焊接工字型吊車梁反變形制作施工工藝研究

王瑞卿

（山西五建集團(tuán)有限公司，山西太原 030013）

0 前言

鋼吊車梁作為工業(yè)建筑中一道保障生產(chǎn)的重要結(jié)構(gòu)構(gòu)件，直接承擔(dān)并傳遞著桁車運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的動(dòng)力荷載，作為生產(chǎn)過(guò)程中保證桁車安全平穩(wěn)運(yùn)行的“基礎(chǔ)”，吊車梁的加工質(zhì)量尤為關(guān)鍵。吊車梁的傳統(tǒng)加工工藝為減小焊接過(guò)程中因焊接變形而造成的誤差，施焊前首先對(duì)構(gòu)件加以固定，后期用型鋼校正機(jī)對(duì)變形進(jìn)行矯正。這種傳統(tǒng)方法會(huì)對(duì)構(gòu)件的焊縫造成不利影響，為消除該不利因素，經(jīng)過(guò)認(rèn)真研究、試驗(yàn)，總結(jié)形成一套先進(jìn)可靠的工藝方法。

1 技術(shù)特點(diǎn)

（1）減小了殘余應(yīng)力，縮減了焊接變形，利于保證構(gòu)件焊接質(zhì)量。

（2）減少了后期矯正工序，降低了生產(chǎn)成本，保證了高效生產(chǎn)。

（3）減小了構(gòu)件加工過(guò)程中剛性固定與強(qiáng)制校正的不利影響。

（4）工藝方案詳實(shí)，有較好的操作實(shí)踐可行性。

2 適應(yīng)范圍

適用于焊接工字型鋼吊車梁制作工程施工。

3 工藝原理

因翼緣板在板材對(duì)接時(shí)，會(huì)因焊縫收縮而產(chǎn)生變形，通過(guò)生產(chǎn)過(guò)程中通過(guò)理論與試驗(yàn)綜合總結(jié)而出的經(jīng)驗(yàn)公式數(shù)據(jù)化模擬計(jì)算出其變形角度，使其作為抵抗變形的反變形值，與板材對(duì)接過(guò)程中產(chǎn)生的變形值相互抵消，從而使最終焊接板面平整。加工過(guò)程中造成變形的因素除此之外尚多，除設(shè)置反變形角控制外，還應(yīng)控制合理的焊接工藝，減少額外的變形，確保構(gòu)件加工質(zhì)量。

4 工藝流程及操作要點(diǎn)

4.1 工藝流程

首先結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙對(duì)焊接工字型吊車梁的規(guī)定要求，對(duì)翼緣接板和翼緣板與腹板焊接后的角變形進(jìn)行測(cè)定。用測(cè)定的基準(zhǔn)值結(jié)合施工經(jīng)驗(yàn)總結(jié)公式合理確定反變形方向和反變形量，在翼緣板接板時(shí)采用反向墊板法設(shè)置反變形，用自制壓折機(jī)加工翼緣板反向角變形，然后根據(jù)設(shè)計(jì)要求的起拱合理確定焊接順序焊接，檢查校正合格后再按設(shè)定的加勁板焊接順序，組對(duì)焊接，焊完后對(duì)有超過(guò)偏差的情況采用火焰校正法校正，然后進(jìn)行整體檢查驗(yàn)收，工藝流程圖如圖1所示。

圖1 工藝流程

4.2 操作要點(diǎn)

（1）在加工前根據(jù)相關(guān)文件給定的相關(guān)參數(shù)與要求，結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范與相關(guān)施工規(guī)范的要求、加工環(huán)境、加工廠的生產(chǎn)設(shè)備狀況，確定焊接位置、坡口開設(shè)形式、焊縫形式、焊接方式及相應(yīng)的焊接參數(shù)，并預(yù)先進(jìn)行實(shí)體試件焊接變形測(cè)定工作。

①翼緣板接板過(guò)程的反變形角度測(cè)定。

拼接位置：翼緣板在接板過(guò)程中應(yīng)避開梁跨中的1/3范圍，焊接位置采用雙面坡口全熔透焊縫，使用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊進(jìn)行焊接。

