淺談橋式起重機(jī)箱形梁的變形及矯正

李翔 安徽省特種設(shè)備檢測(cè)院淮南分院

淺談橋式起重機(jī)箱形梁的變形及矯正

李翔 安徽省特種設(shè)備檢測(cè)院淮南分院

前言

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)需要，箱形梁已越來(lái)越廣泛地運(yùn)用在大型設(shè)備的結(jié)構(gòu)件中，但箱形梁在制作過(guò)程中不同程度地存在著焊接變形問題，如果產(chǎn)品產(chǎn)生的變形超出技術(shù)設(shè)計(jì)允許的變形范圍，應(yīng)設(shè)法進(jìn)行矯正，使其達(dá)到合格產(chǎn)品要求。假如變形的結(jié)構(gòu)件不予于矯正，不僅影響設(shè)備的整體安裝，嚴(yán)重的還會(huì)降低安全可靠性。實(shí)踐證明，大多數(shù)的變形構(gòu)件是可以通過(guò)各種手段來(lái)進(jìn)行矯正的，矯正的方法都是設(shè)法造成新的變形來(lái)抵消已發(fā)生的變形。目前普遍應(yīng)用的矯正方法有：機(jī)械矯正法、火焰矯正法，依據(jù)多年檢測(cè)工作實(shí)踐，本文著重對(duì)橋式起重機(jī)箱形梁進(jìn)行火焰矯正的方法進(jìn)行探討。

1、箱形梁的矯正秩序

箱形梁廣泛應(yīng)用于橋式起重機(jī)設(shè)備的結(jié)構(gòu)中，由于箱形梁截面大、長(zhǎng)度較長(zhǎng)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求較高、制作難度較大，構(gòu)件在焊接時(shí)的不均勻加熱常出現(xiàn)扭曲變形、上拱和旁彎變形。針對(duì)箱形梁的變形，我們對(duì)其實(shí)施火焰矯正?；鹧娉C正的關(guān)鍵在于要仔細(xì)分析變形情況，恰當(dāng)選擇加熱位置，加熱方式，控制加熱溫度在一定范圍。箱形梁在剛性梁中結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，剛性比較大，用火焰矯正比較方便，易于操作，方法實(shí)用，但是火焰矯正是一項(xiàng)較難掌握的技術(shù)工作，需要有著長(zhǎng)期實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)嫻熟的操作者來(lái)完成。

箱形梁焊接結(jié)構(gòu)件、部件要求技術(shù)指標(biāo)較為嚴(yán)格，但由于焊接秩序不當(dāng)，焊后產(chǎn)生了嚴(yán)重的扭曲變形，并伴有上拱、旁彎現(xiàn)象，對(duì)這三種變形同時(shí)存在，幾近報(bào)廢的鋼結(jié)構(gòu)件，我們要進(jìn)行冷靜分析，變形如何產(chǎn)生？1)．要分析構(gòu)件變形的原因，弄清楚構(gòu)件是由外力還是由內(nèi)力引起。2)．分析構(gòu)件的內(nèi)在聯(lián)系，搞清楚個(gè)部件相互間的制約關(guān)系。3)．選擇正確的矯正部位，先解決主要矛盾，然后再解決次要矛盾。4)．要掌握構(gòu)件所用材料的性質(zhì)，以防采用不適合的矯正方法而造成構(gòu)件的損壞。5)．應(yīng)根據(jù)構(gòu)件的實(shí)際情況來(lái)確定矯正方法并計(jì)劃好先后順序。先矯正哪一種變形?不同的矯正秩序，往往會(huì)產(chǎn)生不同的效果，要防止矯正一種變形而引起另一種變形。一般情況下可首先選擇變形較為嚴(yán)重現(xiàn)象進(jìn)行，那就是先扭曲，后上拱，再旁彎的順序來(lái)進(jìn)行。

扭曲現(xiàn)象發(fā)生的原因與焊縫角變形沿長(zhǎng)度上分布不均勻性有關(guān)，如：箱形梁的四條翼緣焊縫，如果在點(diǎn)固后不采用適當(dāng)夾具或固定方式，不采用合理的工藝順序焊接，則可能產(chǎn)生扭曲變形現(xiàn)象發(fā)生，這是因?yàn)榻亲冃窝亻L(zhǎng)度方向逐漸增大，使構(gòu)件扭轉(zhuǎn)所以變形。

2、矯正方法

2.1 箱形梁扭曲變形的矯正方法

先將已變形的箱形梁用壓板固定在鋼制平臺(tái)上，用拉緊螺栓沿欲要矯正的方向?qū)?gòu)件與平臺(tái)連接拉緊，然后在箱形梁的中部三酉進(jìn)行加熱，加熱的寬度在30～40mm，加熱的溫度和速度視構(gòu)件變形程度而適當(dāng)掌握，加熱溫度可控制在700～900℃溫區(qū)來(lái)選擇，當(dāng)構(gòu)件變形較大需較高溫度時(shí)，可選用兩至三把烤槍在構(gòu)件頂部和兩側(cè)同時(shí)進(jìn)行加熱，還可在兩端立板處同時(shí)進(jìn)行線狀加熱，加熱線傾斜40度，目的是配合拉緊螺栓的外力，減少各板問的牽制作用，加熱后同時(shí)擰緊螺栓。這種方法可交替重復(fù)進(jìn)行，但每次加熱位置不可與前次重合，在這種方法中加熱是為了增加材料的塑性，降低構(gòu)件抵抗變形的能力，值得一提的是腹板在加熱時(shí)溫度要低于蓋板的溫度，因?yàn)楦拱遢^薄，溫度過(guò)高可引起腹板局部凸凹變形難以修復(fù)矯正。

