495HR電鏟鏟桿斷裂修復(fù)工藝

摘 要：495HR電鏟是哈爾烏素露天煤礦的主采設(shè)備。隨著使用年限的增加，設(shè)備必然因老化突發(fā)故障增多，而大型焊接結(jié)構(gòu)件在這方面尤其突出。當(dāng)突發(fā)大的故障時(shí)，如何快速、有效的修復(fù)故障，保證主采設(shè)備的可動(dòng)率，是擺在技術(shù)人員面前的一道難題。本文認(rèn)真分析了495HR電鏟鏟桿斷裂的原因，并針對(duì)修復(fù)的難點(diǎn)，重點(diǎn)論述了修復(fù)工藝的選擇和管理，確保檢修質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：鏟桿;斷裂;對(duì)中定位;熱處理

Abstract： 495HR electric shovel is the main equipment of the Harusu Lutian coal mine. With the increase of the service life， the equipment will inevitably increase due to aging failure， and large welding structures are particularly prominent in this area. How to repair the fault quickly and effectively and ensure the movable rate of the main equipment is a difficult problem in front of the technicians. In this paper， the causes of the 495HR shovel rod fracture are analyzed， and the choice and management of the repair process are discussed in detail to ensure the quality of maintenance.

Key words： forklift; Fracture; Medium positioning; heat treatment

0? 前言

495HR電鏟的挖掘系統(tǒng)主要由大臂、鏟桿、扶柄、天輪及鏟斗幾個(gè)大型結(jié)構(gòu)件相互聯(lián)接組成。其中鏟桿的一端為圓柱體，另一端由上下蓋板及兩側(cè)板構(gòu)成的箱體結(jié)構(gòu)，俗稱(chēng)“飛機(jī)頭”。扶柄被安裝在電鏟大臂的中部，扶柄套在鏟桿上，進(jìn)行一定角度的擺動(dòng)，配合鏟桿進(jìn)行工作。

1? 斷裂原因分析

電鏟鏟桿在作業(yè)過(guò)程中，鏟桿不僅僅要承受鏟斗空載或滿載時(shí)的重力，還需要承受工作時(shí)的動(dòng)載作用。隨著電鏟鏟斗起落時(shí)不同角度的運(yùn)動(dòng)，使鏟桿的受力大小發(fā)生往復(fù)變化，導(dǎo)致鏟桿自身在交變外力的作用下產(chǎn)生內(nèi)部碎裂紋或外部碎裂紋。當(dāng)裂紋未被及時(shí)發(fā)現(xiàn)、處理，隨著設(shè)備運(yùn)行時(shí)間的增加，裂紋在交變外力作用下不斷延伸拓展，最終導(dǎo)致鏟桿斷裂。

2? 焊前準(zhǔn)備

考慮到電鏟鏟桿前端“飛機(jī)頭”部位存在較多的碎裂紋和較大裂紋，“飛機(jī)頭”部位已經(jīng)經(jīng)歷過(guò)多次反復(fù)的裂紋補(bǔ)焊處理，箱體結(jié)構(gòu)及內(nèi)部筋板的材質(zhì)已經(jīng)變性，力學(xué)性能大幅下降，不具修復(fù)價(jià)值，故采取更換新“飛機(jī)頭”與鏟桿圓柱體進(jìn)行對(duì)接、焊接的方法。

2.1確定鏟桿尺寸

通過(guò)測(cè)量新“飛機(jī)頭”的尺寸及斷裂鏟桿圓柱體尺寸，確保對(duì)接后新鏟桿的尺寸與原鏟桿總長(zhǎng)保持一致，并進(jìn)行定點(diǎn)劃線。（具體尺寸：鏟桿全長(zhǎng)14.3m，鏟桿有效長(zhǎng)度10.9m ）。

2.2制作鏟桿支座2個(gè)

作用：支撐鏟桿;使鏟桿便于翻轉(zhuǎn)到容易焊接的位置（圖1 ）。

2.3鏟桿斷裂層處理

采用碳弧氣刨的方法清理斷裂層，并在定點(diǎn)線處制作“V”形坡口，確保新“飛機(jī)頭”與鏟桿圓柱體對(duì)接后，便于焊透。利用角向磨光機(jī)、直磨機(jī)等工具對(duì)打磨坡口，移除坡口的鐵銹、油漆、油脂及其他污物，對(duì)坡口進(jìn)行著色探傷。