試件制作規(guī)格選用：試件翼緣板寬度不小于設(shè)計(jì)圖紙翼緣板寬度，長(zhǎng)度不小于設(shè)計(jì)圖紙各邊600mm。

試件制作工藝：用相應(yīng)合適的加工工藝切割下料、組對(duì)焊接，組對(duì)的錯(cuò)邊量要求小于0.5mm。

反變形角測(cè)定工藝：使用角度檢測(cè)儀準(zhǔn)確測(cè)出C值，用其作為反變形角度代表值。

②翼緣板與腹板焊接過(guò)程的反變形角度測(cè)定。

翼緣板與腹板連接采用全熔透坡口焊縫，吊車梁試件制作依照設(shè)計(jì)圖紙截面尺寸，構(gòu)件長(zhǎng)不小于1m，用相應(yīng)合適的工藝標(biāo)準(zhǔn)切割下料、零部件組裝、焊接。組對(duì)時(shí)需要保證腹板中心線偏移不大于2mm，除此之外還需控制翼緣板與腹板的垂直度。組裝時(shí)首先采用雙面點(diǎn)焊的方式，點(diǎn)固焊長(zhǎng)度控制在30mm、間距控制在200mm左右，焊縫高度為焊縫的2/3，且不大于8mm。點(diǎn)焊組裝固定后開始分兩步施焊，第一步先使用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊進(jìn)行打底，第二步再使用自動(dòng)埋弧焊進(jìn)行焊接。焊接過(guò)程中，將零部件的一端予以固定，另一端開始施焊。試件制作完成后，上下翼緣板存在因焊縫收縮而產(chǎn)生的變形，用角度檢測(cè)儀測(cè)出其C反角，以此作為反變形的角度代表數(shù)值。

（2）合理確定反變形量。

依據(jù)核定的焊接工藝制作相應(yīng)的試件后，將按照角變形測(cè)定法測(cè)得的焊接角變形值作為反變形基準(zhǔn)值。如果嚴(yán)格按照理論的試測(cè)條件制作吊車梁，所測(cè)得的變形基準(zhǔn)值即可作為構(gòu)件加工過(guò)程中的反變形加工值。

反變形值（C反）的確定公式：

C反=C+C1+C2+C3...

式中：C——測(cè)試得出的基準(zhǔn)值；C

1——焊接電流改變角度修正值（經(jīng)驗(yàn)數(shù)值）；

C2——焊接速度改變角度修正值（經(jīng)驗(yàn)數(shù)值）；

C3——坡口變化（熱應(yīng)區(qū)）角度修正值。

C1、C2、C3...隨條件變化變形減小者為負(fù)值，變形增大者為正值。

制作過(guò)程中根據(jù)確定的反變形值加工反變形。

（3）構(gòu)件的反變形加工。

①反變形鋼板拼接。

翼緣板鋼板的拼接按照全熔透焊縫進(jìn)行加工，使用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊進(jìn)行焊接，加工中依照計(jì)算所確定的反變形值適當(dāng)增設(shè)墊塊。用電子測(cè)角儀檢查得到所需反變形角度，使焊后反變形與焊接變形相抵消，達(dá)到接板平整。

②翼緣板反變形加工。

根據(jù)所確定的反變形量將翼緣板進(jìn)行反變形加工，通過(guò)折壓加工設(shè)備，當(dāng)安裝角度檢測(cè)儀顯示達(dá)到所測(cè)角度時(shí)，專用液壓千斤頂工作停止。

（4）翼緣板與腹板組對(duì)焊接。

①將已加工的翼緣板與腹板按照反變形測(cè)試時(shí)的組對(duì)方法、焊接方法、施焊方法、施焊順序、施焊參數(shù)及操作工藝進(jìn)行焊接，翼緣板與腹板的焊接順序要結(jié)合吊車梁制作后不允許下?lián)系膹?qiáng)條要求，或設(shè)計(jì)小量起拱要求合理確定。

②吊車梁跨度小于12m，要求防止出現(xiàn)下?lián)锨矣行×可瞎皶r(shí)，不需要腹板放樣下料時(shí)起拱，通過(guò)焊縫的收縮計(jì)算和經(jīng)驗(yàn)值合理安裝焊接順序，以達(dá)到設(shè)計(jì)條件要求。

③大量的實(shí)驗(yàn)證明在下翼緣板的焊接過(guò)程中，下翼緣與腹板焊縫的收縮量受上翼緣的約束程度影響很大，由于吊車梁加勁肋處于與上翼緣連接處，對(duì)稱布置且一般為直角焊縫，每對(duì)加勁肋因板厚不同收縮量也有所不同，因此加工過(guò)程中需綜合考慮，可以調(diào)整焊接順序控制變形。

④焊完后人為制造的變形與焊接變形相抵消，焊接檢查分為設(shè)計(jì)要求的焊縫質(zhì)量無(wú)損探傷檢查和尺寸校正偏差的檢查，有個(gè)別出現(xiàn)超出規(guī)范的微小偏差，用火焰校正法校正后再進(jìn)行合格驗(yàn)收。

