组装合格后，与闸门止水座上的螺栓孔配钻。

（8）闸门在制造厂内进行整体组装。

二、弧形钢闸门
弧形闸门主要由门叶、支臂和支铰等三大部分组成。

而闸门的门叶和支臂均为金属结构焊接组装件,如何防止制造中构件的变形,保证制造质量,减少误差,成为制造弧门的关键性问题。

弧形闸门是水利水电工程中广泛应用的门型之一,按设置部位分为表孔(也叫露顶)式弧形闸门和潜孔(也叫深孔高压)式弧形闸门两种。

表孔式弧门结构特点:门顶露出上游水位以上，没有顶止水，只有侧止水和底止水，面板曲率半径R一般取门高的1.0～1.5倍。

潜孔
式弧门结构特点:有顶止水，顶止水与门楣接触，它与侧止水、底止水形成封闭的“□”型止水。

面板曲率半径R可取门高的1.1～1.2倍。

但二者均主要由门叶、支臂和支铰等三大部分组成。

1 弧形闸门工艺流程
制作前准备下料单件制作(包括主横梁拼焊、隔梁拼焊、支腿拼焊、吊耳拼焊、面板卷制铺设拼焊等) 放样大组(包括门叶放样、组装、加固、焊接、支臂放样组装、加固、焊接) 门叶、支臂矫正尾工处理门叶与支臂整体大组解体防腐。

2 弧形闸门制作前准备
2.1 场地准备
弧形闸门制作场地包括零部件制作场地、门叶拼装焊接场地、支臂拼装焊接场地和总体预组装场地。

一般零部件制作场地安排在车间厂房内,门叶、支臂拼装焊接和总体预组装场地由弧门大小而定,一般安排在露天场地。

2.2 搭设门叶拼焊弧形工作台
弧门制作焊接过程中,不仅存在纵向和横向的收缩变形,还存在沿径向的收缩变形,使弧门在拼装焊接后,曲率变小,考虑这一因素的影响,在搭设门叶拼焊弧形工作台时应把弧形工作台的曲率半径加大,加大的曲率半径值一般取设计曲率半径的5%～9%。

弧形工作台常采用型钢(角钢、工字钢或槽钢)在光滑平整的钢平台上搭设成立柱式，立柱之间(与立柱顶端平齐)横向可用角钢或稍宽长条废料连接。

3 单个构件的制作
3.1 面板
面板下料时横向和纵向按设计长度(弧长)的1%预留收缩余量外还要四周预留裁边量。

大型弧门面板宽度由于往往超出卷板机宽度,而在制作时分成几块,卷制成弧形用弧形样板检验弧形,满足要求后在弧形工作台上进行拼焊。

为减少焊接变形，较厚板坡口取1～2 mm 钝边、1/3～2/3不等边“V”型坡口，为方便清根，1/3坡口朝向凸面，2/3坡口朝向凹面。

焊接时采用手工电弧焊进行焊接，先焊凹面，凸面待门叶整体拼焊翻身后再进行清根焊接。

10 mm以下较薄板可不开坡口。

3.2 边梁及隔梁
弧门门叶的弧度准确度关键可依靠边梁及隔梁腹板的弧度来控制，因此边梁及隔梁腹板的下料必须有数控切割机来完成。

其中弧门的放大样在电脑上利用AUTOCAD软件来完成，其曲率半径的放大值与制作弧形工作台相同，在弧长方向均按设计尺寸的1%预留焊接收缩量并且隔梁的余量均匀分布各个隔梁中。

边(隔)梁翼缘板与腹板焊接采用手工电弧焊和埋弧自动焊均可，拼焊完成后与门叶面板待组。

3.3 主横梁及支腿
主横梁及支腿的制作是弧形闸门单件制作中的重点和难点。

弧形闸门的主横梁和支腿一般均为箱型梁(少数小型弧门除外),箱型梁的扭曲变形除了焊接影响还有内腔中的隔板形状不规则的原因。

为保证腹板和翼缘板之间90°的要求,隔板下料时应用数控切割机下料，其外形尺寸控制在0～-1.0 mm之间且统一偏差。

支腿腹板和翼缘板下料时按设计尺寸的1%预留焊接收缩余量和修切余量，主横梁因有单件
制作和门叶组焊两次收缩，需按设计尺寸的2倍1%预留焊接收缩余量。

组拼顺序也是保证质量的前提，组拼时应先在下翼缘板上划线组拼隔板，注意隔板的垂直度≤1.5 mm，然后组拼两腹板，最后组拼上翼缘板，两腹板与隔板以及翼缘板相互垂直,对装间隙≤1.0 mm。

组对完成后加固焊接，其中腹板与后翼缘板的组合缝坡口一般采用2 mm 钝边不等边双面50°坡口或者2 mm钝边单面“V”型45°坡口，埋弧自动焊焊接外侧，内侧手工电弧焊进行封底焊接。

