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1黄河水利委员会黄河机械厂 河南郑州 450006；
2南水北调中线建管局河南分局 河南郑州 450006
摘要：南水北調工程弧形闸门使用较多，采用老旧技术工艺不能满足工期及产品质量，新工艺的使用提高了埋件精度及外观质量。
关键词；南水北调；弧形闸门；埋件；制造；工艺；水利；闸门
导言：南水北调中线工程于1999年开始施工建设，于2014年12月正式通水，全部采用弧形闸门进行节制来调节流量，在弧形闸门埋件侧导轨制造过程中，针对传统制造工艺中存在的工序多、校正工作量大的实际情况，为确保工期与产品质量，通过大胆尝试新的制造工艺流程，探索出一套切实可行高效的弧形埋件制造新工艺，为南水北调中线工程总体施工进度提供了保障。
一、概述
弧形闸门是水工钢结构产品中一种常见的设备，随着国家对水利建设的加大投入及对工程质量、工程工期提出的更高要求，原有弧形闸门的制作工艺已远不适应节奏较快市场需求。近两年，南水北调工程金属结构制造量很大，各生产厂家工程量大，工期紧，前期埋件能否按工期运往工地，将直接影响到整个南水调中线工程的施工进度。为确保工程质量和施工工期，，改进传统的弧形埋件制作工艺势在必行。我们通过对原制作工艺认真分析，查找原因，并深入车间结合实际，通过多次大胆尝识，探索出一套全新的弧形埋件制作新工艺。
二、原弧形埋件制作工艺分析和存在弊端
原弧门埋件中侧轨的制作过程：工作面板根据图纸要求按照半径在内外弧上增加焊接和校正量进行下料，然后用滚圆机或压力机制作弧形立板或弧形型钢，各零件下料、成形后，在平地上组拼各零件、点焊，整体组拼完成，然后集中进行焊接，最后校正变形。这种工艺流程使弧形侧轨在焊接时产生的很大变形和扭曲，给校正带来很大的工作量。此外，弧形侧轨埋件的校正不像平面闸门埋件，可以针对变形的部位逐点校正。对弧形埋件侧轨校正时，每校正一个位置，都会引起侧轨的整体变形，校正时往往是顾此失彼。原校正工艺，一根埋件校正需要5-6个台班，最终虽都能保证产品符合规范要求，但大部分时间浪费在了侧轨的校正上，浪费了大量人力物力。
为提高生产效率，降低生产成本，保证工程工期，我们对传统制作工艺流程进行了认真分析，认为要减少校正工作量，首要任务是控制焊接后的埋件变形。我们认为以下几个方面是造成弧形埋件变形的主要原因：1）埋件侧轨主面板不平度在拼接前没有严格校正，总是把对面板不平度的校正放在焊接完成后进行，此时，整个埋件是一个整体，刚性很强，工作面板的校正难度大大增加；2）焊接时只是在简易平台上进行，焊接过程中没有加支撑、定位和固定，在焊接过程中，造成弧形埋件因受热等各方面原因自由变形；3）焊接时采用集中焊接的施焊流程不妥，集中焊接时虽说焊接速度较快，但由于板材受热不均，加大了焊接变形。
三、改进的工艺措施
通过对以上引起焊接变形的原因进行分析，我们有针对性地对工艺过程进行了改进：1）弧形埋件在下料后，对工作面板、侧弯角钢等主要工件在焊接前进行校正，特别是工作面板，下好料后对单件进行校正，使其每米不平度不超过1毫米。将其因气割下料、吊装引起的变形在拼接施焊前进行校正控制，由于是单个钢板，在压力机上很容易将其校正至不平度在1mm之内。2）根据弧形埋件的曲率半径，放大样制作胎具，用水平仪将胎具找平，胎具周边设定位筋板，然后在胎具上进行各零部件的组拼，此方法大大提高弧形埋件组拼效率。组拼完毕后，周边采取千斤顶找正、定位点焊的方法将组拼好的弧形埋件固定牢。此外，在弧形埋件上点焊上槽钢之类的杆件以增加弧形埋件的整体钢性，减少焊接时对弧形半径产生的影响。如图（1）所示。3）焊接参数和焊接顺序是控制变形的关键，焊接时我们一改以往采用大电流、连续施焊的方法，采取较小焊接电流，分段对称焊接的顺序，首先将弧形侧轨中的筋板立焊缝按照1.2.3……的顺序全部焊接完毕然后，按照同样的顺序以每段焊接长度在300毫米左右的方法，进行分段跳跃式的平焊。如图（2）所示，所有焊缝焊接好后经过充分的采取分段对称施焊。按此方法大大减小了焊接热应力不均引起的变形。施焊完毕，待弧形埋件自然冷却后，再解除约束，吊下焊接成形的弧形埋件。
图（1）
图（2）
四、新工艺的应用及推广
以上工艺方案通过在制作南水北调水利工程中近60种弧形闸门埋件中的具体实施，收到良好的效果。通过在黄河机械厂三个钢结构车间实际应用，提高了劳动效率近6倍，以前一根侧轨焊好后，需要花费5-6天的时间进行校正，现在只要一天就可以完成，生产效率大大提高。其次，以前在校正弧形埋件时，往往是平面校正了弧度又符图纸要求了，一根侧轨反复折腾，时而用火焰校正，时而用压力机校正，浪费大量人力物力，采用新工艺后，最直接效果的是大大提高了生产效率，为按合同供货赢得了时间上的保证。间接地在很大程度上降低生产成本，减轻了工人的劳动强度，取得明显的经济效益和社会效益。
