高升 江斌

摘要：城市建设离不开水利工程，而水利工程的建设与发展离不开钢闸门。钢闸门是水利工程建设中最重要的组成之一，提高闸门的质量与可控性有助于水利工程的发展。然而，钢闸门制作焊接过程较为复杂，由于部分工艺技术的问题，容易导致钢闸门焊接变形，进而影响了水利工程建设质量。因此，对钢闸门制作中焊接变形的原因进行分析具有重要意义。笔者从钢闸门制作的出发，分析制作中存在的问题，探究焊接变形的原因，并从设计过程以及工艺制作两个方面，提出具体的应对措施，提高钢闸门的焊接质量。

关键词：钢闸门；焊接变形；应对措施

引言：

随着我国经济的快速发展，部分城市加大了水利工程的建设。钢闸门作为水利工程建设中的重要环节，引起了相关研究学者以及技术人员的高度重视。由于钢闸门结构较为复杂，对焊接人员的技术要求较高，一旦技术操作存在问题，很有可能会导致钢闸门焊接变形，进而影响工程的建设与后续对钢闸门的控制应用。因此，为了避免该问题的出现，对钢闸门焊接变形的因素进行探究具有较高的应用价值。笔者从钢闸门焊接的角度出发，对焊接变形的原因进行以下深入探究。

一、钢闸门的类型及工作性质

（一）钢闸门的组成

钢闸门是水利工程中用来控制局部水工建筑物过水口的活动结构，能够进行开启和关闭等操作，来实现对水位流量的控制。钢闸门主要是由钢板、型钢、封水装置、支承装置、起吊装置等组成，是水工金属结构。目前，钢闸门普遍应用在水里工程水位、水量、船运等控制方面。

（二）钢闸门的类型

钢闸门按照不同的方向可以分为不同的类别。按照不同的工作性质，可以将刚阀门分成施工、工作、事故、检修等闸门。施工闸门主要用来封闭施工导流口；工作闸门主要起到对水流量的控制作用；事故闸门是水利工程中一旦出现事故，可以对上下游进行开启与封闭的闸门；检修闸门主要起到挡水作用，阻止水流而后对水利工程设备进行检修等。按照闸门孔的位置与作用，也可以分为露顶闸门或者潜孔闸门，即闸门孔是位于水面以上还是以下。按照钢闸门的具体设计，也可以将钢闸门分为平面、弧形、人字形钢闸门等。不论是以上何种类型的钢闸门，对焊接技术都具有较高的要求，一旦操作存在疏忽，很容易影响整个钢闸门的使用情况。

二、钢闸门制作中存在的问题及原因分析

（一）存在的主要问题

在钢闸门制作的过程中，较为容易出现的表面问题有两个方面，一是钢闸门厚度不均，整体面板较为不平，甚至呈现出波浪形；二是钢闸门整体较为平直，但存在局部变形，且局部变形大于5mm。以上两种问题的出现不仅影响了钢闸门的整体美观程度，同时也影响了止水功能。由于整体面板出现不平甚至变形的情况，极有可能会对钢闸门的整体承载能力带来影响，进而影响钢闸门在水利工程建设中的使用。

（二）原因分析

针对以上出现的问题对钢闸门整体面板不平等情况，主要是由于焊接变引起的。钢闸门制作过程中，焊接可以对钢闸门局部进行加热，局部形成不均匀的温度场，温度场范围内的工件会因为温度迅速升高而产生膨胀等现象，在温度场消失时候，温度迅速下降导致收缩。由于钢闸门焊接部位的工件组成较为复杂，工件在温度场内不能够独立进行热胀冷缩，且各个工件之间存在相互作用力，在复杂的作用力影响下，工件冷却收缩时会产生变形，进而对鋼闸门的质量带来影响。焊接是一种热循环过程，在该过程中，材料的塑性变化是工件产生变形的主要原因，另外金属在冷却的过程中，工件收缩产生塑性形变，进而直接导致焊接变形。基于以上分析，影响焊接变形程度的主要因素较多，其中包括钢闸门工件材料的膨胀系数、屈服极限、密度等，同时也取决于工件本身的尺寸、形状以及与其他工件之间的相互作用力。因此，在进行焊接的过程中，要对该方面进行充分的考虑。

在对钢闸门构件进行初步焊接之后，一般情况下都会出现或多或少的变形，变形的程度较为复杂，直接影响着钢闸门的功能效果。根据钢闸门焊接变形的程度，可以分为纵向、横向、回转、弯曲、波浪、扭曲和角变形等。通常情况下，钢闸门面板产生的变形主要是弯曲变形与角变形。

1.弯曲变形。弯曲变形指的是原本平整的钢闸门面板局部出现了弯曲现象，是钢闸门焊接变形中较为容易出现和辨认的变形类型。

2.角变形。该焊接变形主要发生对接焊缝的时候，原本在焊接的过程中较为平整，在温度场发生变化之后面板横向收缩，在厚度方向上的不均匀直接导致出现角变形。通常情况下，坡口角度越大，产生的变形程度越明显。焊接高度越高，受到面板自身的影响，角变形越严重。因此，在进行焊接的过程中要注意坡口角度与焊接高度的控制，防止出现角变形。

三、钢闸门制作中焊接变形的应对措施

（一）设计过程中的控制措施

钢闸门制作过程中，为了防止焊接变形，应采取适当的应对措施。首先，要选择合理的焊接尺寸，在确保焊接满足钢闸门质量的情况下，尽量缩小尺寸；其次，要减少焊接的次数，防止焊接次数过多焊接变形加重；最后，应合理安排焊缝位置，让焊接缝尽量处于中性轴，防止出现角变形。

（二）工艺制作中的控制措施

在钢闸门制作工艺中，为了防止焊接变形，通常采用三种方法，一是刚性固定法，将钢闸门需要进行焊接的工件进行固定，使其满足焊接工艺的需求，进而防止出现弯曲变形与角变形，由于部分工件难以进行固定，因此该方法的采用频率不高。二是反变形法，在进行钢闸门装配与焊接的过程中，给予适当的相反变形，在焊接的过程中与焊接变形进行抵消，进而来保障焊接的平整性，通常该方法的采用需要较为丰富的焊接经验，对反变形程度进行调整，进而达到防止焊接变形的目的，该方法也是钢闸门焊接中防止变形较为常用的方法。三是改进焊接方法，结合不同的钢闸门焊接情况，选择不同的焊接技术与焊接方法，来尽量避免焊接变形的出现，优化焊接顺序等。例如，在进行钢闸门焊接的过程中，先焊对接缝，而后再焊角接缝。

结论：

综上所述，能够看出影响钢闸门焊接变形的因素较多，尽量采取适当的控制措施能够大大降低焊接变形出现的概率。基于此，应提高焊接技术人员的专业水平，提高焊接作业的精准度，并充分掌握反变形法，实际应用在钢闸门焊接的过程中。同时，应对钢闸门焊接的标准进行规定，焊接技术人员应按照标准，选择合适的方法来进行焊接，将焊接变形控制在最低范围以下，使得钢闸门的质量达到标准效果，符合水利工程建设的基本要求。

参考文献：

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