2.2 上拱及旁彎的矯正方法

上拱變形和旁彎變形一樣，主要是由于在施焊時(shí)沒有對(duì)焊縫加熱區(qū)均勻?qū)ΨQ分布，而是單純采取一面焊接，如上拱只在底板兩條焊縫施焊，旁彎只在單側(cè)兩條焊縫施焊，結(jié)果造成焊縫冷卻后單面收縮，這就形成了上拱或旁彎現(xiàn)象的產(chǎn)生。

上拱變形矯正加熱位置應(yīng)分布在凸起的一面，即上蓋板上，加熱線長(zhǎng)度等于上蓋板寬度，腹板加熱長(zhǎng)度應(yīng)是構(gòu)件標(biāo)高的1／3～1/4處，加熱區(qū)應(yīng)呈倒三角形，三角形的頂部應(yīng)和蓋板的加熱寬度相吻合，若一次未成，可再來(lái)一次。如拱起變形較大可加予外力配合，比如：用拉緊螺栓或再凸起部位放置大型配重鐵以施加壓力。當(dāng)旁彎值不大的時(shí)候，矯正不需要施加外力，只需加熱上下蓋板的邊緣即可，當(dāng)旁彎較為嚴(yán)重時(shí)則要施加外力，加熱方法同上壓力作用在凸起處。

3、火焰矯正方法應(yīng)注意的事項(xiàng)

3.1 根據(jù)變形程度，加熱溫度視情形應(yīng)控制在700～900℃范圍內(nèi)，溫度過(guò)高或過(guò)低可能發(fā)生過(guò)火和變脆現(xiàn)象發(fā)生，對(duì)構(gòu)件產(chǎn)生傷害。

3.2 正處烤火面積，在一個(gè)截面上不可過(guò)大，可多選幾個(gè)截面進(jìn)行。選用點(diǎn)狀加熱方式以改善加熱區(qū)的應(yīng)力狀況。

3.3 加熱時(shí)烤槍嘴不要來(lái)回晃動(dòng)，束狀火焰要垂直于鋼板，加熱點(diǎn)數(shù)要適中，以免增加不應(yīng)有的應(yīng)力。

3.4 根據(jù)鋼板的厚度δ≤10，可采取水火成型方式來(lái)進(jìn)行，以提高工作效率。

4、預(yù)防變形的措施

火焰矯正引起的應(yīng)力與焊接應(yīng)力一樣，都是內(nèi)應(yīng)力，不恰當(dāng)?shù)某C正產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力與焊接內(nèi)應(yīng)力和負(fù)載應(yīng)力疊加會(huì)使梁柱的縱應(yīng)力超過(guò)允許應(yīng)力，從而導(dǎo)致承載安全系數(shù)降低，因而在鋼結(jié)構(gòu)制造中，一定要從設(shè)計(jì)和工藝兩方面來(lái)防止和減少焊接變形：

4.1 從設(shè)計(jì)方面

4.1.1 合理選擇焊縫的尺寸和形式，盡可能地減少焊接的工作量和變形量而不影響結(jié)構(gòu)的承載能力。

4.1.2 綜合考慮多方面因素，盡可能減少不必要的焊縫，從而減少變形的可能。

4.1.3 合理安排焊縫的位置，盡可能接近構(gòu)件的中性軸和對(duì)稱位置。

4.2 從工藝方面

4.2.1 反變形法，即在裝配時(shí)給予構(gòu)建一個(gè)相反的變形，使其與焊后變形相抵消。

4.2.2 剛性固定法，在一定程度上能制約構(gòu)件的撓曲變形，但效果不及反變形。

4.2.3 合理選擇焊接方法和工藝參數(shù)。

4.2.4 選擇合理的裝配焊接順序一系列措施，減少變形的發(fā)生。

5、結(jié)束語(yǔ)

若橋式起重機(jī)箱型梁變形發(fā)生超出設(shè)計(jì)要求時(shí)，盡量采用機(jī)械矯正。如沒有機(jī)械條件，或加工能力不足時(shí)，才可能考慮火焰矯正，因?yàn)榛鹧娉C正是一項(xiàng)較為難掌握的技術(shù)工作，需要有著長(zhǎng)期實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)技術(shù)嫻熟的操作者來(lái)完成。雖然矯正工作是一項(xiàng)很復(fù)雜的工作，但矯正變形的道理比較簡(jiǎn)單，只要掌握了客觀規(guī)律，在實(shí)踐中仔細(xì)分析變形情況，掌握變形的規(guī)律，對(duì)付各種變形都可以得心應(yīng)手，如“T”型梁、“H”型梁及其他構(gòu)件反變形都可用上述方法進(jìn)行矯正。

10.3969/j.issn.1001-8972.2010.15.033