堆取料機(jī)中心立柱下部回轉(zhuǎn)平臺(tái)焊接工藝及質(zhì)量控制

（承德石油高等?？茖W(xué)校，河北 承德 067000）

0 前言

圓形料場堆取料機(jī)是一種連續(xù)、高效的散狀物料裝卸輸送機(jī)械，廣泛應(yīng)用于港口、鋼廠、礦山等行業(yè)[1]。中心立柱下部回轉(zhuǎn)平臺(tái)是支撐整機(jī)設(shè)備質(zhì)量及設(shè)備進(jìn)行360°旋轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)，是一種箱型的大型整體式焊接鋼結(jié)構(gòu)件。該結(jié)構(gòu)上方依次為中心立柱上部、門架鋼結(jié)構(gòu)、中部回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)中間架、上部回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、棧橋支撐平臺(tái)等，如圖1所示。下部回轉(zhuǎn)平臺(tái)通過回轉(zhuǎn)大軸承在圍繞中心立柱旋轉(zhuǎn)過程中不僅要承載上方結(jié)構(gòu)的自重，而且取料機(jī)、皮帶機(jī)、俯仰結(jié)構(gòu)會(huì)隨著設(shè)備的運(yùn)行對下部回轉(zhuǎn)平臺(tái)產(chǎn)生各種非周期、不平衡作用力，這種力很不穩(wěn)定、動(dòng)載大[2]。各種力及產(chǎn)生的扭矩、彎矩共同疊加，作用在下部回轉(zhuǎn)平臺(tái)特別是焊縫部位，這對于焊縫的韌性、強(qiáng)度、剛度性能的要求非常高。因此，加強(qiáng)下部回轉(zhuǎn)平臺(tái)制造過程中的焊接工藝及關(guān)鍵部位的質(zhì)量控制對保證整機(jī)設(shè)備的安全、穩(wěn)定運(yùn)行及對同類型 結(jié)構(gòu)的制造具有重要的工程指導(dǎo)意義。

圖1 圓形料場堆取料機(jī)部分結(jié)構(gòu)Fig.1 Structure diagram of circular stacker-reclaimer

1 中心立柱下部回轉(zhuǎn)平臺(tái)結(jié)構(gòu)

中心立部下部回轉(zhuǎn)平臺(tái)由類似于等腰梯形的全封閉箱型結(jié)構(gòu)及焊有含鉸軸板的3個(gè)相同的長方體箱型梁組焊而成。整體外圍尺寸12 232 mm×6 751 mm×5 768 mm，如圖2所示。該結(jié)構(gòu)四周為長方形圍板，上下蓋板為異形件，箱體內(nèi)部焊有眾多隔板，中間部分為立柱筒體，筒體被截成三段通過圓鋼與上下蓋板、內(nèi)部隔板組焊。厚法蘭鉆孔后與立柱筒體組焊，組焊后法蘭另一端面車削平整后通過螺栓與回轉(zhuǎn)大軸承連接。

圖2 中心立柱下部回轉(zhuǎn)平臺(tái)三維圖Fig.2 Three dimensional plot of lower rotary platform

2 焊接坡口形式確定

中心立柱下部回轉(zhuǎn)平臺(tái)在使用過程中，上部箱體上、下蓋板對接焊縫主要承受拉應(yīng)力，與鉸軸板所焊接的下部長方體箱體蓋板T型焊縫及該箱體與上部箱體的對接焊縫會(huì)承受較大的拉應(yīng)力、彎矩及扭矩，焊縫易產(chǎn)生裂紋，導(dǎo)致焊縫撕裂，因此上述位置必須開坡口，以保證坡口焊透無缺陷。對于等厚鋼板形成的受拉焊縫，開不對稱X型坡口；對于不等厚鋼板，將較厚板削成坡度，與另一板等厚并對齊再開坡口，T型焊縫開V型坡口，其他焊縫采用全焊透坡口，且坡口表面用5倍（含5倍）以上放大鏡進(jìn)行宏觀檢查，不允許有裂紋、分層等缺陷[3]，如圖3所示。

圖3 鋼板對接焊接坡口形式Fig.3 Groove diagram of butt weld in steel

3 中心立柱下部回轉(zhuǎn)平臺(tái)焊接

下部回轉(zhuǎn)平臺(tái)平板長度、寬度方向拼接處采用埋弧自動(dòng)焊焊接，平板拼焊完成后與其余各板的平焊、立焊采用CO2氣體保護(hù)焊完成。焊接參數(shù)如表1、表2所示。