按此制作工艺焊接的埋件外观质量好，整体满足图纸要求。
2南水北调中线建管局河南分局 河南郑州 450006
摘要：南水北調工程弧形闸门使用较多，采用老旧技术工艺不能满足工期及产品质量，新工艺的使用提高了埋件精度及外观质量。
关键词；南水北调；弧形闸门；埋件；制造；工艺；水利；闸门
导言：南水北调中线工程于1999年开始施工建设，于2014年12月正式通水，全部采用弧形闸门进行节制来调节流量，在弧形闸门埋件侧导轨制造过程中，针对传统制造工艺中存在的工序多、校正工作量大的实际情况，为确保工期与产品质量，通过大胆尝试新的制造工艺流程，探索出一套切实可行高效的弧形埋件制造新工艺，为南水北调中线工程总体施工进度提供了保障。
一、概述
弧形闸门是水工钢结构产品中一种常见的设备，随着国家对水利建设的加大投入及对工程质量、工程工期提出的更高要求，原有弧形闸门的制作工艺已远不适应节奏较快市场需求。近两年，南水北调工程金属结构制造量很大，各生产厂家工程量大，工期紧，前期埋件能否按工期运往工地，将直接影响到整个南水调中线工程的施工进度。为确保工程质量和施工工期，，改进传统的弧形埋件制作工艺势在必行。我们通过对原制作工艺认真分析，查找原因，并深入车间结合实际，通过多次大胆尝识，探索出一套全新的弧形埋件制作新工艺。
二、原弧形埋件制作工艺分析和存在弊端
原弧门埋件中侧轨的制作过程：工作面板根据图纸要求按照半径在内外弧上增加焊接和校正量进行下料，然后用滚圆机或压力机制作弧形立板或弧形型钢，各零件下料、成形后，在平地上组拼各零件、点焊，整体组拼完成，然后集中进行焊接，最后校正变形。这种工艺流程使弧形侧轨在焊接时产生的很大变形和扭曲，给校正带来很大的工作量。此外，弧形侧轨埋件的校正不像平面闸门埋件，可以针对变形的部位逐点校正。对弧形埋件侧轨校正时，每校正一个位置，都会引起侧轨的整体变形，校正时往往是顾此失彼。原校正工艺，一根埋件校正需要5-6个台班，最终虽都能保证产品符合规范要求，但大部分时间浪费在了侧轨的校正上，浪费了大量人力物力。
为提高生产效率，降低生产成本，保证工程工期，我们对传统制作工艺流程进行了认真分析，认为要减少校正工作量，首要任务是控制焊接后的埋件变形。我们认为以下几个方面是造成弧形埋件变形的主要原因：1）埋件侧轨主面板不平度在拼接前没有严格校正，总是把对面板不平度的校正放在焊接完成后进行，此时，整个埋件是一个整体，刚性很强，工作面板的校正难度大大增加；2）焊接时只是在简易平台上进行，焊接过程中没有加支撑、定位和固定，在焊接过程中，造成弧形埋件因受热等各方面原因自由变形；3）焊接时采用集中焊接的施焊流程不妥，集中焊接时虽说焊接速度较快，但由于板材受热不均，加大了焊接变形。
三、改进的工艺措施
通过对以上引起焊接变形的原因进行分析，我们有针对性地对工艺过程进行了改进：1）弧形埋件在下料后，对工作面板、侧弯角钢等主要工件在焊接前进行校正，特别是工作面板，下好料后对单件进行校正，使其每米不平度不超过1毫米。将其因气割下料、吊装引起的变形在拼接施焊前进行校正控制，由于是单个钢板，在压力机上很容易将其校正至不平度在1mm之内。2）根据弧形埋件的曲率半径，放大样制作胎具，用水平仪将胎具找平，胎具周边设定位筋板，然后在胎具上进行各零部件的组拼，此方法大大提高弧形埋件组拼效率。组拼完毕后，周边采取千斤顶找正、定位点焊的方法将组拼好的弧形埋件固定牢。此外，在弧形埋件上点焊上槽钢之类的杆件以增加弧形埋件的整体钢性，减少焊接时对弧形半径产生的影响。如图（1）所示。3）焊接参数和焊接顺序是控制变形的关键，焊接时我们一改以往采用大电流、连续施焊的方法，采取较小焊接电流，分段对称焊接的顺序，首先将弧形侧轨中的筋板立焊缝按照1.2.3……的顺序全部焊接完毕然后，按照同样的顺序以每段焊接长度在300毫米左右的方法，进行分段跳跃式的平焊。如图（2）所示，所有焊缝焊接好后经过充分的采取分段对称施焊。按此方法大大减小了焊接热应力不均引起的变形。施焊完毕，待弧形埋件自然冷却后，再解除约束，吊下焊接成形的弧形埋件。
图（1）
图（2）
四、新工艺的应用及推广
以上工艺方案通过在制作南水北调水利工程中近60种弧形闸门埋件中的具体实施，收到良好的效果。通过在黄河机械厂三个钢结构车间实际应用，提高了劳动效率近6倍，以前一根侧轨焊好后，需要花费5-6天的时间进行校正，现在只要一天就可以完成，生产效率大大提高。其次，以前在校正弧形埋件时，往往是平面校正了弧度又符图纸要求了，一根侧轨反复折腾，时而用火焰校正，时而用压力机校正，浪费大量人力物力，采用新工艺后，最直接效果的是大大提高了生产效率，为按合同供货赢得了时间上的保证。间接地在很大程度上降低生产成本，减轻了工人的劳动强度，取得明显的经济效益和社会效益。
按此制作工艺焊接的埋件外观质量好，整体满足图纸要求。