大型礦用自卸卡車主梁焊接修復工藝

宋春東，徐麗麗

（1.神華北電勝利能源有限公司，內蒙古錫林浩特 026000；2.錫林郭勒職業學院，內蒙古錫林浩特 026000）

0 引言

大型礦用自卸卡車（圖1）在運行中會因為荷載壓力的影響而導致結構構件出現不同程度的開裂，如不能及時對其加以處理，將會破壞卡車運轉安全，引發安全事故?；诖?，應根據卡車實際情況，制定科學有效的修復方案，選擇合理的修復技術，維護大型自卸卡車的安全運行，提高開采作業質量。

大型礦用自卸卡車又稱為礦山自卸車，屬于非公路自卸車的一種，多被應用在露天開采運輸作業中。礦山自卸車在實際使用過程中，會因載重的增加或路況等不良因素的影響，處于長時間疲勞作業狀態，進而使卡車結構及構件出現不規則開裂，不利于卡車正常使用。為此，本文根據部分卡車支架處大梁存在的裂縫問題，結合以往經驗及資料，分析開裂產生原因，制定科學合理的解決措施，確保礦山自卸車安全運轉。

圖1 大型礦用自卸卡車

1 礦山自卸車主梁開裂問題

首先，礦山自卸車在裝卸及運輸途中，會受到材料重力作用的影響對卡車結構件帶來一定沖擊力。在沖擊力作用下，卡車主梁及焊縫位置會出現不同程度的開裂，威脅構件使用安全。

其次，礦山自卸車在材料運輸過程中，會因路況不同，導致卡車結構各部位承載的荷載發生變化，在排出前后懸掛的緩釋力后，剩余荷載會對卡車結構及構件帶來損傷，增加切應力系數值，進而出現問題。

最后，除上述兩種應力荷載的影響外，還存在其他荷載的應用。例如，在礦山自卸車加速或轉彎過程中，主梁荷載會發生不同程度的變化。再加上離心力荷載的作用，卡車結構及其構建承受的壓力會出現一定波動，進而使卡車主梁梁體腹板或翼板邊緣位置因過度疲勞而出現斷裂問題。隨著載荷應力不斷周期性的重復作用于主梁，長此以往，裂紋會進一步擴大，影響主梁使用。

2 主梁在疲勞應力影響下產生裂縫的修復工藝

2.1 前期準備

需嚴格檢查修復中使用的材料，盡可能選擇直徑較小的材料實施焊接處理；對焊接完成后存在的應力問題，制定科學的處理方案，降低應力影響；修復作業前采用密度能量較大的焊接方式開展焊接作業；結合實際情況選擇焊接方式，按照規定流程逐層開展焊接工作，降低橫向擺動帶來的不良影響；焊接作業開展前做好前期預熱作業，對溫度變化系數、熱輸入系數予以科學管控，增強參數值的準確性。

2.2 焊接工藝技術及要求

（1）焊接前預熱處理。預熱溫度要控制在100～150 ℃，預熱范圍要確保不小于焊縫兩側板厚度的3 倍，約在100 mm 以上；開展焊接現場風速的科學管控，將風速控制在6 m/s 左右，如果超過這一要求，要做好相應的防風處理；在焊接作業開展前，應及時清除焊接位置兩側20～30 mm 內存在的污染物，例如，鐵銹、水分、油污等。如果在清理過程中發現存在氧化物，則可利用機械打磨、鋼絲刷等加以剔除。

（2）第一層焊接作業。選用的焊條直徑要控制在Φ3.2 mm左右。以多層多道焊的方式為主，焊接時電流的選擇需結合焊接形式加以確定。在平焊過程中，電流控制在110～120 A；在向上立焊時，電流控制在100～110 A 左右。

（3）填充層焊接。填充層焊接也可采用多層多道焊接方式。在電流控制上，要較第一層焊接作業的電流強一些，及時處理第一層焊接中存在的問題，降低夾渣、氣孔等問題對焊接作業的影響。

（4）蓋面層焊接。焊接中應對焊條角度及兩側停留時間進行嚴格把控，保證坡口棱邊的融化效果，做好焊縫位置的圓滑過渡，避免產生咬邊問題。

針對焊接完成的每道焊縫，都需要對其實施科學處理，降低熔渣影響。焊接中，焊條的起弧收尾與接頭位置嚴禁設置在焊道的拐角位置上，保證每層焊道接頭位置間錯開50～100 mm。

