一：概述
三峽永久船閘為雙線五級船閘，布置在三峽水利樞紐左岸壇子嶺左側，分為南北兩線，每線均有五個閘室，六個閘首，每個閘首布置了兩扇人字門，每扇門葉約重860t，門葉寬為20.2m，高為38.5和37.
5m兩種，其幾何尺寸之大，重量之重，堪稱為同類產品之最，每扇門葉由12分節組成，從門葉的焊接結構來說具有如下的特點：
1、 門葉的平面尺寸大而厚度小，屬薄壁型焊接結構，焊接變形難於控制。
2、 整個門體由12分節拼裝而成，拼焊截面多，焊接工作量大。
3、 門葉為立式拼裝，每一拼焊斷面上的焊縫在上節門葉處於自由狀態下焊接，變形需要嚴格控制。
4、 對於板厚大於36mm的焊接焊縫需進行焊後消應處理。
5、 門葉兩側及中間止水為剛性止水，故對門葉焊接變形控制要求高。
6、 門葉結構在門厚方向為不對稱件，門葉面板側焊縫量多，焊接時易產生向上游的傾斜。
針對門葉以上結構特點，為了更好的控制人字門的焊後幾何尺寸，在焊接之前特制定以下焊接工藝措施。
二：焊接方法
採用手工電弧焊
三：焊接材料的選擇
人字門母材為ｑ345b，根椐等強原則，選用e-5015碳鋼焊條。
四：焊接人員數
根據門葉的結構特點，每扇門葉每班8~12人。
五：焊前準備
1、 焊前必須將坡口及坡口兩側20mm範圍清理乾淨，無油、脂等汙物；坡口內的氧化皮、鐵鏽必須打磨顯露出金屬光澤。
2、 焊條在焊前必須在烘烤箱中在350℃～400℃或按焊條說明書上指定的溫度烘烤1～2小時，在100℃～150℃下保溫，隨用隨取，以免焊條受潮影響到焊接效能或焊接質量。
3、 大於30mm的板厚，焊前須做好預熱準備，預熱溫度為：75℃～100℃。
4、 焊前必須加固定位焊，加固的長度為50mm以上，間距為100—400mm，焊接厚度不超過母材的1/2，最大不超過8mm，同時，定位焊處的裂紋、氣孔、夾渣等缺陷在焊前必須清理乾淨。 注：加固時必須用噴燈預熱，溫度比正式焊接溫度高30℃，且8名焊工在門葉寬度和厚度方向對稱進行。
5、 焊前準備必要的焊接工器具，如：逆變焊機、角磨機、風鏟等，同時還準備必要的焊接監控量具，具體所需的工器具見附表說明。
6、 焊前搭設好防風、防雨棚及焊接腳手架，作業平台周圍應搭設好安全網和防護欄，焊接工位之間設定好隔離擋板等，並由專人對現場環境進行監測，對出現的異常情況立即進行針對性的防護措施。
7、 設定焊接變形監控點，並做好詳細的焊前檢測記錄，以便將焊接過程的監控資料與之進行對比。
六：焊接施工方案及工藝要求
6.1、焊接施工方案的制定
焊接施工方案的制定必須根據人字門門葉的結構特點來確定，人字門門葉的結構為：在門寬方向對稱，在門厚方向為不對稱，其單節門葉橫向結構圖如下：
下游上游門葉在厚度方向不對稱，且在上游面板側焊接工作量大，必然引起門葉焊接收縮的不均勻，使門葉產生向上游方向的傾斜。根據人字門的執行特點及門體剛性止水的要求，焊接過程中，關鍵是控制門體門軸柱、斜接柱、門葉向上游的傾斜值及門葉扭曲，同時坡口的大小不等，對縫間隙不均勻，焊工位置不對稱，焊接線能量不一致等，都會引起門葉焊接收縮的不均勻，影響焊接變形，具體表現為：
1、 門體高度方向的收縮變形
門體高度方向的收縮主要影響頂樞裝置與門體的配合，在施工過程中，頂樞裝置是在整體門葉已經焊接完成後才進行安裝，頂樞的安裝位置是根據門體高度的具體情況再決定的，頂樞軸孔的中心位置是在門體焊接完成後，製造廠現場進行鏜孔後確定，故門體高度方向的收縮可暫不考慮。
2、門體寬度方向的收縮
