大噸位冶金橋式起重機(jī)橋架嚴(yán)重變形和局部斷裂的修復(fù)工藝

彭國鋒

（曲靖市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督綜合檢測(cè)中心，云南曲靖 655000）

0 前言

起重機(jī)現(xiàn)已成為工業(yè)發(fā)展過程當(dāng)中不可或缺的一種重要設(shè)備，用途非常廣泛，屬于空中作業(yè)的一種特種裝備。起重機(jī)安全運(yùn)行狀態(tài)的好壞，可直接影響到人身安全以及產(chǎn)品的質(zhì)量，包括生產(chǎn)的效率。因?yàn)槠鹬貦C(jī)需要長(zhǎng)時(shí)間地完成起吊作業(yè)，如果不按照正確的操作使用方法，就會(huì)容易導(dǎo)致起重機(jī)的橋架出現(xiàn)非常嚴(yán)重的變形，或者是一系列局部斷裂的情況，將嚴(yán)重影響起重機(jī)的正常使用以及機(jī)械的壽命。

1 概況

某鋼廠的冶金起重機(jī)的起重量是150/63t，大車跨度是26.4m，起升的高度為26m。因?yàn)樵谑褂玫倪^程當(dāng)中，出現(xiàn)超載的行為，導(dǎo)致冶金起重機(jī)的四梁結(jié)構(gòu)當(dāng)中的兩根主梁出現(xiàn)非常嚴(yán)重的塑性變形，橋架的軌道出現(xiàn)斷裂，主梁的T型鋼以及主、副腹板局部都出現(xiàn)嚴(yán)重的變形，冶金起重機(jī)的導(dǎo)電側(cè)主梁上蓋板局部出現(xiàn)的最大變形面積甚至已經(jīng)達(dá)到了1600mm×2400mm，最大的凹陷深度已經(jīng)達(dá)到了200mm，整個(gè)機(jī)械QU120軌道出現(xiàn)非常嚴(yán)重的斷裂情況，以至于整臺(tái)機(jī)械完全無法投入到正常工作當(dāng)中，嚴(yán)重影響了鋼廠的順利生產(chǎn)。為了能夠保障鋼廠可以順利的運(yùn)營下去，就必須由專業(yè)的檢修人員，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)具體的情況進(jìn)行檢修及修復(fù)，只有通過檢修及修復(fù)，才能夠使大噸位冶金起重機(jī)重新投入到生產(chǎn)當(dāng)中。

2 起重機(jī)橋架變形產(chǎn)生的原因分析

2.1 橋架的主要變形形式

起重機(jī)經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間超負(fù)荷的使用之后，很容易出現(xiàn)橋架變形的情況，而橋架變形的主要的形式包括主梁拱度下沉，產(chǎn)生超規(guī)定的旁彎及箱形梁出現(xiàn)超規(guī)定的波浪變形或者是端梁出現(xiàn)了變形，或是整個(gè)金屬結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了非常嚴(yán)重的整體變形等。

2.2 主梁出現(xiàn)下沉的原因

2.2.1 結(jié)構(gòu)的內(nèi)應(yīng)力出現(xiàn)了影響

起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)存在受不同方向的拉力以及壓力等應(yīng)力影響，主要是在制造的過程當(dāng)中，通過強(qiáng)力組裝以及焊接收縮等方式，導(dǎo)致主梁內(nèi)部產(chǎn)生了一些殘余的應(yīng)力。所以，主梁在經(jīng)受交變載荷作用的情況下，就會(huì)導(dǎo)致其產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力，最終使主梁在日復(fù)一日的工作當(dāng)中出現(xiàn)下沉的情況。

2.2.2 高溫所產(chǎn)生的影響

在非常高的溫度環(huán)境下，金屬的屈服強(qiáng)度會(huì)產(chǎn)生降低的現(xiàn)象，有的時(shí)候還會(huì)產(chǎn)生溫度應(yīng)力，這樣就會(huì)導(dǎo)致主梁出現(xiàn)下沉。

2.2.3 低溫所產(chǎn)生的影響

在溫度過低的環(huán)境，有一些區(qū)域的溫度甚至?xí)陀诹阆?0℃，在這個(gè)時(shí)候，金屬的脆性是非常大的，很容易在使用的時(shí)候出現(xiàn)裂紋等一系列情況。

2.2.4 其他情況

除上述所描述導(dǎo)致主梁下沉的原因以外，其他的一些現(xiàn)象也會(huì)導(dǎo)致主梁出現(xiàn)下沉，例如不夠合理的起吊及存放，包括運(yùn)輸安裝等環(huán)節(jié)當(dāng)中存在的問題，都容易使其在后期的使用過程當(dāng)中出現(xiàn)下沉。

