涂俊魁,范興海,許杰峰,陳雪兵

(馬鋼設備檢修有限公司馬鋼輪軸事業(yè)部 安徽馬鞍山 243000)

雙梁橋式起重機(行車)是鋼鐵企業(yè)生產中不可缺少的核心設備，已成為生產作業(yè)線上主體設備的重要組成部分，考慮采購和維護成本以及安裝空間，一般鋼鐵企業(yè)工廠中行車的起吊重量都是按照常規(guī)生產維修時需要吊運物體的重量進行設計，對于一些偶爾需要吊運的大噸位工件，單臺行車的吊運能力不能滿足要求，以前遇到大噸位工件吊運時，采用汽車吊，但因場地限制，需要做大量的輔助工作，如搭建大臨，拆除部分設備等，給吊運帶來很大麻煩，影響了施工進度和合理組產。

某鋼廠軋機到了設備大修周期，重達180 t的軋機牌坊需要拆卸，軋機所在的主廠房內行車最大起吊重量為100 t，為了解決單臺行車吊運能力不足問題，滿足軋機檢修需要，決定制作一種雙行車吊運大噸位工件的中間過渡工裝，通過使用兩臺100 t行車并行的方式進行180 t軋機牌坊的調運。

1 大型結構件工裝結構設計

兩臺100 t行車并行吊運180 t軋機牌坊的中間過渡工裝采用焊接結構，由主梁和吊耳構成，主梁由兩根H型鋼沿翼緣一端開坡口對接后焊接而成，主梁內每隔1 m左右加有一塊襯板，一方面增加主梁的剛度，另一方面防止主梁兩根H型鋼沿翼緣外側焊接時產生過大變形量，影響主梁的強度，主梁上方兩端焊有吊耳，分別用于同兩臺行車的連接，主梁下方吊耳用于掛吊大噸位工件，主梁上下面的吊耳為掛吊方便，略有差異，每個吊耳兩側各焊有兩塊筋板，分別與兩根H型鋼翼緣外側連接起來，增加吊耳的焊接強度，另外，根據雙行車可能存在的起吊噸位不同，主梁下面的吊耳位置通過杠桿原理計算確定，確保起吊時每臺行車承受合理載荷。

根據使用的100 t行車結構尺寸及兩臺100 t行車并行時的安全距離，確定出兩臺100 t行車并行吊運180 t軋機牌坊的中間過渡工裝焊接結構件主梁H型鋼長度，結合有限元進行分析，算出H型鋼高度、寬度、腹板厚度、翼緣厚度，再根據兩根H型鋼相關尺寸，計算出襯板高度、襯板寬度，根據行車吊鉤尺寸及掛斷索具確定出吊耳大小。

兩臺100 t行車并行吊運180 t軋機牌坊的中間過渡工裝結構件襯板、吊耳、筋板 采用Q235材質的鋼板，H型鋼采用馬鋼生產的熱軋H型鋼，過渡工裝結構件各部位尺寸見表1。

2 焊接工藝的制定與實施

2.1 焊接設備和焊材的準備

結合雙行車吊運工件的大型結構件工裝的各部尺寸及材質性能，焊接設備和焊材如下：兩根H型鋼、襯板、吊耳、筋板、半自動火焰切割機、鎢極氬弧焊機(φ2.5 J506焊絲)、二氧化碳氣體保護焊自動焊接機(φ1.2 藥芯焊絲)、逆變式直流焊機(φ4.0 E5015)焊條、碳弧氣刨一臺。

1-H型鋼；2-行車吊耳；3-大件吊耳；4-襯板；5-筋板；6-H型鋼焊縫；7-吊耳焊縫圖1 為吊運工裝主視圖 圖2 為吊運工裝俯視圖 圖3 為吊運工裝側視圖表1 過渡工裝結構件各部位尺寸

名稱襯板吊耳H型鋼筋板實際尺寸/mm357×357×12800×600×901280×H400×408×21×21500×500×25

針對購置的二氧化碳氣體保護焊接自動焊接機的導向機構不能滿足夾持焊槍全程焊接適H型鋼主梁，重新制作導向機構工裝，同時對二氧化碳氣體保護焊接自動焊接機夾持焊槍支撐桿結構進行優(yōu)化改進，焊接時不能滿足現場縱縫下端200 mm以下焊接環(huán)縫的冷板孔位置距離。

