秦世兵

（新乡市水利科技推广中心，河南 新乡 453000）

0 工程概况

①新建节制闸位于新乡市107国道牧野大桥上游约400 m的共产主义渠主河槽内，节制闸共设5 孔工作闸门，设计参数：32.80 m×3.30 m-4.50 m（宽×高－挡水水头），底槛高程65.00 m。其主要任务为在不影响河道行洪排涝安全，基本不改变闸下河道径流格局的情况下，调节非汛期共产主义渠上游来水，改善河道水生态环境，修复河道水生态。工程主要建筑物为闸室、上游铺盖、下游消能防冲设施、左右岸连接翼墙等。②工程节制闸坐落于共渠主槽内，主要任务为非汛期存蓄上游来水，汛期塌坝行洪。正常蓄水位68.30 m 时，蓄水库容为520万m3。

1 工程技术标准

①依据《水利水电工程等级划分及洪水标准》《防洪标准》及《水闸设计规范》《水利水电工程等级划分及洪水标准》，共渠节制闸工程等别为Ⅳ等小（1）型。②根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》规定，考虑到本节制闸采用钢坝闸新型结构，因此对建筑物可提高一级进行设计。确定主要建筑物级别为3级。次要建筑物级别为4级。穿越堤防的永久性水工建筑物级别不应低于相应堤防的级别。共渠右岸堤防为1级堤防，由此确定穿堤廊道的级别为1级建筑物。③洪水标准依据《水利水电工程等级划分及洪水标准》规定，考虑到此节制闸采用钢坝闸新型结构，对建筑物可提高一级进行设计，但洪水标准不予提高。根据《防洪标准》规定，共渠节制闸工程设计洪水标准采用20年一遇，校核洪水标准采100年一遇。④抗震设计标准地震动峰值加速度0.20 g，特征周期0.40 s，对应基本地震烈度Ⅷ度，本工程抗震设防烈度为Ⅷ度。

2 工程合理使用年限及耐久性

①根据《水利水电工程合理使用年限及耐久性设计规范》规定，此工程为Ⅳ等小（1）型工程，主要建筑物级别为3 级，次要建筑物级别为4级，因此工程合理使用年限为50年，永久性建筑物合理使用年限为50 年，闸门合理使用年限为30 年。②工程所处环境类别为二类，混凝土强度C15～C30、抗渗标号W4、抗冻标号F150。

3 金属结构主要组成及特点

3.1 主要组成

项目节制闸共孔工作闸门，闸门设计参数32.80 m×3.30 m-4.50 m（宽×高－挡水水头），底槛高程65.00 m。闸门由驱动底轴、门叶结构、中间支铰、穿墙装置、驱动拐臂和水封装置组成，门叶固定在底轴上，液压驱动装置通过拐臂带动底轴旋转，进而带动门叶转动，闸门操作灵活，可任意开度调节，门顶溢流产生景观效果。门叶卧倒能紧贴河床不阻水，满足行洪要求。闸门的启闭设备设置于闸墩内，既不影响景观效果，又能为启闭机提供便捷的检修条件。

3.2 钢坝闸门的特点

①钢坝闸可应用于较宽河道的挡水、蓄水或水位调节，一般用于蓄水高度不大于7 m的运用情况，主要用作防洪和改善环境。②节省原材料、施工期短；操作方便、启闭灵活、闸门开度无级可调、方便调度，启闭时间短；景观效果较好，与周围环境融合性好；易于安装和维护；使用寿命长；单扇门页不宜太长，过长易扭曲变形；造价相对较高。③钢坝闸钢结构闸门的设计使用寿命可达30-60年。

4 钢坝闸金属结构主要材质

①门叶结构和驱动底轴主要材质为Q355C；拐臂、虹桥为Q355B；角钢Q235B；面板贴合不锈钢（6 mm+2 mm）；槽钢Q235B，门叶面板为8 mm碳钢+4 mm不锈钢；钢管Q235B，筋板Q235。②闸门侧墙埋件均采用焊接组合截面，外露表面选用复合不锈钢板。

5 焊接要点

5.1 焊缝坡口的形式为“U”型，现场拼装定位尺寸要求

①底轴对接时不锈钢旋转部位的上母线误差小于等于3 mm。②底轴对接时不锈钢旋转部位的侧母线误差小于等于3 mm。③底轴对接到位，已有2～3 mm 间隙，不需要另放间隙。

