降低塔式起重機標準節斜腹桿焊縫開裂

彭成輝 萬傳芳

1. 概述

隨著房地產市場的不斷發展，建筑施工對塔式起重機的需求越來越多，作為塔式起重機“身軀”的標準節（見圖1）也水漲船高。中小噸位塔式起重機標準節是由管材拼焊而成的珩架結構，塔身標準節斜腹桿俗稱“八大金剛”，由于承受著彎矩、扭矩、軸力、水平力等作用，所以斜腹桿與主弦桿之間連接焊縫歸為重要焊縫。本文對如何降低標準節斜腹桿焊縫開裂問題進行了匯總分析。

2013年某公司全年外部質量反饋統計標準節斜腹桿出現焊縫開裂問題共67起，占整體標準節質量問題65%。根據試驗數據分析，焊縫未熔合是導致標準節斜腹桿開裂的主要因素，而焊接參數、起弧收弧點及焊接設備等都是導致焊接質量問題的關鍵。

2. 問題分析

圖1

（1）主弦桿與斜腹桿的焊接 標準節斜腹桿采用焊接設備：KR500手工CO2氣體保護焊機、焊絲：ER50—6、φ1.2mm、焊接電流280～300A、電弧電壓30～32V、氣體流量20～25L/min，保護氣體: 富氬氣。

焊前采用用砂紙、角磨機清理清除焊縫及其周圍20～30mm內鐵銹、水份及油等污物。焊工應持有焊工合格證并通過培訓后達到中級以上水平。

設計焊腳高度為5mm，現場對標準節開裂焊縫焊腳高度進行測量，其高度為6～8mm，滿足了設計要求（見圖2）。

（2）斜腹桿起弧收弧點進行 在對斜腹桿進行施焊時，起弧收弧點尤為重要。根據相關工藝規程，斜腹桿與主弦桿焊縫起弧收弧點要越過方管拐角處，通過現場勘測，滿足設計要求（見圖3）。

（3）斜腹桿焊縫熔透性 根據大量歷史數據顯示，焊縫開裂一般發生在斜腹桿銳角點，通過對斜腹桿焊縫開裂進行取樣（見圖4），切片進行磁粉探傷，發現有4～7mm未焊透，判定此重要焊縫不合格。所以初步判定為斜腹桿焊縫開裂是最大原因之一，針對此問題進行試驗。

首先，對斜腹桿不開坡口及開坡口兩種情況下內部熔合情況進行試驗（見圖5、圖6）。

試驗結果：未開坡口的磁粉探傷內部熔合處有4～5mm未焊透，且偏焊嚴重(見圖7)。開坡口：磁粉探傷內部熔合處有1mm未熔透，偏焊一般（見圖8）。

通過試驗證明，未開坡口的斜腹桿根部未熔合情況更嚴重，且無論使用何焊接方法都容易造成偏焊且影響整個斜腹桿焊縫強度，包括應力集中帶來的疲勞強度。開坡口的42°、無鈍邊的熔合性比較好 ，能達到工藝要求。

3. 結語

以上是對塔身標準節斜腹桿焊縫開裂成因進行了一些試驗分析，并提出了相應的結論，為后續外部質量反饋標準節腹桿開裂分析提供了有力的證據，同時也為分析其他系列產品提高了很好的參考作用。后期我們會對腹桿倒角模具進行設計，提高腹桿倒角效率。

圖2

圖3

圖4

圖5 未開坡口

圖6 開坡口42°，無鈍邊

圖7 未開坡口

圖8 開坡口

[1]張文獻.金屬熔焊原理及工藝[M].北京：機械工藝出版社，1981.

[2]徐志剛，等.發動機加工燃油總管固定耳座焊縫開裂分析[J].失效分析與預防，2006，8（3）：30-32.

[3]劉尚慈.金屬斷裂與失效分析[M].北京：水利電力出版社， 1992.