由於人字門橫向剛性較大，寬度方向又為對稱件，寬度方向的傾斜及收縮可通過門體支枕墊塊的調整來進行修正，因此施焊時可不作考慮。
3、門體厚度方向的傾斜角變形
門體在門葉厚度方向的傾斜角變形是由於焊縫在門厚方向分布不對稱造成的，焊縫主要分布在面板上，焊接後門體有向上游傾斜的趨勢，為此，可通過預留反變形或調整焊接順序加以控制，三峽永久船閘六閘首人字門焊接已經完成，在拼焊時並沒有預留反變形，施焊時經過合理的焊接順序，使門體的傾斜值得到了有效的控制，在四閘首人字門安裝時，決定不預留焊接反變形，門體的傾斜值通過焊接順序調整加以控制。
4、門體其它方向的變形
門體其它方向的焊接變形如：門葉面板波浪度變形等，因為對門葉整體幾何尺寸影響較小或沒影響，焊接控制可不做考慮。
6.2、門體的焊接順序
根據門體結構及以上焊接變形特點分析，焊接時，首先焊接門體門軸柱、斜接柱四個角及端板的對接縫以保證門體的形體尺寸，至於這種焊接順序所造成的焊接應力通過後熱消應給予解決。
為了很好的控制變形，特制定以下焊接順序：
1、 焊接推力隔板與腹板的組合角焊縫。
2、 焊接門體上下翼緣板與端腹板的立焊組合縫。
3、 焊接端板的對接焊縫。
4、 焊接推力隔板加強筋板與腹板的焊縫。
5、 對以上的焊縫進行焊後消應熱處理。
6、 焊接端隔板和中間隔板與腹板的組合角焊縫，因為每塊端隔板和中間隔板的長度為3m左右，為保證門葉焊後整體水平，防止門葉的傾斜，焊接時將端隔板、中間隔板與腹板的焊接分為5段，先焊接中間段，再焊接靠下游段，最後焊接靠上游段，整體焊接方向朝上游。
7、 焊接推力隔板加筋板與主梁上翼、下翼角焊縫。
8、 焊接端隔板與主梁上翼、下翼角焊縫。
9、 焊接豎隔板與主梁上翼、下翼角焊縫。
10、 焊接主梁上翼緣板的對接焊縫。
11、 焊接主梁下翼緣板的對接焊縫。
12、 焊接節點板的對接縫（與面板的對接縫同時進行）。
13、 焊接面板的對接縫。
14、 焊接面板下翼緣板與面板的貼角橫焊縫。
15、 其它附件的焊接。
具體焊接順序圖附後，焊接過程中，焊接質檢員必須跟蹤監控焊接變形，每個部位的焊縫焊接一道後必須進行焊接變形測量，根據焊接變形的實際情況調整焊接順序。
6.3焊後消應處理
板厚大於36mm的焊縫，焊後立即進行消應處理。消應處理時使用多台自動控溫履帶加熱條同時進行，且通過紅外線控制櫃和熱電偶嚴格控制公升溫、降溫速度及保溫溫度和保溫時間。消應處理的加熱寬度，在焊縫中心兩側應不小於3倍板厚。
在消應處理全過程中根據熱處理規範由專職檢測人員現場跟蹤及時檢視各加熱器的溫度並做好記錄，消應後應提供熱處理曲線圖。
熱處理規範：加熱速率不超過220×25/σmax℃/h，加熱溫度580~620℃後保溫2h，降溫速率不超過260×25/σmax℃/h，降溫300℃後空冷。
6.4、焊接工藝要求
1、 板厚大於30mm的
一、二類焊縫，按工藝評定的要求進行預熱，焊後緩冷，拼裝定位焊時，其預熱溫度比正式焊縫的溫度高30℃以上，當焊縫兩側板厚不同時，預熱溫度根據厚板確定，預熱寬度為焊縫中心兩側各3倍的板厚。
2、 對於
一、二類焊縫需焊透的，一側焊後另一側採用碳弧氣刨清根，清根後，必須用磨光機或電磨將氣刨滲碳層清除乾淨。
3、 對於
一、二類焊縫，如間隙過大的按中南院監理中心下發的《大間隙焊縫處理方案》進行，對於面板與面板之間的單邊v型坡口，如間隙小於4mm，為保證焊透，必須擴大根部間隙至5~6mm，且焊前對坡口進行仔細打磨處理。
4、 面板與後翼緣板之間應接觸緊密，最大間隙不能大於2mm。
