張衛(wèi)華 劉鑫培 陶燕
摘 要:為有效降低模塊車車體高度,擬使用高強(qiáng)鋼Q690,根據(jù)Q690的主要成分和力學(xué)性能,借鑒Q345和Q460的焊接工藝,試驗出Q690高強(qiáng)鋼實際可行的焊接工藝,在焊接試驗部件上進(jìn)行夏比缺口沖擊試驗,試驗結(jié)果顯示焊接達(dá)到力學(xué)性能要求。雖然在成本驗算中實際成本比使用Q345有所增加,但能大幅度降低總體高度,達(dá)到客戶的要求,同時也為Q690高強(qiáng)鋼在其他行業(yè)的使用提供借鑒。
關(guān)鍵詞:Q690 焊接 模塊車 超大運(yùn)輸
中圖分類號:TG42 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)12(a)-00-02
隨著我國核電工業(yè)、大型化工設(shè)備的更新改造以及千噸級以上軋機(jī)設(shè)備需求量的持續(xù)上升,國內(nèi)對大件特種運(yùn)輸?shù)男枨笤诓粩嗵岣摺4蠹\(yùn)輸指超限、超重物品的商品運(yùn)輸,超限貨物是指裝載輪廓尺寸超過車輛限界標(biāo)準(zhǔn);超重貨物是指車輛總重量超過一定數(shù)值。大件運(yùn)輸由于其不可拆解性,超限問題一直以來難以解決,尤其是超高。模塊車在輪式大件特種運(yùn)輸設(shè)備中占有相當(dāng)?shù)匚?,盡可能降低模塊車自身高度來解決超高成為課題。
一直以來,在以模塊車為典型的重型輪式運(yùn)載工程設(shè)備中,由于Q235和Q345高強(qiáng)鋼良好的焊接性能和成熟的焊接工藝,底盤承載部件主要使用Q235和Q345。隨著國家體育館“鳥巢”鋼結(jié)構(gòu)中成功的使用了Q460高強(qiáng)鋼,使得Q460的使用逐漸廣泛,在模塊車中也日益增多,經(jīng)過試驗和實踐檢驗,取得了良好的效果,有效的減輕了車體自重,并明顯的降低了總車高度。
在有些特殊用處模塊車中,對總車高度有嚴(yán)格限制,在總結(jié)以前結(jié)構(gòu)鋼的設(shè)計參數(shù)和焊接工藝的基礎(chǔ)上,在模塊車的生產(chǎn)設(shè)計制造中嘗試使用Q690高強(qiáng)鋼。目前國內(nèi)尚無Q690高強(qiáng)鋼在模塊車中的使用先例,該文通過理論分析及部件試驗相結(jié)合的方法研究Q690高強(qiáng)鋼在模塊中得使用。
1 Q690高強(qiáng)鋼在設(shè)計中得實用性分析
該文結(jié)合模塊車,選取4軸線單元為例,分析比較用Q690代替Q345的變化情況,受力分析見圖1,結(jié)果見表1。由表1可知,使用Q690結(jié)構(gòu)鋼,承載車體較重量節(jié)省了15%~22%;雖然使用后整體造價有所升高,升高了1%~8%,但使用Q690后,簡化了車體結(jié)構(gòu),減小了重量,最重要的是明顯降低了有效高度,達(dá)20%~25%,完全滿足了客戶對總體高度的要求。
2 Q690高強(qiáng)鋼的焊接主要事項
2.1 Q69O高強(qiáng)鋼主要成分及力學(xué)性能
見表2。
2.2 Q690在試驗中的焊接要點(diǎn)
為確保結(jié)構(gòu)件焊接質(zhì)量和減小結(jié)構(gòu)件的焊接變形,采用MAG焊(富氬混合氣體保護(hù)焊)。當(dāng)焊角高度大于10 mm和焊接坡口深度大于12 mm時應(yīng)采用多層多道壓焊的焊接方法,焊層數(shù)與焊角高度相關(guān),焊角K=10 mm-14 mm,推薦焊二層3道;焊角K=16 mm,焊二層4道;焊角K=18 mm,焊三層7道;焊角K≥20 mm,焊四層