若主横梁无下翼缘板，腹板与面板组合缝坡口一般采用1 mm钝边单面“V”型50°坡口。

箱型梁的焊接顺序为：先焊腹板与隔板的立焊缝，再焊隔板与翼缘板的角焊缝，最后分段跳焊腹板与翼缘板的组合缝，焊接人员要求为偶数且对称施焊。

焊完箱体内的焊缝,再用埋弧自动焊焊接箱体外的组合焊缝，埋弧焊采用船形焊，并对称从梁中心向两端退焊。

箱型梁因焊接产生变形后,宜采用机械和火焰加热相结合来矫正，矫正合格后分别待组。

4 门叶的拼焊
各种构件经检查合格后进行门叶的拼装。

在拼装前首先要根据设计图纸在面板的内弧面上放样。

放出主横梁、水平次梁、隔梁等的位置线,同时放样时要按1%考虑焊接收缩余量。

放样经检查合格后打上样冲眼做为标记，然后进行拼装。

拼装顺序为:主横梁—水平次梁—隔梁—两端边梁。

拼装过程中要注意各拼接缝要顶紧，不留间隙，局部间隙不超过0.5 mm；拼装隔梁及边梁时，面板要以隔梁及边梁的弧度为基准，即面板内弧面要向隔梁及边梁弧边靠紧，不准割枪修割隔梁腹板。

门叶整体拼装完后，按规范要求及设计图纸进行检查，检查无误并对各条焊缝加固后进行施焊。

施焊时由偶数焊工同时、同步、
分段、对称、交叉、倒退施焊,分段长度以400 mm为宜。

除对门体有特殊要求的焊缝外,应遵循由门体中部逐一向外的施焊顺序进行焊接，以便于焊缝应力均匀释放，减少门体的变形量。

其焊接顺序为:立焊缝—隔梁后翼缘板与主横梁后翼缘板对接焊缝—隔梁与面板平角焊缝—水平次梁与面板的平角焊缝—主横梁与面板的平角焊缝。

其中对于大型弧门立焊的焊接以每节门叶为单位，由偶数焊工从门叶纵向中心的立焊缝开始，同步、对称、交叉、分段、倒退焊接；主横梁、水平次梁与面板角焊缝的的焊接,同样采取多层多道焊接，且第一层焊缝的焊角尽量偏小,以减少焊接变形，焊接仍以门叶纵向中心为起点，由偶数焊工对称、分段、倒退焊接。

门叶内弧面方向焊缝全部焊接完成并矫正检验符合制作规范要求后，将门叶翻身，用碳弧气刨清根后焊接外弧面面板焊缝和其它剩余焊缝。

然后再次矫正、检验，检验合格后待与支臂总体预组装。

5 支臂的拼焊
支臂分为上下两个支腿,两个支腿之间用竖杆、斜杆、连接板等连接成刚性的整体。

支臂与主横梁连接端有前置板，用螺栓与主横梁的后翼板连接。

支臂的另一端用后端板与铰链以螺栓连接。

前置板与主横梁、后端板与铰链之间结合面要承受剪力，因此要求结合紧密,必须刨削加工,螺栓孔必须配钻,以保证装配质量。

支臂的各部件单独拼装、焊接、矫正、检验合格后方可进行支臂的组装。

首先在钢平台上放样，采用吊坠的方法先后组拼支腿、竖杆、斜杆、加强板、检查无误后焊接、矫正修切后端端头拼对后端板。

焊接时注意后端板的焊接变形。

6 弧形闸门厂内总体预拼装
弧形闸门厂内总体预组装一般采用门叶立式组装法，即下支腿水平放置，门叶立起。

下肢腿下放置支墩(钢结构件)和垫块(放置于支墩上用于调整固定支臂)。

其步骤和方法为：(1)在总组装台上测放出控制线和控制点。

包括支铰中心线、支臂中心线、整体中心线、面板外缘与底坎的交线等，并在各支墩及预埋底板上测出相对高程，作出标记点。

(2)在钢平台上布置支墩，下支臂平卧吊放在支墩上，在将支臂靠上门叶，整体组装闸门。

其中对于大型弧门，门叶组装可两节或三节先卧式组装成整体在进行组拼。

(3)门叶拼装调整后，检查各部尺寸，保证门叶底缘水平，其钢平
台上的投影与平台上的投影控制线相吻合,支臂上下支臂在同一铅垂面内且在平台上的投影与投影控制线相一致。

(4)组装左右两支铰。

包括调整两支铰位置、跨距、两支铰孔的同心度和倾斜度、仰角。

(5)检查支铰中心至面板曲率半径是否符合图纸规定、用测量水平与拉线相结合的方法，校正两支铰的同心度和倾斜度，并检验支臂跨度。

同时确定支腿长度和前置板、后端板尺寸并加工支臂前置板、后端板。

(6)将门叶、支臂、支铰安装一起，并按GB/T14173-2008进行逐项检查；合格后在各部件连接处打上标记或焊接定位板，然后拆除进行防腐处理。

三、结束语
制定并实施正确的工艺措施是保证制造质量的有效措施。

只有从严控制材料质量、对施工过程中的每道工序都严格把关，才能做出优质的产品。

只有对施工过程做出详细的记录，才会从中分析出质量问题产生的根源，提出改进的方法，进一步完善工艺措施。