煉鋼廠行車主梁拱度下撓原因分析及修復處理

趙鵬

摘要：主要結合生產現場橋式起重機使用情況，使用金屬疲勞研究得出的理論進行分析。經過分析之后，對于行車大梁的受損情況進行必要的修復與檢測，以保證安全的工作狀態，并提升該行車梁的使用壽命。根據行車大梁的損傷情況的嚴重性，還有修復策略的繁雜性，便需要對于行車梁的變形、斷裂情況進行必要的檢測和預防，通過檢測其使用壽命的情況下保證整個體系的安全。

關鍵詞：行車梁;劣化分析;裂紋修復

1研究背景

在鋼鐵行業的各個生產流程均少不了起重機械設備的支撐。在眾多的起重機械中又以橋式起重機為主要起重設備。目前中國的鋼鐵冶金行業已經相對發達，很大一部分起重設備已經接近、達到甚至超過了設計使用年限。但由于我國國際標準還沒有指定起重設備強制報廢年限。起重設備造價相對較高、目前使用的起重設備并沒有對生產造成影響等原因，很多行車還在正常使用中。

2 存在的問題

冶金行業一般屬于不間斷生產作業。生產設備根據設備狀況會有不定時間的設備維修，但起重設備在地面設備維修期間也要為維修施工進行服務。在比較大型、管理相對科學的生產廠，對行車也有定時的維護修理，但僅僅是對車輪、鋼絲繩、卷筒、減速機、駕駛室等零部件進行更換作業。

對于承重的行車梁很少進行撓度、塑性變形等檢測。在行車頻繁使用過程中，其結構強度，疲勞強度，可靠性和安全性水平均隨著使用年限的增加而逐步降低。特別是起重機在循環往復的交變載荷的作用下，其金屬結構可能出現裂紋并發生擴展，導致金屬結構的突然斷裂破壞。

3行車大梁變形修復方法舉例

3.1液壓張拉法

用液壓張拉法主要修復大梁的下撓變形，使大梁上拱值f恢復到規定值L/1000范圍之內，其原理見下圖所示。在大梁的下翼板（或端板）頂端各焊上一支座，其上各掛一根鋼絲繩，鋼絲繩一端連接液壓缸，并使缸桿伸出到最大置，開動油泵，使缸體逐漸收縮，這樣使大梁受到彎曲力矩M，也就是下翼板受壓被壓縮，上翼板受拉而伸長，一直收縮到使上

拱度達到要求為止，保持一段時間，使上拱度穩定后，再使油泵卸荷，解除裝置，即達到修復目的。

3.2加熱法

加熱法即用氧氣—乙炔施烤行車大梁某部位，使其施烤部位產生角變形，達到矯正目的。其原理是利用對金屬構件進行局部的、不均勻的加熱和冷卻所產生的收縮來補償已產生的永久變形。利用此法可矯正大梁腹板波浪變形及下撓變形。操作方法是：當腹板凸起時，施烤凸起部位后再用頭敲平。當腹板起凹坑時施烤后則要用拉馬拔平。處理下撓時，一定要施烤大梁的下半部（主要是下翼板及靠近下翼板的腹板部分），這樣才能在加熱區形成壓應力，達到預期效果。

3.3頂壓法

用頂壓法主要修復大梁的側彎變形。由于雙梁行車大梁內外側結構不對稱，當大梁產生下撓變形時，伴隨著二大梁對稱向內水平彎曲。而技術文件規定，大梁側彎度f≤L/2000，

而且只許向走道側彎，所以必須進行修復。在兩大梁之間安放3個千斤頂，千斤頂二端各加放一塊空心鋼墊塊。但要注意，千斤頂一定要放在大梁有筋板的地方，否則腹板會頂出凹坑。一切準備就緒后，中間千斤頂先頂出，旁邊2個千斤頂也跟著循序漸進，直到恢復f側為止。單梁行車側彎也可采用此法處理。如下圖所示：

3.4補強法

補強法即在已矯正好的行車大梁上加焊一些型鋼或鋼板，從而增加大梁的抗彎強度，使修復后的大梁的上拱度或側彎保持穩定，不再發生第二次下撓或側彎，這對加熱矯正過的大梁尤為重要。選擇補強方案時，要考慮補強體的重量盡量輕，又便于焊接及工藝美觀等諸因素，同樣對補強體也要采取合理的裝配及焊接順序，這樣才能起到事半功倍的效果。一般來講，對側彎的補強可在兩梁之間的跨中位置加焊無縫鋼管.對上拱的補強，一般可在大梁下翼板上加焊一對槽鋼或工字鋼，并覆蓋一塊下蓋板。

4起重機主梁修復方案

第一，協調好生產后，將行車開到施工區域，小車開到行車修復位的最遠端，減小大梁修復端受力;然后停電掛牌，夾好路軌夾軌器并拉好警示旗。

第二，在大梁需修復側掛好吊籃，以方便打磨、清根、焊接、探傷等工作的順利進行。

第三，用磨光機將行車裂紋部位及周圍100mm內的油漆打磨自露出金屬光澤，以便對裂紋進行磁粉探傷;

第四，用磁粉探傷機或超聲波探傷對大梁開裂處進行檢查，將裂紋的全段位置和最終點找到;做好記號;然后在裂紋的最終點用手槍鉆進行打止裂孔，孔直徑為6.35mm。

第五，用碳弧氣刨將裂紋部位刨出坡口，坡口角度為60度，并用磨光機刨好部位打磨干凈，然后對裂紋處進行焊接，焊接起點從止裂孔處開始，往裂紋起點方向進行。對于焊接設備的選用，盡量選用線能量較小的，如CO2氣保焊（其線能量小、熱影響區小、變形小、應力小）。焊接采用ER50-6、φ1.2mm二氧化碳氣體保護焊，焊接電流120A，所有焊縫由行車維保單位邀請機修廠焊接技術能手進行施焊;對接焊縫采用單面焊雙面成型，并符合壓力容器II級（超聲波探傷）標準，焊后應進行消除應力。

第六，裂紋焊接后先進行磁粉或超聲波探傷，探傷合格后用磨光機對焊縫進行打磨，以便外側覆板加固;

第七，外側覆板用Q345-B材質鋼板（詳見附件1），板厚16mm，板上加工有6個φ30mm的圓孔，覆板焊接時先在6個圓孔處塞焊將覆板和母板聯結固定，然后再將覆板外側進行焊接;覆板焊縫要從中間向兩頭焊接，可減少焊接應力。為了減小熱應力的產生，一般一次焊縫不長于10cm;

第八，覆板焊接后先進行磁粉或超聲波探傷，探傷合格后同樣用火焰對焊縫進行去應力處理。20分鐘后，再次用小錘對覆板和焊縫處進行敲擊3～5次，再次做下去應力處理。

最后，裂紋修復完成后在后期的跟蹤過程中沒有發現異常情況，工作狀態良好。本次行車大梁修復工作為今后冶金吊行車的維護保養積累了豐富的經驗，在提高行車的使用壽命和確保安全生產方面奠定了夯實的基礎。

參考文獻

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