MT4400礦用卡車箱斗修復工藝

宋春東，徐麗麗

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

MT4400礦用電動輪自卸型卡車標載為220t，是露天煤礦巖土剝離和煤炭運輸的主要設備之一，肩負著礦山發展的重要任務，但隨著設備服役10余年來，卡車各部結構件開始出現不同程度的開裂及損壞的現象，其中箱斗的損壞程度尤為嚴重，有的已經嚴重地威脅到設備的安全穩定運行，因此，總結歷年箱斗維修經驗，針對MT4400卡車箱斗損壞嚴重的焊接技術問題進行攻關，歸納總結了一套成熟的焊接工藝。對于MT4400型卡車箱斗的焊接整修工作起到了重要的技術支持。為保證焊接維修質量，我單位對以往維修工藝進行改進。新的箱斗整修工藝的使用，能夠保證在不破壞箱斗主梁的情況下更換其因磨損、物料砸傷等原因損壞的底板，變形、腐蝕的橫梁也得到整體更換，有效提高箱斗整修質量。

1 箱斗損壞原因

（1）鋼材疲勞強度的限制。隨著設備投入生產年限的增長，箱斗上各部結構件的鋼材隨著使用年限的增加，部分已達到疲勞極限，無法達到使用要求，導致其頻繁開裂甚至損壞。

（2）使用原因。設備長時間運行，隨著采掘設備裝填物料時對箱斗底板及U形梁的沖擊及排泄物料時對箱斗內壁的沖刷次數的增加，使得設備箱斗的損壞日趨嚴重，特別是箱斗底板及尾部由于箱斗在排泄物料時，不斷承受物料的磨損和大塊對其的沖擊導致箱斗底板及尾部出現坑洼不平、孔洞等現象。

（3）操作原因。卡車在與采掘設備配合裝載物料時，由于采掘設備司機操作水平不同，當物料在鏟斗下落的有效高度過高時，大塊物料就會對箱斗底板和側板造成很大的沖擊導致箱斗板材變形或損壞。另外，卡車的超、過載情況時有發生，在這種情況下，設備運行在坑洼不平的惡劣的路面上導致箱斗底板、U形梁等頻繁開裂。

（4）氣候原因。由于我礦處于錫林郭勒盟，四季溫差大，冬天室外最低溫達到零下40℃左右，由于剝離物料的濕度比較大，卡車箱斗的粘料情況比較嚴重，如果不采取有效的措施，凍料將會越積越多，直接影響設備的有效載重，從而降低設備的作業效率，間接地增加生產成本的投入。

為了避免上述情況的發生，我礦所有220T及卡車均采用暖箱設計來避免冬季箱斗凍料的情況，及將卡車發動機排出帶有高溫的尾氣通過軟連接、煙箱等將其輸送到鋪設在箱斗底部的每根U形梁內，對箱斗底板預熱后再經過箱斗排煙系統排出，這樣的設計有效地解決了箱斗的粘料問題，但由于梁體內外溫差較大，在井字梁內就會產生大量的水蒸氣被遺留在U形梁內，高溫的煙氣和水汽長期的存在加速了鋼板的腐蝕情況，最終導致箱斗底板和U形梁的失效。

（5）多次返修的原因。MT系列卡車在我們礦山投入使用年限已經10余年，箱斗很多部位的焊縫均經過了多次的返修。例如，箱斗上存在應力集中和受力比較大的部位，此部位的焊縫或相鄰部位會頻繁開裂，多次重復性地在同一部位及周邊進行焊接，導致其母材內部組織發生變化、力學性能下降，當箱斗此部位受到較大外力的作用時，焊縫將會再次開裂甚至惡化。

2 焊接方案及流程

（1）拆卸需要修復的箱斗。根據卡車箱斗的日常使用情況，通過點檢將箱斗底板、側板損壞嚴重、U形梁腐蝕嚴重的箱斗做好統計，將損壞比較嚴重直接影響卡車作業的箱斗優先進行拆卸。首先，將卡車停放到指定的維修場地，用多臺吊車配合將箱斗拆卸并將其翻轉后做好支護，防止在維修過程中箱斗傾倒造成傷人事故。

（2）清洗箱斗。由于卡車長期在坑下運行，為了防止采場路面在卡車運行過程中起塵，通常會對路面進行灑水處理，導致卡車在運行時輪胎帶起的泥土粘貼到箱斗底部，為了便于檢查箱斗各部的開裂、損壞情況，我們需要利用高壓水槍對箱斗整體進行清洗，清除待修部位的油、泥以及積存的煙氣等，方便以后維修作業。

