大型起重機鋼結構焊接制造工藝探析

錢志強 姚正清

摘 要：近年我國造船工業的高速發展也在不斷推動與之相關的起重機設備的發展，尤其是大型的起重機設備。但是由于大型起重機設備對制造質量的要求比較高，比小型起重機結構件的焊接施工復雜，再加上其主梁跨度大、結構龐大，在很大程度上增加了鋼結構焊接制造工藝的難度。因此，本文主要對大型起重機鋼結構焊接制造進行研究，分析其在工藝方面的需求及應用。

關鍵詞：大型起重機;鋼結構;焊接制造

大型起重機鋼結構焊接制造工藝中，首先應完善工藝的設計工作，按照焊接制造工藝方法的實際要求，完善整個鋼結構的焊接制造。大型起重機鋼結構焊接制造中需要重點關注焊接中的控制變形問題，通過適當的途徑，確保大型起重機設計中與鋼結構相關的焊接制造質量都能達到科學的標準，保證大型起重機的鋼結構焊接符合質量要求。

1.大型起重機鋼結構焊接制造的工藝設計

起重機的制造質量從很大程度上取決于鋼結構的質量，而大型起重機鋼結構主要為焊接結構，因此鋼結構的焊接制造工藝對大型起重機的生產質量具有重要的影響。針對大型起重機鋼結構焊接制造的工藝設計，本文主要從母材選擇、焊接設計、工藝控制三個方面來分析。

1.1母材選擇

母材是影響焊接質量的重要因素，利用母材做出鋼結構的基本部件，再將這些部件通過焊接進行組裝，形成起重機的鋼結構，因此起重機需要選擇可焊性強的母材，確保大型起重機鋼結構焊接與制造的順利進行。選擇母材時需要著重考慮焊縫區的重要性，防止焊接制造時出現裂縫[1]。鋼結構焊接的質量與起重機質量存在直接的聯系，因此針對母材選擇提出以下三點基本要求，①嚴格遵循大型起重機的生產需求，控制焊條、焊絲的質量，落實焊接的實踐性，以免影響大型起重機鋼結構焊接制造的效益;②注重龍門吊的性能，營造安全、可靠的施工條件，按照鋼結構的標準準則選擇龍門吊的焊材;③優化坡口設計，大型起重機結構較為復雜，鋼結構焊接制造時需要以實際情況為主，規范坡口的設計形式，達到坡口焊接的標準。

1.2焊接設計

龍門吊是大型起重機的一種類型，板的拼接是其箱體結構的主要環節，拼板的大面積焊接對焊接工藝設計提出了較高的要求。為了保證焊接質量，以下幾種焊接設計可供參考：①雙面焊接，此類焊接方法的背面不采取氣刨的方式，有效提升鋼結構焊接的效率，而且可以省略坡口加工的部分，但是需要嚴格的參數設計，由此增加了焊接難度，一旦出現焊接誤差，即會影響整個起重機制造的效率;②SMAW/SAW，此類焊接方法可以有效控制鋼結構制造中的變形，但是需要很高的焊接技能，對焊工技能水平要求很高，否則很容易出現根部難以熔合的現象;③GMAW/SAW，具有半自動焊接制造的特點，能夠提高焊接的效率，但是也很容易出現沒有熔合的缺陷，而且移動難度大，可有選擇的設計此類焊接制造工藝;④FCAW/SAW，具有氣體保護的焊接方式，對焊工沒有過高要求，操作簡單而且還可保證根部熔合，但是需采取坡口焊接或其他變形控制措施才能防止焊接制造中的變形。綜上所述，大型起重機焊接制造工藝中效益比較高的是FCAW/SAW，能夠提高焊接效率同時焊接質量也容易得到保證。

1.3工藝控制

大型起重機鋼結構焊接制造工藝在需要遵循相關的標準，控制焊接工藝的應用過程，防止誤差引起的質量問題[2]。焊接制造工藝的控制標準主要包括：①控制超出規程以外的偏差、誤差，規劃鋼軌結構焊接制造工藝中的所有尺寸;②板厚變化要符合鋼結構基本部件的需求，同時還要符合大型起重機鋼結構的標準;③實現有/無襯墊的準確選擇;④合理控制焊接制造的溫度和熱輸入值。

2.大型起重機鋼結構焊接制造工藝的變形控制

大型起重機鋼結構焊接制造工藝中最為常見的問題是變形，受熱不均或加熱缺陷等都會引起鋼結構變形，如：縱向變形、橫向變形和繞曲變形，對鋼結構造成很大的影響。

2.1控制下料

板材下料的控制有利于防止鋼結構焊接制造中的變形，確保板材下料能夠達到規范標準?？刂其摻Y構的下料及后期的系列工藝，確保焊接制造工藝處于防變形的狀態。

2.2優化焊接參數

大型起重機鋼結構焊接制造中的參數比較多，優化焊接的參數有利于實現變形控制，規避鋼結構焊接制造中潛在的變形風險[3]。大型起重機鋼結構焊接制造中最為關鍵的一項參數是熱輸入量，為防止鋼結構焊接制造的變形，需適度調節熱輸入量，一方面確保熔透的效率，另一方面排除焊縫中的缺陷，保障焊接參數準確后，才能限制鋼結構焊接制造的工藝環節，以免出現焊接變形或制造缺陷。

2.3完善焊接順序

大型起重機鋼結構焊接制造的工藝必須要按照規定的順序進行，尤其是裝配焊接的過程中，不能采取一邊裝配一邊焊接的方式，避免出現不必要的焊接缺陷。大型起重機在復雜鋼結構中的焊接與制造，還需設定相關的焊接方案，用于規劃焊接的順序，要求大型起重機按照規定的順序焊接并制造鋼結構。

3.大型起重機鋼結構焊接制造中的接頭工藝

接頭工藝是大型起重機鋼結構焊接制造的重點部分，用于保障鋼結構焊接制造的穩定性[4]。大型起重機鋼結構焊接制造的接頭工藝集中在軌道施工方面，為提升焊接制造的效果，規避鋼結構中潛在的裂縫，需深入分析接頭工藝中潛在的質量問題，提出有效的解決措施，同時監督鋼結構的接頭焊接，致力于提供高質量的接頭工藝。焊接接頭工藝中可以采取試焊的方式，提前明確鋼結構焊接制造的接頭性能，由此實際焊接中避免出現接頭缺陷。

4.結束語

大型起重機的體龐大積及復雜結構增加了其鋼結構的焊接制造工藝難度，因此在大型起重機的生產制造過程中，必須要選擇科學合理的焊接工藝，采取優化的設計和控制，使其符合鋼結構的技術及施工要求，推動大型起重機設備制造業的發展。

參考文獻：

[1]楊守印.起重機鋼結構的焊接變形和焊接應力產生的原因及預防措施[J]. 科技致富向導，2012.12：322+426.

[2]呂輝.門式起重機鋼結構疲勞壽命可靠性評估系統研究[D].哈爾濱工程大學，2013.

[3]張青.極限狀態設計法在塔式起重機鋼結構設計中的應用研究[D].山東大學，2010.

[4]王進.基于有限元法的塔式起重機鋼結構疲勞壽命研究[D].重慶大學，2005.