2.2 焊縫接頭形式選擇

按照焊接時兩塊焊接板料之間結合位置的不同，焊接接頭形式分為：對接接頭、搭接接頭、T型接頭、角接接頭、塞焊接頭。各種焊接接頭焊接適應性如下：

對接接頭適用于兩塊板的端面位置相對配置，兩板表面在一平面內。按照兩板的端面加工成不同的形狀，對接接頭分為I形對接、V形對接、X形對接和U形對接。

搭接接頭指兩塊要連接的板料一塊疊在另一塊上，在兩板的頂端邊緣進行焊接，搭接接頭適用于薄板結構的焊接。

T形接頭是將一塊板料的端部放在另一塊板料面上進行焊接， T形接頭坡口形式可分為I形坡口、單邊V形坡口、K形坡口。

角接接頭是指兩塊板料成直角，在兩板的頂端邊緣上進行焊接的接頭。根據板料厚度和坡口形狀、角接接頭可分為I形坡口、單邊V形坡口、V形坡口和K形坡口等。

塞焊接頭是在兩塊重疊在一起的板料上開孔，利用孔和另一塊板料焊接，使兩塊板料連接在一起。

根據兩臺100 t行車并行吊運180 t軋機牌坊的中間過渡工裝結構件兩兩母材之間焊接連接部位結合位置不一樣，采用了多種焊接接頭，主梁兩根H型鋼之間焊接采用對接接頭，H型鋼端部與襯板之間采用角接接頭，H型鋼與其它襯板之間、吊耳與主梁之間、吊耳與兩側筋板之間采用T形接頭，各焊縫坡口形式根據板材的厚度來確定。

2.3 焊接工藝的實施：

選定H型鋼高度側兩表面，清除油污及表面鐵銹，半自動火焰切割機切口—火焰矯正—角向沙輪機打磨，單邊坡口為30°。

選定主梁兩根H型鋼，在翼緣內側沿H型鋼長度方向每隔2 m左右加焊一塊襯板，襯板只焊與H型鋼翼緣內側接觸部分，襯板與H型鋼幅板之間采用小間隙配合，不加焊接，一方面便于襯板與H型鋼之間的裝配，另一方面防止后期沿H型鋼高度側兩表面焊接時，H型鋼沿長度方向變形，并保證吊運工裝主梁主體承載部位結構近似為箱型結構，從而減少主梁焊接過程中變形量，增加主梁的剛度兩根H型鋼的襯板焊接位置沿H型鋼長度方向是相互錯開1m左右，確保兩根H型鋼對接焊接后襯板之間的距離為1 m左右。

將焊好襯板的H型鋼沿坡口對接起來，構成V型坡口，為了保證焊接工藝要求，減少大厚度主梁預熱變形及單面焊接雙面成型，采用手工氬弧焊(φ2.5 J506焊絲)打底兩邊焊縫一同焊接，填充和蓋面全部采用二氧化碳氣體保護焊接自動焊接機(φ1.2藥芯焊絲)多層多道正反更換焊接，確保主梁的機械性能，主梁焊接工藝參數見表2。

表2 主梁工藝參數如下：

將加工好的吊耳按設計好的位置放到工裝主梁上，采用K型坡口。

吊耳兩側加焊筋板，采用對稱焊接，雙邊三角焊縫，以防焊接變形。

吊耳及兩側筋板焊接，K型坡口底層均采用手工焊條電弧焊及逆變式直流焊機(φ4.0 E5015)焊條連續(xù)對稱焊接，第一層焊接后反面對稱焊時要清根保證底部熔透，填充層及蓋面采用二氧化碳氣體保護焊接自動焊接機(φ1.2 藥芯焊絲)連續(xù)對稱焊接，吊耳焊接工藝參數見表3。

表3 吊耳焊接工藝參數

3 結語

兩臺100噸行車并行吊運180噸軋機牌坊的中間過渡工裝制作焊接后，結構件外形尺寸經過測量，符合設計要求，焊接變形量在允許范圍內，所有焊接縫通過超聲波探傷達到等級標準，經現場使用，效果良好。

二氧化碳氣體保護自動焊接機適用于較長的直線焊縫，省工、省時、焊縫美觀整齊。

焊接性好的材料能采用加熱法矯正，利用火焰加熱時產生的局部壓縮塑性變形, 使較長的金屬在冷卻后縮短來消除變形，方法簡單, 機動靈活, 適用面廣。

對于箱式梁結構，使用襯板，增加了箱式梁結構的剛性，而箱式梁結構件的剛性與焊接變形成反比，通過合理布置箱式梁結構襯板，能夠有效減少箱式梁變形率。

科學控制焊接參數，使用二氧化碳氣體保護自動焊這種較小熱輸入的方法來控制焊接變形。

對有些結構由于尺寸和形狀的限制，無法進行雙面施焊，采用單面焊雙面成形焊接技術，能夠保證焊接后坡口的正面和反面都能得到焊縫美觀、成形良好而且表面和內在質量均符合工藝要求的焊縫。