（3）檢查開裂情況。對箱斗進行整體評估，檢查并統計箱斗上開裂、損壞的部位和其損壞程度，根據每個部位情況的不同確定相應的修復方案。

（4）切割箱斗U形梁及變形的箱斗底板。上述步驟完畢后，首先要將因變形嚴重和煙氣腐蝕需要更換的梁體的部位進行切割，作業時使用氧氣-乙炔火焰進行切割拆卸，切割U形梁時，要注意割槍角度以免因角度過大火焰傷害到不需要更換部位的箱斗底板，為以后的維修帶來麻煩。待U形梁整體切割完畢，對需要更換的底板進行切割，切割時操作人員要選擇好先后順序為自己預留好操作空間，以免造成人員跌落的危險。

（5）箱斗底板組對及焊接。為了增加箱斗底板的使用強度，選用16mm厚的錳鋼板作為基材，并按所需更換底板尺寸進行放樣，采用等離子切割機進行下料。為了保正焊接質量，需對焊接部位進行開坡口并進行打磨處理，將板材表面的油、銹清除干凈。上述步驟完畢后，將割好的鋼板使用天吊吊裝與原箱斗底板進行裝配，組對過程中需要多人配合，要做好防護防止機械事故的發生，待底板組隊到位進行點焊固定。為了滿足箱斗底板焊接后的使用強度，需對箱斗底板進行雙面清根焊接方式進行焊接，為了防止焊接變形和焊接應力的產生，焊接時首先焊接收縮量較大的焊縫且兩人雙面對稱操作，以免焊接完畢由于應力的存在使箱斗在使用過程中焊縫處頻繁開裂的問題產生。待箱斗底板焊接完畢，首先，要對所有焊接部位進行焊接檢測，如果發現裂紋、氣孔等焊接缺陷的存在，要及時進行修復直到滿足使用要求。其次，要對底板上影響井字梁焊接的焊縫進行修磨，方便井字梁的順利安裝。

（6）U形梁的組對與焊接。由于箱斗設計缺陷，箱斗在出廠時是先將U形梁焊接在底板上，后焊接箱斗主梁，維修時為不破壞箱斗原有結構，原有修復工藝是在不破壞箱斗主梁的情況下為了將U形梁分為三段穿過主梁，每焊接完一段梁體，使用隔板與下一段連接在一起。這種情況下更換的一根梁體上存在五處對接焊縫，這樣不僅增加了工作量，最主要的是降低了U形梁的使用性能，無法滿足實際使用需求。為了避免上述情況的發生，特采用新的焊接方案。在每根更換的U形梁與箱斗主梁交匯部位的下方的箱斗底板上開300×500mm窗口1個，其目的有兩個，一是解決U形梁與箱斗主梁交匯處從外部無法焊接的焊縫，二是在窗口內部添加帶孔隔板增強箱斗底板耐沖擊性，從而延長修復后箱的使用時間。將新的U形梁配件待焊部位油漆進行清除，去除U形梁斷面影響穿梁過程中的尖角部位。同樣使用天吊配合組對，吊裝時，選好吊點使整根梁體盡量處在水平位置便于作業人員操作，如果梁體位置有偏差要用大錘、撬棍等工具進行微調，組對完成后需要進行多點固定，采用分段跳焊法進行焊接以防止焊接變形的產生。梁體外部無法操作的部位要在窗口內部進行焊接，由于空間狹小，要做好通風措施，并佩戴好防護面具。為了保證U形梁焊接完不漏煙，在焊接內外焊縫銜接時要做打孔處理，保證焊縫充分接實。

（7）底板窗口的關閉。待箱斗反面焊接工作全部完后翻轉箱斗關閉預留的底板窗口，為了使窗口部位底板有一定的耐沖擊性，需在窗口下方U形梁內加裝留有煙氣流動口的隔板，隔板尺寸大小要合適使其充分與U形梁底部和窗口蓋板充分接觸。避免因物料沖擊蓋板焊縫開裂造成的漏煙現象。為了保證窗口的焊接質量降低焊接操作人員的操作難度，通常要在窗口蓋板下方設置襯板，保證窗口蓋板與底板打底焊時能夠充分融合。打底焊后，將焊渣清理干凈后才可進行填充和蓋面焊接，填充和蓋面焊接要求采用多層多道焊，以達到改善焊縫熔池金屬和熱影響區組織的作用，減少應力集中，且蓋面焊要避免咬邊、余高過高等缺陷。焊后對焊縫進行整體檢查，采用碳弧氣刨修理余高過大影響耐磨板的鋪設的焊縫。