2.4鏟桿圓柱體與“飛機(jī)頭”的對(duì)接

2.4.1加工襯套

襯套的作用：為了精確找中定位，減少焊接變形，提高焊接精度（圖2）。

2.4.2坡口對(duì)接尺寸

坡口根部距離為5mm。

3? 修復(fù)工藝

3.1 焊絲

通過(guò)對(duì)材質(zhì)分析及強(qiáng)度要求選用進(jìn)口Hobart TM-771焊絲。

3.2焊前預(yù)熱

合理的選擇焊前預(yù)熱溫度、焊后保溫溫度是進(jìn)行大型結(jié)構(gòu)件焊接時(shí)的重要工藝步驟。根據(jù)鏟桿材質(zhì)及板材厚度計(jì)算出預(yù)熱最低溫度為206℃。

使用米勒焊縫加熱機(jī)ProHeat-35加熱焊縫區(qū)域，從室溫開(kāi)始，溫度以100℃/h的速度進(jìn)行加熱，加熱2小時(shí)，再以約等于50℃/h的速度進(jìn)行加熱，達(dá)到206-300℃范圍內(nèi)。

3.3焊接設(shè)備及焊接參數(shù)

鏟桿在電鏟提升系統(tǒng)中有非常重要的作用，因此必須采取嚴(yán)格的焊接工藝并形成優(yōu)質(zhì)焊縫。根據(jù)BE國(guó)際公司提供的焊接基本要求，結(jié)合焊修大型設(shè)備結(jié)構(gòu)件所積累的焊接工藝參數(shù)，采用最有效的焊接工藝，焊接過(guò)程中必須采取嚴(yán)格的控制措施防止變形，使焊縫應(yīng)力分布均勻，焊前預(yù)熱，焊后焊縫熱處理，謀求最好的焊接質(zhì)量。

使用Lincoln DC-600焊機(jī)及配套移動(dòng)送絲機(jī)，純度為100%CO2氣體保護(hù)，相關(guān)焊接參數(shù)見(jiàn)下表。

3.4焊接方法

針對(duì)鏟桿的焊接應(yīng)力控制措施，由于需要滿足鏟桿圓柱體與“飛機(jī)頭”必須同心旋轉(zhuǎn)，根據(jù)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)檢修條件和部分檢修方案，再借鑒多年來(lái)焊修電鏟大型結(jié)構(gòu)件的控制盈利變形方法以及焊修經(jīng)驗(yàn)，固采用了鐘點(diǎn)固定控制應(yīng)力變形。以鏟桿軸心為中心點(diǎn)，再根據(jù)焊縫區(qū)域360°劃分十二個(gè)鐘點(diǎn)位置進(jìn)行對(duì)稱(chēng)焊縫焊接，防止鏟桿因裂紋清理或焊縫焊接過(guò)程中受焊縫形成應(yīng)力的作用發(fā)生變形、變位。由于鏟桿壁較厚焊縫較深，鏟桿的焊縫區(qū)域會(huì)發(fā)生應(yīng)力扭曲變形或過(guò)度應(yīng)力集中，影響焊接質(zhì)量。因此將鏟桿以90°為標(biāo)準(zhǔn)分成四個(gè)焊接部分。（圖3）

為防止鏟桿焊接時(shí)產(chǎn)生焊接變形故采用如下焊接方法及焊接順序：

焊接方法：CO2氣體保護(hù)焊焊接，平焊和立焊為主，采用由兩側(cè)往里堆焊至合的多層多道堆焊焊接法。

焊接順序：

①先同時(shí)焊接3點(diǎn)及9點(diǎn)鐘位置（A、C部分）焊接約三分之一，再旋轉(zhuǎn)更換B、D部分位置至3點(diǎn)及9點(diǎn)鐘方向同時(shí)焊接B、D位置，焊接之前徹底清理A、C部分已形成的焊縫接頭，確保接頭無(wú)缺陷。