焊接中的除渣作業，除打底焊和蓋面焊以外，其余地方均需采用錘擊振動的方式處理。焊接完成后，利用角向磨光機對焊道表面實施打磨處理，做好母材圓滑過渡及防腐處理作業。每層焊層的溫度控制應在100～200 ℃，不得低于預熱溫度。當環境溫度在0 ℃及以下時，焊接時需要做好保溫作業，確保焊接質量。

2.3 焊接方法、材料及工藝參數

（1）焊接方法。通常情況下，礦山自卸車主梁結構采用2種焊接方法：一是能量密度大的熔化極氣體保護焊，二是手動電弧焊。

（2）焊接材料。焊條一般選用E7018-1、E8018-C1、E8018-C3 等3 種，且在焊接作業開始前，要對焊條材料予以烘焙，烘焙溫度控制在350～400 ℃，烘焙時間控制在1～2 h，保溫1 h。

（3）焊接設備。以DC-600 型焊機為主。

（4）焊接參數。焊接極性以直流反接為主；焊條直徑控制在Φ3.2 mm 左右，焊弧電壓以短弧焊接為主，以確保焊縫外形尺寸與規定要求相符，確保焊件焊透。在采用多層多道焊接方式時，側板內部層數控制在2～4 層，外部2 層；仰板內部4～5 層，外部3 層。每層厚度控制在4～5 mm。應在保證焊縫尺寸及質量的前提下靈活掌握焊接速度。

2.4 操作流程

先將車體主梁開裂位置的內外側予以明確標記，將需要焊接部位的油管、線束及相關關聯部件進行拆除；對車體主梁開裂側的發動機副梁部位做好支撐處理，降低發動機支架的壓力承載，提高副梁質量；在發動機支架部位予以準確標記。之后利用碳弧氣沿著原本焊接部位，仔細將發動機支架實行切割刨開，在切割過程中確保支架與車體母體的質量，防止出現破損問題，增大支架循環利用率。

在大量開裂部位對面位置上開設窗口，并將拆卸下來的鋼板予以科學保存，便于在裂縫焊接完成且關閉窗口后，鋼板重復使用。窗口的大小一般設置成254 mm 左右的正方形，且對四角做好圓滑處理，避免四角應力不集中引發各類問題。在窗口開設中，一般要以錯開裂紋的方式為主，避免窗口與裂紋的吻合性，錯開尺寸需控制在100～200 mm，以免應力集中、擴大開裂問題。

另外，在窗口內部需沿著裂紋位置設置V 形坡口，坡口平焊部位的深度控制在約3/4 板厚，立焊部位的深度控制在1/2板厚。氣刨完成后，利用角磨機對其實施打磨處理，以加強窗口的光滑性。在裂縫處理完成且質量檢查合格后，實施預熱焊接處理。焊接過程中要對焊接起始動作實行管控，禁止在拐角位置焊接，焊接完成后做好圓滑過渡，并注意把控層間溫度。

立面裂紋的焊接應先以窗口外側為主，沿著外側開裂為主實施刨開作業，清除干凈產生的殘渣。裂縫修復完成后，打磨并噴涂色探傷劑，檢測裂紋修復效果。確定合格后，展開預熱處理。焊接時設置焊接仰板。

焊接完成后，利用磨光機對所有焊接部位的表面位置實施打磨處理，打磨過后焊縫需保持與母材相平，且在打磨完成后利用著色探傷劑對焊縫位置進行檢查，保證處理效果。

窗口關閉，先將開窗過程中取下的鋼板打磨成45°坡口，清除干凈焊接部位的油漆，開始焊接作業。焊接過程中，先對板材予以固定，從固定點另一端開始起焊，焊接完成后開展保溫處理，注重焊接質量。需要注意的是，焊接起始動作及更換焊條時，嚴禁在焊縫拐角處作業。工作人員需開展主發動機支架的焊接修復且做好打磨工作，確保重裝作業質量。

再者，開展主發動機支架的重新安裝作業，嚴格按照相關要求實行組裝，確保組裝完成后，標記位置的吻合性，避免再次出現開裂問題。安裝完成后利用焊接工藝焊接發動機支架，且在焊接過程中對焊接接頭位置予以控制，避免出現咬邊、氣孔及夾渣等問題。另外，做好防腐處理，優化卡車構件的連接性能，強化卡車運行效果。

3 結語

介紹大型礦用自卸卡車主梁焊接修復工藝，希望對從業人員有所幫助，有效提升大型礦用自卸卡車開裂問題的處理效果，改進礦山開采作業質量。