10道。
在選用焊接材料時,為保證焊縫的強(qiáng)度和機(jī)械性能,焊絲材料要有一定的含碳量和較高的合金含量,焊絲要求焊絲表面鍍銅,不允許有生銹受潮現(xiàn)象。
圖1 4軸線承載車體受力分析
為保證焊接質(zhì)量,根據(jù)Q690高強(qiáng)鋼板,在模塊上的部位和結(jié)構(gòu),質(zhì)量要求,材質(zhì)特點(diǎn)和氣體保護(hù)焊焊接工藝特點(diǎn),綜合考慮后進(jìn)行設(shè)計,焊接的坡口設(shè)計較好的方法是采用單面V型坡口和T型對接。
在焊前一定要預(yù)熱到一定溫度,在焊接過程中,溫降也要嚴(yán)格控制一定范圍。
鉚工點(diǎn)組的時侯,因為Q690板材焊后不允許用壓力機(jī)和火焰矯正,所以構(gòu)件在點(diǎn)組時應(yīng)盡可能采用反變形法和加支撐焊接,為防止工件變形,允許加支撐焊接,但焊后必須鏟磨平整。定位焊縫出現(xiàn)裂紋時,必須清除,要重新定位焊縫。
為了保證焊縫的焊接質(zhì)量,始焊、終焊處最易產(chǎn)生焊接缺陷,如焊瘤、弧坑及焊接裂紋,故采用指定的引、收弧位置,不采用與母材同種材料的板做引、收弧板。應(yīng)力集中處不允許引弧和收弧。
2.3 焊處夏比沖擊試驗
略。
3 結(jié)語
為滿足客戶對總體高度的嚴(yán)格要求,使用傳統(tǒng)使用的Q345高強(qiáng)鋼焊接的車體結(jié)構(gòu)已經(jīng)不能達(dá)到要求,經(jīng)過計算,采用Q690高強(qiáng)鋼可以達(dá)到模塊車的承載能力和貨物的要求高度,這是使用Q690高強(qiáng)鋼最關(guān)健的,雖然經(jīng)過比較,成本會有所增高。在借鑒Q345和Q460高強(qiáng)鋼的焊接工藝和主要事項,根據(jù)試驗結(jié)果,能達(dá)到Q690的力學(xué)性能和模塊車的使用要求。但在試驗過程中,焊前預(yù)熱溫度和焊接過程中溫度降對焊接質(zhì)量影響大,今后還得不斷總結(jié)經(jīng)驗,不斷改進(jìn)工藝,使Q690焊接工藝得到更加完善并能有效降低焊接成本。
參考文獻(xiàn)
[1] 張楠,董現(xiàn)春,劉宏,等.960 MPa級工程機(jī)械用鋼焊接性能試驗研究[J].電焊機(jī),2012,42(7):1-6.
[2] 李正良,劉紅軍,張東英,等.Q460高強(qiáng)鋼在1000KV桿塔上的應(yīng)用[J].電網(wǎng)技術(shù),2008,24(12):1-5.
[3] Kenmedy J B,Murty M K S.Buckling of steel angle and T-struts[J].ASCE Journal of Structural Engineering,1972,11(6):2507-2522.
[4] 藍(lán)慧芳,杜秀林,劉彥春,等.控軋控冷工藝對高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼組織及力學(xué)性能的影響[J].東北大學(xué)學(xué)報,2009,2(2):200-204.
[5] 裴文華,王曉波,趙霞.900t浮吊整體金屬結(jié)構(gòu)有限元計算分析[J].湖北工業(yè)大學(xué)學(xué)報,2012,27(4):31-33.
[6] 潘大雷,郭為,忠高峰.動力模塊車組的運(yùn)動建模與規(guī)劃[J].機(jī)械工程學(xué)報,2012,48(9):136-143.