②采用超厚度鋼結(jié)構(gòu)件的堆焊焊接方法，由兩側(cè)往里堆焊至合的多層多道堆焊焊接方法，形成每道焊縫后必采取風(fēng)動(dòng)風(fēng)動(dòng)錘擊除藥皮等雜物，同時(shí)釋放焊接應(yīng)力。層與層之間的起弧點(diǎn)不能固定在同一位置，應(yīng)采取逐點(diǎn)上移的方式以避免避免焊接接頭集中產(chǎn)生焊接裂紋。

③同樣方式焊接至完畢，全程使用Raytek Rayger STTM60測(cè)溫儀監(jiān)控溫度變化，確保焊接過(guò)程中的焊縫區(qū)層間溫度變化控制在206℃—300℃之間，若有溫度低于206℃，采取丙烷火焰預(yù)熱措施確保焊縫達(dá)到溫度要求。嚴(yán)格控制焊縫形成過(guò)程中的熱輸入線能量。

4? 焊后處理

焊后加熱到300℃，并保溫2小時(shí)，然后使用石棉毯包住焊縫區(qū)域，緩慢空冷至室溫。焊縫空冷后所有焊縫和熱影響區(qū)域金屬表面打磨光滑并拋光，采用超聲波和磁粉無(wú)損探傷，確保焊縫無(wú)氣孔、夾渣、裂紋等焊接缺陷。

5? 安全注意事項(xiàng)

1.把檢修區(qū)域內(nèi)的易燃、易爆物質(zhì)，必須清除干凈，不能清除的應(yīng)該采取可靠的隔離措施。

2.在超過(guò)1.5米的高空作業(yè)時(shí)，必須佩戴安全帶，并設(shè)有專(zhuān)人監(jiān)護(hù)。登高設(shè)備必須牢固穩(wěn)定。

3.丙炔瓶與明火一般不小于10米。

4.使用角磨機(jī)前，應(yīng)先檢查角磨片是否有裂紋及磨損情況;其次檢查防護(hù)罩是否完好，不完好不得使用。

5.焊后保溫要全程有專(zhuān)人值守，防止引起火災(zāi)。

6? 結(jié)束語(yǔ)

495HR電鏟鏟桿更換“飛機(jī)頭”后投入生產(chǎn)至今，經(jīng)跟蹤探傷，焊縫沒(méi)有出現(xiàn)任何裂紋。說(shuō)明本次焊接檢修工藝科學(xué)合理。為我們對(duì)495HR電鏟鏟桿等大型結(jié)構(gòu)件的焊接維修積累寶貴的經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)給同行業(yè)提供了寶貴的維修經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]《495HR Operator Manual CHN FINAL-1》 495HR電鏟相關(guān)資料 .

[2]《Consumables for the welding of Weldox? and Hardox steels ZH_CN》焊接資料.

[3]焦瑞軍，布特格勒其.改造495HR電鏟鏟斗開(kāi)門(mén)斗栓方銷(xiāo)插孔及焊接工藝[J].露天采礦技術(shù)，2012，（5）：56—57.

[4]董新.495HR電鏟斗桿飛機(jī)頭結(jié)構(gòu)改進(jìn)及焊接工藝[J].露天采礦技術(shù)，2016，（11）：66-69.

[5]焦瑞軍，董新.495HR電鏟斗前臂縱向裂紋的焊接檢修工藝[J].露天采礦技術(shù)，2010，（10）：55—56.

[6]劉守紀(jì)，布特格勒其.更換495HR電鏟鏟斗前串銷(xiāo)座及焊接工藝[J].露天采礦技術(shù)，2013，（3）：57-58.

[7]董新.395B電鏟鏟斗結(jié)構(gòu)改造工藝分析與設(shè)計(jì)[J].露天采礦技術(shù)，2011，（5）：68-70.

[8]董新.395B電鏟斗桿斷裂分析及修復(fù)工藝[J].工程機(jī)械，2009，（1）：66-68.

作者簡(jiǎn)介：

付東巖 ，男，32歲，內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市翁牛特旗人，2010年畢業(yè)于內(nèi)蒙古機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院焊接技術(shù)及自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)，現(xiàn)就職于神華準(zhǔn)能集團(tuán)設(shè)備維修中心機(jī)修車(chē)間，從事焊接工作。