（8）耐磨板的鋪設與焊接。為了增加箱斗底板及內壁的使用強度以及耐磨性需對其內部加鋪耐磨板，將耐磨板按照適合尺寸進行裁剪，并預留出足夠多的塞焊縫，以保障耐磨板與箱斗底板的焊接牢固可靠，在鋪設耐磨板時，要使其充分與箱斗母材充分接觸不能存在空隙，以免在后續使用過程中由于物料的沖擊造成焊縫開裂，導致耐磨板脫落。

3 焊接設備、焊材的選擇及參數的確定

箱斗裂紋修復目前常用的開坡口方式為碳弧氣刨，我們選擇DC-600型手工電弧焊機，極性為直流反接，碳棒直徑為8mm，電流一般為350～450A，刨削速度為0.8～1.2m/min；壓縮空氣壓力一般控制在0.4～0.6MPa；碳棒夾持長度為80～100mm，碳棒伸出過短會影響觀察熔池，過長會導致壓縮空氣壓力下降，容易造成坡口內夾碳的現象產生。為了保證刨削的鐵水順利地被吹出坡口，碳棒一般與刨削面成45°夾角。因廂斗整體焊修工作量比較大，為了減輕焊接工人的勞動強度，提高焊接效率和焊接質量，我們選擇山東奧泰NBC-350型二氧化碳氣體保護焊焊機，并搭配使用ESAB 一71T型藥芯焊絲，焊接參數如表1。

表1

（1）打底層焊接作業。選用的焊絲直徑為Φ1.6mm。上述焊接時電流供個人參考，因焊接設備不同參數不盡相同，具體選擇需可以結合個人的使用習慣以及焊接設備情況進行調試。打底焊時，要控制好焊接速度和熔池溫度，以免將墊板燒穿產生缺陷，必要時可以采用斷弧的方式進行操作。

（2）填充層焊接。填充層焊接為了改善焊縫金屬的力學性能，采用多層多道焊接方式。為了提高焊接效率，在電流的選擇上，要較打底層焊接電流稍大一些，從而利用大電流將打底層焊接中存在的夾渣、氣孔等缺陷清除干凈，降低焊縫內部缺陷的存在的風險，提高焊縫的力學性能和使用性能。

（3）蓋面層焊接。蓋面層的焊接電流選擇要比填充層小一些，操作人員在整個焊接過程中應及時調節焊槍角度和在焊槍在坡口兩側停留時間，保證電弧將坡口兩側棱邊融化1～2mm，且要保證焊縫內的填充金屬足夠，使焊縫與母材圓滑過渡避免咬邊問題的產生，收弧時要采用點焊或是回焊法將弧坑填滿避免弧坑裂紋的產生。焊接操時，每層、每道間焊縫接頭要相互錯開，因為每道焊縫的起始端都是最容易產生缺陷的部位，操作人員要格外注意。

4 焊接注意事項

焊接操作人員均應經過相關職業技術培訓并取得相關職業資格證書才能進行操作。同時，操作人員要正確佩戴好個人勞動保護用品，做好個人防護。箱斗焊接涉及高空作業，凡高度超過兩米以上操作人員需佩戴安全帶，并懸掛與牢固可靠處。使用氧氣-乙炔氣割前要檢查儀表、氣線以及各項安全設施是否齊全有效，以免在使用過程中發生事故；使用電動旋轉工具前，要檢查線路以及打磨片的完好性以免使用過程中造成觸電或是飛片傷人事故。

箱斗焊修時，所有焊縫均采用多層多道的焊接方法進行焊接，焊前要對所有待焊部位及其周邊的油污及銹蝕進行打磨處理，焊接過程中要注意層間、道間熔渣的清理避免產生氣孔、夾渣等焊接缺陷。焊接使用二氧化碳的純度不得低于99.5%，且使用前半小時采用加熱器對其進行干燥預熱，防止焊接過程中氣孔的產生。焊接作業現場風速大于1m/s時需要采用防風措施。作業現場多人聯合作業，要設置焊接防護板，避免焊接弧光傷害。待所有焊縫焊接完畢，要進行檢查，發現缺陷及時修復。

5 結語

MT系列卡車箱斗整體修復采用此方法焊接，降低了作業人員強度的同時，提高了箱斗的整體焊接質量，通過對U形梁和箱斗底板的改造，大大提高了其使用性能，滿足了卡車箱斗的日常使用要求，有效地解決了卡車因箱斗損壞被迫停機的問題，提高了卡車的出動率，間接地節約生產成本，為同類型設備相同結構件的維修提供了一定的參考。