3 選擇修復(fù)方案

通過針對(duì)該鋼廠大噸位冶金起重機(jī)的實(shí)際情況進(jìn)行研究，最終決定更換其局部損壞的軌道以及T型鋼，包括上蓋板以及主、副腹板，然后再對(duì)其進(jìn)行整體的修復(fù)和加固，使用這樣的方法來修復(fù)大噸位冶金起重機(jī)，整體的修復(fù)成本最低，修復(fù)時(shí)間較短。

4 主梁的修復(fù)工藝

因?yàn)樵撘苯鹌鹬貦C(jī)出現(xiàn)了非常嚴(yán)重的變形，而且在進(jìn)行修復(fù)的時(shí)候，所有的工作都必須要在廠房上方來進(jìn)行。所以在起重機(jī)修復(fù)的過程當(dāng)中，下半部分必須架設(shè)一個(gè)空中的腳架，這樣才能夠方便進(jìn)行修復(fù)。在修復(fù)之前，需要把主副小車移動(dòng)到大車的導(dǎo)線端進(jìn)行固定。考慮到在進(jìn)行主梁氣割孔洞換板的時(shí)候，可能會(huì)影響橋架的整體穩(wěn)定性，為了防止在修復(fù)的時(shí)候出現(xiàn)對(duì)橋架或主梁造成一些額外的不良影響，要求在施工的過程當(dāng)中，杜絕橋架當(dāng)中的兩根主梁進(jìn)行同時(shí)施工，應(yīng)該把氣割孔洞修復(fù)工作分開進(jìn)行，每一根主梁的上蓋板以及主、副腹板，也不能同時(shí)進(jìn)行氣割孔洞的修復(fù)，而且必須按照相應(yīng)的順序來進(jìn)行施工。首先是上蓋板的修復(fù)，然后是主腹板的修復(fù)，其次是副腹板的修復(fù)。另外，當(dāng)進(jìn)行到主梁的氣割孔洞換板的時(shí)候，整個(gè)起重機(jī)必須停車，絕對(duì)不能夠運(yùn)行，否則可能會(huì)危害工作人員的生命安全，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)非常大的事故。

4.1 導(dǎo)電側(cè)主梁修復(fù)

導(dǎo)電側(cè)主梁需要更換新的材料，具體的更換部位以及尺寸如下：①上蓋板局部更換一件，具體的尺寸為1600mm×2800mm；②主腹板局部更換一件，具體尺寸為650mm×4000mm；③副腹板局部更換一件尺寸為600mm×800mm；④T型鋼需要換成一件5000mm；⑤小車軌道換成8500mm一件。

4.1.1 上蓋板局部修復(fù)

在對(duì)上蓋板進(jìn)行修復(fù)的時(shí)候，切記不能全體切掉，必須在上蓋板跟副腹板側(cè)留出200mm左右的邊，以免在切割之后因?yàn)楦备拱迨Х€(wěn)導(dǎo)致主梁出現(xiàn)下榻，所以在進(jìn)行施工的時(shí)候，要求必須按照以下步驟來進(jìn)行：

（1）將上蓋板和T型鋼連接處變形比較嚴(yán)重的位置，采取局部氣割。

（2）準(zhǔn)備材料一件，尺寸為12mm×1600mm×2800mm，在切割材料的時(shí)候，需要切割出四周單面45度焊接坡口，坡口面需要打磨光滑，去掉熔渣。

（3）按照備料的尺寸，在主梁上劃出相應(yīng)的氣孔輪廓，隨后組裝定位焊接，其頭部需要留出5mm的間隙，和T型鋼外接處不能留間隙，焊接坡口都要在主梁的外側(cè)，采用二氧化碳?xì)怏w來保護(hù)焊接，里側(cè)三面需要加上陶瓷來襯墊，使用單面焊雙面成型的焊接工藝，以避免在焊接的過程當(dāng)中出現(xiàn)仰焊操作以及碳弧氣刨清根這樣的工序。

（4）可以暫時(shí)先不去焊接跟T型鋼對(duì)接的那一部分，等到換完T型鋼之后再進(jìn)行焊接。

4.1.2 主腹板局部修復(fù)

（1）選取T200mm×400mm×13mm-5000mm一件的T型鋼，一件10mm×650mm×4000mm的主腹板。

（2）使用氧-乙炔氣體火焰加熱來預(yù)制T型鋼備料，加熱預(yù)制上拱度為8mm，主腹板的上半部分氣割預(yù)制，上拱度為8mm和T形鋼對(duì)應(yīng)下半部分的兩角氣割成R250的圓角，四周氣割成單面45°的焊接坡口。

（3）應(yīng)該先把主腹板跟T型鋼在地面上組織好，然后焊接成型，并且跟T型鋼的端部互相錯(cuò)開500mm左右，兩側(cè)面在焊接之前都需要加四件工藝筋板，工藝筋板的尺寸為16mm×100mm×400mm。為了防止在焊接的時(shí)候焊接腳出現(xiàn)變形的情況，所以應(yīng)該先焊接坡口面，采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊接，背面用碳弧氣刨清根焊透，并且使用ut100%探傷檢驗(yàn)。

