塔機下支座焊縫開裂探討與分析

彭成輝 萬傳芳

下支座是塔式起重機受力關鍵的零部件，其焊接質(zhì)量的好壞直接影響到塔機整體結構的穩(wěn)定性，一旦出現(xiàn)焊縫開裂，將存在很大的安全隱患。

塔機回轉部分主要由下支座、回轉支承、回轉機構及上支座等零部件組成。安裝形式為下支座下部與塔身及爬升架相連接，下支座上部與回轉支承相連接。常見的中小型塔機的下支座一般由上面板、圍筒、下面板、主弦及若干筋板焊接而成，構成簡易箱形結構。

經(jīng)過對現(xiàn)場勘察和分析, 下支座裂紋產(chǎn)生位置，取決于塔機與建筑物和建筑材料的相對位置,大多產(chǎn)生于建筑物及攪拌機位置的反方向部位。

以上所述下支座裂縫產(chǎn)生位置在塔機工作時常處于受拉力作用狀態(tài)，產(chǎn)生破壞的趨勢較其他位置要大得多。從裂紋擴展路徑還可看出，其裂紋源位于上蓋板、外筋板、圍筒三個零件相焊的拐角處（見圖1）。

以下針對開裂現(xiàn)象進行原因分析，并提出改進措施。

1. 坡口表面質(zhì)量

通過外筋板坡口表面溝痕較多，焊前未打磨平整進行試驗，結果顯示焊接過程的電弧不穩(wěn)，極易形成不熔合或孔洞缺陷（試驗結果見圖2），如果是火焰切割的坡口則還可能形成夾渣等缺陷。

解決方案及預防措施：經(jīng)分析，表面坡口質(zhì)量直接影響焊縫的質(zhì)量，故需在控制文件中明確坡口溝痕的范圍，并對坡口表面及施焊表面20mm區(qū)域內(nèi)砂輪打磨，金屬表面無油污、氧化物、鐵銹，直至呈現(xiàn)金屬光澤。

2. 坡口鈍邊過大

模擬焊接坡口鈍邊P=4~6mm時，與坡口P=0作比較，結果同等焊接條件下，P=0時根部全熔透，P=4~6mm根部4mm未熔合（見圖3）。

圖1

圖2

圖3

圖4

解決方案及預防措施：將坡口的下料方式改為火焰切割下料，并在控制文件中設定鈍邊的尺寸為2mm以下。

3. 焊接參數(shù)

打底分別使用220A與280A的電流，小電流打底熔透性較好（見圖4），但有間隙（大于2mm）時不能用大電流打底焊接，否則極易在根部形成應力裂紋（見圖4）。

解決方案及預防措施：在控制文件中明確打底焊的電流值，并通過對焊接設備進行焊接限流將電流控制在280A以內(nèi)。

4. 引弧、收弧

在拐角處引弧或收弧與越過拐角處焊接作對比，在拐角處引弧或收弧或都在拐角處定位焊，其熔透性都較差（見圖5）。

解決方案及預防措施：細化工藝，在控制文件中明確越過拐角處引弧或收弧，確保其熔透性良好。

5. 焊接順序

焊接順序遵循：先里后外，先主后次，先焊焊接量大或收縮量大的，再焊焊接量小的。 圖6、圖7為“改進前后焊接順序”相比較：有利于主焊縫自由收縮釋放部分焊接應力，減小焊接殘余應力。針對下支座而言，應將圍桶圓周焊縫先焊完，且避免在相交點接頭。以上對下支座筋板焊縫開裂原因進行了分析，并提出了相應的解決方案和預防措施，為的是與同行們進行探討和交流，后期還會對外筋板結構設計優(yōu)化，以減少焊縫的應力集中。

圖5

圖6

圖7

[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]李陽庚，李野荒. 轉子支架焊接裂紋及處理[J]. 水電站機電技術，2001（1）：53-54.