淺談橋式起重機箱形梁的變形及矯正

李翔 安徽省特種設備檢測院淮南分院

淺談橋式起重機箱形梁的變形及矯正

李翔 安徽省特種設備檢測院淮南分院

前言

隨著國民經濟的快速增長需要，箱形梁已越來越廣泛地運用在大型設備的結構件中，但箱形梁在制作過程中不同程度地存在著焊接變形問題，如果產品產生的變形超出技術設計允許的變形范圍，應設法進行矯正，使其達到合格產品要求。假如變形的結構件不予于矯正，不僅影響設備的整體安裝，嚴重的還會降低安全可靠性。實踐證明，大多數的變形構件是可以通過各種手段來進行矯正的，矯正的方法都是設法造成新的變形來抵消已發生的變形。目前普遍應用的矯正方法有：機械矯正法、火焰矯正法，依據多年檢測工作實踐，本文著重對橋式起重機箱形梁進行火焰矯正的方法進行探討。

1、箱形梁的矯正秩序

箱形梁廣泛應用于橋式起重機設備的結構中，由于箱形梁截面大、長度較長、技術標準要求較高、制作難度較大，構件在焊接時的不均勻加熱常出現扭曲變形、上拱和旁彎變形。針對箱形梁的變形，我們對其實施火焰矯正。火焰矯正的關鍵在于要仔細分析變形情況，恰當選擇加熱位置，加熱方式，控制加熱溫度在一定范圍。箱形梁在剛性梁中結構比較復雜，剛性比較大，用火焰矯正比較方便，易于操作，方法實用，但是火焰矯正是一項較難掌握的技術工作，需要有著長期實踐經驗和技術嫻熟的操作者來完成。

箱形梁焊接結構件、部件要求技術指標較為嚴格，但由于焊接秩序不當，焊后產生了嚴重的扭曲變形，并伴有上拱、旁彎現象，對這三種變形同時存在，幾近報廢的鋼結構件，我們要進行冷靜分析，變形如何產生？1)．要分析構件變形的原因，弄清楚構件是由外力還是由內力引起。2)．分析構件的內在聯系，搞清楚個部件相互間的制約關系。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)．要掌握構件所用材料的性質，以防采用不適合的矯正方法而造成構件的損壞。5)．應根據構件的實際情況來確定矯正方法并計劃好先后順序。先矯正哪一種變形?不同的矯正秩序，往往會產生不同的效果，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重現象進行，那就是先扭曲，后上拱，再旁彎的順序來進行。

扭曲現象發生的原因與焊縫角變形沿長度上分布不均勻性有關，如：箱形梁的四條翼緣焊縫，如果在點固后不采用適當夾具或固定方式，不采用合理的工藝順序焊接，則可能產生扭曲變形現象發生，這是因為角變形沿長度方向逐漸增大，使構件扭轉所以變形。

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上，用拉緊螺栓沿欲要矯正的方向將構件與平臺連接拉緊，然后在箱形梁的中部三酉進行加熱，加熱的寬度在30～40mm，加熱的溫度和速度視構件變形程度而適當掌握，加熱溫度可控制在700～900℃溫區來選擇，當構件變形較大需較高溫度時，可選用兩至三把烤槍在構件頂部和兩側同時進行加熱，還可在兩端立板處同時進行線狀加熱，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，加熱后同時擰緊螺栓。這種方法可交替重復進行，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，降低構件抵抗變形的能力，值得一提的是腹板在加熱時溫度要低于蓋板的溫度，因為腹板較薄，溫度過高可引起腹板局部凸凹變形難以修復矯正。

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沒有對焊縫加熱區均勻對稱分布，而是單純采取一面焊接，如上拱只在底板兩條焊縫施焊，旁彎只在單側兩條焊縫施焊，結果造成焊縫冷卻后單面收縮，這就形成了上拱或旁彎現象的產生。

上拱變形矯正加熱位置應分布在凸起的一面，即上蓋板上，加熱線長度等于上蓋板寬度，腹板加熱長度應是構件標高的1／3～1/4處，加熱區應呈倒三角形，三角形的頂部應和蓋板的加熱寬度相吻合，若一次未成，可再來一次。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。當旁彎值不大的時候，矯正不需要施加外力，只需加熱上下蓋板的邊緣即可，當旁彎較為嚴重時則要施加外力，加熱方法同上壓力作用在凸起處。

3、火焰矯正方法應注意的事項

3.1 根據變形程度，加熱溫度視情形應控制在700～900℃范圍內，溫度過高或過低可能發生過火和變脆現象發生，對構件產生傷害。

3.2 正處烤火面積，在一個截面上不可過大，可多選幾個截面進行。選用點狀加熱方式以改善加熱區的應力狀況。

3.3 加熱時烤槍嘴不要來回晃動，束狀火焰要垂直于鋼板，加熱點數要適中，以免增加不應有的應力。

3.4 根據鋼板的厚度δ≤10，可采取水火成型方式來進行，以提高工作效率。

4、預防變形的措施

火焰矯正引起的應力與焊接應力一樣，都是內應力，不恰當的矯正產生的內應力與焊接內應力和負載應力疊加會使梁柱的縱應力超過允許應力，從而導致承載安全系數降低，因而在鋼結構制造中，一定要從設計和工藝兩方面來防止和減少焊接變形：

4.1 從設計方面

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構的承載能力。

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，盡可能接近構件的中性軸和對稱位置。

4.2 從工藝方面

4.2.1 反變形法，即在裝配時給予構建一個相反的變形，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。

4.2.4 選擇合理的裝配焊接順序一系列措施，減少變形的發生。

5、結束語

若橋式起重機箱型梁變形發生超出設計要求時，盡量采用機械矯正。如沒有機械條件，或加工能力不足時，才可能考慮火焰矯正，因為火焰矯正是一項較為難掌握的技術工作，需要有著長期實踐經驗技術嫻熟的操作者來完成。雖然矯正工作是一項很復雜的工作，但矯正變形的道理比較簡單，只要掌握了客觀規律，在實踐中仔細分析變形情況，掌握變形的規律，對付各種變形都可以得心應手，如“T”型梁、“H”型梁及其他構件反變形都可用上述方法進行矯正。

10.3969/j.issn.1001-8972.2010.15.033