（4）按照上述的實(shí)際尺寸，在主梁和主腹板當(dāng)中劃出氣割孔輪廓線，在接頭部位留出5mm間隙。并且坡口面需要放到主梁的里側(cè)，在T型鋼對(duì)接的地方使用氣割單面45°焊接，坡口面需要朝上。同時(shí)需要在主梁腹板的外側(cè)和上蓋板的里側(cè)以及T型鋼的對(duì)接下半部分加陶瓷焊接來襯墊，確保焊透，使用ut100%探傷檢驗(yàn)。

4.1.3 副腹板側(cè)局部修復(fù)

（1）準(zhǔn)備一件600mm×800mm的材料，下半部分兩角氣割為R250的圓角，跟腹板U型對(duì)接的位置，氣割成為單面45°的焊接坡口，與上蓋板的連接焊縫不需要?dú)飧畛銎驴?，使用兩面角焊縫，焊腳為8mm。

（2）按照實(shí)際的尺寸，在主梁副腹板上面切割出孔洞輪廓線，然后裝好定位焊接，各個(gè)接頭部分都需要留出5mm的間隙。坡口面放到主梁的里側(cè)，并且在外側(cè)三面對(duì)接處加上陶瓷襯墊，確保焊透，并做到ut100%探傷檢驗(yàn)。

4.2 導(dǎo)電側(cè)主梁上拱度的修復(fù)

在三處局部換板在進(jìn)行修復(fù)之后，恢復(fù)了原先的大隔板以及縱向水平，并且完成了全部的焊接，采取了氧-乙炔火焰烤修，在主梁的兩側(cè)，操作人員可以同時(shí)從主腹板以及副腹板的上半部分往下烤，烤寬為20mm左右，兩側(cè)在烤完之后再烤下面的蓋板?？拘藜訜嶂螅迕鏇]有燒損的情況，一共需要烤四火，一氣烤完之后中間不能夠停歇，這樣才能夠增強(qiáng)烤修的效果。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，烤修之前的主梁上拱實(shí)測(cè)為－2.5mm，烤修之后為26mm，依據(jù)相關(guān)的機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，該烤修的拱度在允許的范圍之內(nèi)。

為了能有效地提高在修復(fù)之后主梁的承載剛性，選擇維修的時(shí)候在主梁的內(nèi)下蓋板和主副板及副腹板的兩角之間，使用200mm×75mm×9mm的一個(gè)槽鋼來對(duì)其進(jìn)行全程的加固。槽鋼的兩端和大隔板進(jìn)行滿焊處理，槽鋼的中間采取并列斷續(xù)的角焊縫，焊段長(zhǎng)為100mm，焊腳為8mm。

4.3 小車軌道修復(fù)

更換的軌道長(zhǎng)為8500mm，將更換好的軌道放到主梁上面，接頭處各留出20mm的間隙，使用軌道焊接工藝來對(duì)其進(jìn)行焊接，焊接之后的接頭處需要進(jìn)行磨平處理，使用著色的方法來針對(duì)于表面進(jìn)行檢驗(yàn)或者采用其他焊縫探傷檢驗(yàn)，確定沒有任何裂紋，沒有任何缺陷，符合技術(shù)要求。

5 試車

修復(fù)之后的起重機(jī)進(jìn)行靜載超負(fù)荷實(shí)驗(yàn)，荷載為187.5t，起升高度是300mm，懸空10min，在試車之后，檢測(cè)主梁的實(shí)有上拱度，分別為21mm跟20mm，符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。在試驗(yàn)之后修復(fù)的焊縫沒有再次出現(xiàn)裂紋，或者對(duì)起重機(jī)的性能沒有造成影響，因此符合維修標(biāo)準(zhǔn)，起重機(jī)在經(jīng)歷過維修之后，再次投入到了使用當(dāng)中，3個(gè)月后再次針對(duì)主梁上拱進(jìn)行了檢測(cè)，為20.5mm和19.5mm，該數(shù)據(jù)跟靜載實(shí)驗(yàn)之后的數(shù)據(jù)基本保持一致，證明主梁修復(fù)成功，并且承載能力非?？煽?。

6 結(jié)語

大噸位冶金起重機(jī)橋架嚴(yán)重變形，會(huì)導(dǎo)致其軌道出現(xiàn)斷裂，在一般情況下，為了能夠確保整機(jī)的安全可靠，應(yīng)該將主梁報(bào)廢重新制作。本文論述的修復(fù)工藝采取的是非常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，經(jīng)過嚴(yán)格審核之后才進(jìn)行的，注重整體的施工質(zhì)量，并且對(duì)主梁進(jìn)行了加固，通過實(shí)踐證明修復(fù)是非常成功的，可以做到為用戶解決燃眉之急，并且也能夠在最短的時(shí)間內(nèi)有效地幫助恢復(fù)生產(chǎn)，從而為鋼廠節(jié)約成本資金。