5.2 焊接前准备

①焊接坡口面和坡口两侧各50 mm内，必须将油漆和锌层打磨干净。②焊接坡口面必须清洁无油污、无锈蚀，焊道进行打磨清理，见到金属光泽。③母材板厚30～50 mm，焊前必须在焊缝一边，离焊缝约100 mm 处，对焊缝预热，预热温度100 ℃以上。母材板厚50 mm 以上，预热温度150 ℃。④使用焊条焊接时焊条须用烘干机烘干，烘干温度200 ℃，烘干时间1 h，焊工取焊条时，用保温桶保温。⑤每次焊接前，必须用火焰枪对焊缝进行预热，预热温度在100 ℃，目测母材无水蒸气散发为止。

5.3 经过评定的焊接工艺规程

①根据《水利水电钢闸门制造及安装规范》要求，在制造和安装钢闸门前，施焊单位应根据闸门构特点和质量要求编制经过评定的焊接工艺规程。②焊接工艺评定是通过对焊接接头的力学性能或其他性能的试验验证焊接工艺规程的正确性和合理性。

5.4 焊接顺序

①首先对所有底轴对接缝整体全位置工艺性加固焊，加固焊接须用J507焊条。②底轴所有的对接焊缝须从中间焊缝开始焊接依次向两边。③环形多层多道焊接的焊缝，须按环形一道一道的完成焊接，不允许在局部位置连续多道多层焊接。防止发生焊接应力不均匀，产生质量问题。④环形焊缝，先焊接两侧的立焊位置，两侧焊缝须同时焊接。

5.5 焊接质量要求

①底轴对接缝整体全位置工艺性加固焊，必须同正式焊缝一样施焊，确保焊缝无缺陷，焊缝高度不超过正式焊缝的一半，长度60～80 mm，间距250～350 mm。②偶数焊缝焊接，先焊接焊缝两侧的立焊，采用爬坡焊由下向上焊接，焊接速度力求一致，焊接工艺参数基本相同。③所有底轴对接焊缝按Ⅰ类焊缝施焊，必须全融透，不允许有焊接缺陷，焊缝余高约2 mm，焊缝盖坡口侧1～2 mm。④条件允许的情况下可水平转动或全位置焊接，如分段进行焊接时，为了控制焊接变形其焊接顺序为：先对称性进行两侧的焊接（立焊）焊接厚度1 层，再焊接上部焊缝厚度1层，然后将底轴下部未焊部位转至立焊位置进行焊接厚度1 层，分段转动焊接时其接头每层要相互错开，并对接头处要进行打磨，防止起弧收弧不当产生气孔或弧坑裂纹。焊接顺序相同依次转动几次即可完成焊接，焊接过程中要控制好变形量。根据止水要求，焊后局部须将余高打磨平整。⑤现场焊接完毕需做好自检工作，公司安排专业检测。⑥低温焊接要求，室外温度低于10 ℃时，需要焊道加温120 ℃～150 ℃，在离焊缝两侧100 mm 加热，保温温度150 ℃。需连续焊接到完成，焊缝完成焊接后，焊缝用石棉布包裹保温缓冷。

6 焊接质量控制要点

①焊缝无损探伤检测必须由持有行业内有合格操作证书的专业质检人员检测。焊后焊缝外观检查、X 射线探伤，射线照相质量不低于AB级，焊缝质量不低于Ⅱ级，试件的超声波探伤检验等级为B级，合格后再作力学性能试验。把合格试样经过刨铣至试验要求尺寸后送至检测单位检测。要求拉伸、弯曲、冲击试验分别按GB／T228、GB／T232和GB／T229规定进行，检测结果其力学性能满足相关标准要求。②焊缝外观检查应达到GB/T14173-2008.4.4.1条款的要求。无飞溅、无明显咬边、无气孔、无焊瘤等缺漏，焊缝成形要均匀平整。③焊缝无损检测长度为焊缝长度的100%，并达到GB/T11345-89 要求的I级。如有超标缺陷时，应进行返修并做好记录，返修部位需重新进行探伤，确认合格为止。

7 焊接安全注意事项

①焊机外壳，必须接地良好，其电源的装拆应有专职电工进行。②焊机要设置单独的开关，开关应在防雨的闸箱内。③焊钳、地线，禁止与钢丝绳接触，更不得用钢丝绳或机电设备代替零线。所有地线接头，必须连接牢固。④雷雨时，应停止露天焊接工作。⑤施焊场地周围应清除易燃易爆物品，或进行覆盖、隔离。⑥必须在易燃易爆或液体扩散区施焊时，应经有关部门检试许可后，所应采取的安全措施全部落实到位后，方可施焊。

8 结语

钢坝节制闸具有很多优点，包括安装、制造、维修方便，结构简单，有互换性等，因此被广泛应用，它的金属结构在刚度、强度方面要求较高，所以在其制造过程中应严格控制、精心操作、严格要求，要对材料质量进行严格控制，严格把关每道工序，确保平面钢闸门底轴的整体焊接质量。