⑤工字型構(gòu)件加工驗(yàn)收合格后再進(jìn)行加肋板的焊接。

工字型構(gòu)件焊接校正完畢進(jìn)行加勁板焊接，加勁板焊接順序不當(dāng)，最容易造成構(gòu)件的扭曲等變形。中間肋板上端頭均要刨平，組裝時(shí)頂緊，焊接采用從下到上，先里后外的焊接順序，支座肋板與腹板的連接焊縫采用先中間后兩邊，與翼緣板連接焊縫先里后外的焊接順序，兩側(cè)肋板對(duì)稱施焊或跳焊法施焊，防止焊接變形。肋板端頭起弧和落弧位置距端頭保持距離≥10mm，端頭連續(xù)圍焊

⑥加勁板等部件組裝焊接完成后按照現(xiàn)行《鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》。

要求整體驗(yàn)收，個(gè)別偏差用火焰校正法校正合格。

5 材料與設(shè)備

5.1 主要材料

Q345鋼板，埋弧焊焊絲，電焊條，二保焊焊絲，CO2氣體，氧氣，乙炔氣，碳棒。

5.2 機(jī)具設(shè)備

電子測(cè)角儀，鋼卷尺，焊縫尺，直角尺，無(wú)損探傷儀，多頭自動(dòng)切割機(jī)，組立機(jī)，直流弧焊機(jī)，自動(dòng)埋弧焊機(jī)，CO2氣體保護(hù)焊機(jī)，壓折機(jī)，搖臂鉆床，搖臂鉆床，刨口機(jī)，中型烘箱。

6 質(zhì)量控制

（1）依照企業(yè)的施工質(zhì)量管理體系，建立對(duì)加工廠成品構(gòu)件的質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

（2）加工前編制相應(yīng)的技術(shù)方案，組織參與加工的管理及操作人員開展培訓(xùn)，使相關(guān)作業(yè)人員能夠從根本上能夠解決加工過(guò)程中存在的問(wèn)題提。

（3）相關(guān)質(zhì)量控制操作規(guī)范。

《建設(shè)鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程》（JGJ 81—2002）。

《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB 50205—2001）。

《鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范》（GB 50661—2011）。

7 安全措施

（1）鋼吊車梁在制作前應(yīng)編制加工方案或加工工藝，制定相應(yīng)的安全技術(shù)保證措施，并做好安全技術(shù)交底。

（2）作業(yè)人員必須應(yīng)熟知生產(chǎn)當(dāng)中操作的機(jī)械設(shè)備安全操作規(guī)程和本工種安全技術(shù)操作規(guī)程，并嚴(yán)格按照其規(guī)程操作安全作業(yè)。

（3）生產(chǎn)車間或場(chǎng)地的用電必須由專職電工負(fù)責(zé)管理并持證上崗。

（4）電氧焊工必須取得相應(yīng)的電氣焊工合格證。

（5）材料、半成品、成品在制作、翻身、吊運(yùn)過(guò)程中應(yīng)緩慢平穩(wěn)起吊或放置，以防撞傷或翻倒壓傷人員。起重作業(yè)人員必須有相應(yīng)的資格證書。

（6）所有作業(yè)人員按規(guī)定佩戴防護(hù)用品。

（7）各種加工設(shè)備必須有良好的接地和接零。

（8）設(shè)專職安全員對(duì)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安全檢督、巡查，發(fā)現(xiàn)不安全因素，及時(shí)提出整改措施并落實(shí)。

8 環(huán)保措施

（1）施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)保持清潔一切物品應(yīng)及時(shí)整理，擺放有序。

（2）作業(yè)期間應(yīng)控制噪聲，合理安排作業(yè)時(shí)間，減少對(duì)周圍環(huán)境的影響。

（3）夜間作業(yè)燈光應(yīng)向場(chǎng)內(nèi)照射，焊接電弧應(yīng)采取防護(hù)措施。

（4）作業(yè)機(jī)械所用油料等不得隨意傾倒，防止污染。

（5）作業(yè)時(shí)所剩廢料、鋼料、電焊頭、焊絲頭等應(yīng)分類收集，統(tǒng)一處理或回收利用。

9 結(jié)語(yǔ)

使用該工藝方法可以有效保證鋼吊車梁的加工質(zhì)量，減少矯正工作工程量，降低生產(chǎn)成本，加快生產(chǎn)速率，減小加工過(guò)程中對(duì)半成品的剛性固定和強(qiáng)制校正等措施對(duì)焊縫產(chǎn)生的不利影響，對(duì)鋼吊車梁的加工工藝改進(jìn)有著積極作用。