下部回轉(zhuǎn)平臺(tái)組裝時(shí)，上蓋板校平并放置于水平胎架上，以上蓋板為基準(zhǔn)劃出筒體及內(nèi)部加強(qiáng)隔板位置線，注意隔板裝配位置線盡量與胎架橫檔對應(yīng)。然后將筒體點(diǎn)焊在上蓋板上。按照設(shè)備結(jié)構(gòu)要求，筒體 0°、90°、270°、360°位置處分別與 2 塊隔板焊接，為避免焊縫過度密集產(chǎn)生應(yīng)力集中，該4處位置隔板與筒體加焊圓鋼連接，隔離焊縫，因此筒體與上蓋板點(diǎn)焊固定前要在內(nèi)部加焊十字撐，并在相應(yīng)位置切割缺口，將圓鋼連續(xù)焊于筒體之上，矯形成功后再將各隔板按照裝配位置線垂直點(diǎn)焊在上蓋板上，同時(shí)在隔板與下翼板之間點(diǎn)焊臨時(shí)支撐，固定隔板，保證其垂直度。由于主體箱型結(jié)構(gòu)內(nèi)部焊有大量隔板，焊接時(shí)遵循對稱施焊原則，從內(nèi)部開始，先立焊后平焊，逐步向外擴(kuò)展。單側(cè)坡口填充1/2后，再清根另一側(cè)坡口并焊接，內(nèi)外交替直至焊完為止，這樣可以防止出現(xiàn)因產(chǎn)生較大變形而無法修復(fù)的局面[4]。焊接順序如圖4所示，箱體翻身，焊接下蓋板及四周圍板，將內(nèi)腔密封，焊后整體校平。以法蘭平面為基準(zhǔn)，參照上述要求焊接主體箱型結(jié)構(gòu)下方3個(gè)相同的長方體箱型梁。

表1 CO2氣體保護(hù)焊焊接參數(shù)Table 1 Welding parameters of CO2gas metal arc welding

表2 埋弧焊焊接參數(shù)Table 2 Welding parameters of SAW

圖4 中心立柱下部回轉(zhuǎn)平臺(tái)焊接順序示意（焊縫編號(hào)：1、2、3… ）Fig.4 Sequence diagram of lower rotary platform in welding(welding number:1，2，3，…)

4 質(zhì)量控制要點(diǎn)

（1）在設(shè)備運(yùn)行過程中，由于中心立柱下部回轉(zhuǎn)平臺(tái)蓋板對接焊縫及鉸軸板與下部箱體T型焊縫及下部箱體與主箱體對接焊縫主要承受拉應(yīng)力，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生彎矩和扭矩，要求焊后對焊縫進(jìn)行100%超聲波探傷，達(dá)到Ⅰ級焊縫標(biāo)準(zhǔn)，避免焊縫出現(xiàn)缺陷導(dǎo)致開裂。

（2）蓋板與四周圍板拼接焊縫錯(cuò)開至少300mm以上距離，并且蓋板的拼接焊縫不允許在轉(zhuǎn)角處。

（3）筒體與法蘭焊接時(shí)，注意筒體縱縫與法蘭拼接焊縫錯(cuò)開300mm以上距離。為避免法蘭焊接變形，內(nèi)部加焊米字撐，法蘭螺紋孔位置一定要與法蘭拼接焊縫錯(cuò)開，避免應(yīng)力集中。

（4）中心立柱下部回轉(zhuǎn)平臺(tái)內(nèi)部加強(qiáng)隔板與筒體、圓鋼連接處立焊縫焊接開坡口，焊后100%超聲波探傷，確保焊縫無缺陷，防止此處焊縫在交變載荷作用下導(dǎo)致焊縫開裂。

（5）筒體與法蘭環(huán)焊縫處受彎扭作用影響較大，易導(dǎo)致疲勞開裂，焊后需進(jìn)行100%超聲波探傷。另外筒體接頭錯(cuò)邊量、筒體圓柱度、蓋板及圍板平面度均不超過2 mm。

5 結(jié)論

對于中心立柱下部回轉(zhuǎn)平臺(tái)而言，焊接工藝、組裝工藝的正確性及流程的質(zhì)量控制施工是制造的關(guān)鍵。詳細(xì)闡述此結(jié)構(gòu)的焊接、組裝和質(zhì)量控制。通過采取以上工藝方法，下部回轉(zhuǎn)平臺(tái)上下蓋板平面度、筒體圓柱度均在2 mm范圍內(nèi)，有效控制了工程整體變形量，改善關(guān)鍵部位的焊接質(zhì)量。這不僅解決了結(jié)構(gòu)制作過程中焊接變形大、尺寸精度難以控制等問題，同時(shí)降低了設(shè)備返修率，也為同類大型結(jié)構(gòu)的制作及使用奠定基礎(chǔ)。

[1]代向歌，彭高明.BP-GA算法對斗輪堆取料機(jī)回轉(zhuǎn)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與研究，2012，28（1）：105-109.

[2]圓形料場堆取料機(jī)柱體制作要點(diǎn)分析[J].華電技術(shù)，2013，35（5）：62-64.

[3]韓曙光，董戰(zhàn)虎.13MnNiMoNbR鋼焊接[J].承德石油高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2001，3（2）：12-15.

[4]李英.C型轉(zhuǎn)子式翻車機(jī)端環(huán)制造技術(shù)分析與探討[J].有色設(shè)備，2011（4）：44-47.