5、 焊接過程中，為了保證焊接內部質量以及焊縫熱影響區的力學效能，必需嚴格控制焊接線能量的輸入，線能量不大於40kj/cm，在門葉寬度方向對稱焊接的焊工焊接線能量基本保持一致。
6、 為了控制焊接變形，減少焊接殘餘應力，焊接時採用多層、多道、分段、退步的方法進行施焊，每層厚度不大於6mm，焊條的擺動幅度小於12mm。
7、 根據工藝評定書上規定的層間溫度監控焊接施工過程的層間溫度。
8、 焊接過程中，層間清理應仔細，為防接頭處夾渣，焊縫的接頭必須錯開30mm以上。
9、 為了減少焊接應力，防止產生裂紋，除第一和最後一層焊縫外，中間層的焊縫可使用風錘等鎚擊焊縫。
10、 對於一類焊縫的對接縫，焊後表面必需打磨平整。
11、 門軸柱、斜接柱端板施焊後，應將填註環氧填料的一面磨平 ，以便調整並防止發生注入填料時發生堵塞。
12、 嚴禁在非焊接區引弧，引弧和熄弧必須在坡口內，背拉桿對接焊縫組裝焊接時必須設定引弧板和熄弧板，焊後割除並將端頭打磨光滑。
13、 焊接過程中，焊條保溫桶的電源必須接好，保溫桶蓋必須蓋好，焊接時每次所取焊條不超過3根。
14、 焊接完成後，焊工應仔細清理焊縫表面，清除表面飛濺等，進行焊縫自檢，對於
一、二類焊縫在焊縫兩端距焊縫中心50mm處打上焊工鋼號，並做好焊接記錄。
15、 板厚大於36mm的，焊後必須立即進行消應處理，溫度為580～620℃。
16、 安裝過程中，構件中所有的筋板、隔板等的過焊孔及筋板頭均採用包角焊。
七：焊縫的分類及焊縫檢測要求
1、 一類焊縫：推力隔板與端板的角焊縫，推力隔板與主梁腹板的角焊縫，豎隔板翼緣的對接焊縫，背拉桿的對接焊縫，背拉桿座板與接點板的連線角焊縫，主梁上下翼緣板的對接橫焊縫。
2、 二類焊縫：面板的對接焊縫，豎隔板的腹板與主梁腹板連線的角焊縫，豎隔板和垂直次梁與面板的組合焊縫，端板的對接焊縫，主梁上翼緣與面板的組合焊縫。
3、 不屬於一類和二類的焊縫為三類焊縫。
4、 焊縫的檢測：
4.1、所有的焊縫焊後立即進行外觀檢查，在焊接過程中，除了焊工自檢外，焊接質檢人員必須跟蹤控制，焊縫表面不允許有表面裂紋、氣孔、夾渣、未熔和等缺陷。檢查標準按dl/t5018-94規範中表4.
1.1和《三峽工程標準質量標準彙編》進行。具體的檢測標準要求見附後說明。
4.2、對於一類和二類焊縫在焊後24小時可進行焊縫內部質量的檢查和表面磁粉或著色滲透探傷，其檢測要求如下：
一類焊縫：ut100%，mt100%
二類焊縫：ut100%, mt100%或pt（磁粉探傷操作不方便的情況下）
超聲波探傷按gb11345標準執行，磁粉和著色探傷按《鋼製壓力容器表面探傷標準》執行。
一類焊縫的對接焊縫表面必須經過打磨處理，門葉組焊完成後，作好組焊記錄，報請監理簽證。
八：焊縫的返修
8.1、焊縫的外觀檢查發現有裂紋、未熔和等表面缺陷時，必須用角磨機將缺陷磨掉，再對缺陷處進行表面修補，修補的焊接工藝與正式焊縫的焊接工藝相同。
8.2、焊縫內部質量發現有超標缺陷時，嚴格按已制定的焊接工藝進行，同時，同一部位返修次數不能超過兩次，對於兩次以上的返修必須經技術總負責人批准，並經過監理工程師同意後方可進行。焊縫返修的部位必須做好詳細的返修記錄。
8.3、焊縫返修工藝
8.3.1、用碳弧氣刨對缺陷部位處進行刨削，清除缺陷。
8.3.2、用角磨機或電磨對氣刨處進行打磨，除去滲碳層並露出金屬光澤。
三峽永久船閘地面混凝土缺陷處理技術
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