140T吊車大梁懸掛支架更換工藝

張永強(qiáng) 龐志遠(yuǎn)

摘要：文中簡(jiǎn)要論述140T吊車大梁懸掛支架發(fā)生裂紋原因，主要論述140T吊車大梁懸掛支架更換工藝及措施、應(yīng)力消除等內(nèi)容，概括說明修復(fù)后140T吊車大梁懸掛支架投入露天煤礦生產(chǎn)之后保持完好的近況。為此，140T吊車大梁懸掛支架更換的成功為以后此類結(jié)構(gòu)件的焊接維修提供可借鑒經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：新懸掛支架；氧乙炔；架碳弧氣刨；CO2焊；多層多道焊

140T吊車的主要任務(wù)是黑礦大型設(shè)備的組裝和檢修，任務(wù)非常之重，出動(dòng)率要求非常高，最大載重為140T。一旦該車出現(xiàn)問題，會(huì)極大地影響黑礦的正常工作。

一、懸掛支架開裂的原因分析

1）任務(wù)繁重，工作時(shí)間較長(zhǎng)，設(shè)備得不到休息。

2）工作環(huán)境較差，支車的平衡度有一定的的偏差。

3）路況不好，車在行走過程中顛簸較大。

4）維修人員點(diǎn)檢不到位，導(dǎo)致裂紋尺寸增加，該車不能安全運(yùn)行。

5）設(shè)備自身的服役時(shí)間較長(zhǎng)（10多年），部分結(jié)構(gòu)件已達(dá)到疲勞極限。

6）過去該設(shè)備的焊接，主要是外維修理。本單位的維修人員雖然也焊過幾次，但因質(zhì)量不好，運(yùn)行周期較短，基本上就不在焊接。重復(fù)的焊接導(dǎo)致懸掛支架焊接部位及附近金屬晶粒粗化，組織硬化，塑性韌性急劇下降，綜合力學(xué)性能已不能滿足吊車的工作要求。返修率提高，嚴(yán)重影響著設(shè)備的出動(dòng)率和產(chǎn)量。

由于上述這些原因，該懸掛再?zèng)]有焊接的價(jià)值，對(duì)此要更換新的懸掛支架，下面闡述了更換懸掛的具體工藝。

二、懸掛支架的清理和附件拆卸

首先將懸掛支架上油污和泥土清理干凈，以便后面的切割。再將懸掛支架上的一些附件拆卸掉，例如，轉(zhuǎn)向拉桿、油管和一些連接電線等。并且用石棉布將這些拆卸的附件包裹好，以免在切割和焊接的時(shí)候損傷附件影響再次連接。

三、舊件的測(cè)量與切割

1）測(cè)量的要點(diǎn)：首先要找出懸掛支架的中心線，懸掛支架上中心點(diǎn)為O點(diǎn)，下中心點(diǎn)為C。由O點(diǎn)分別向兩側(cè)延伸至OA=OB=350mm，來確定左右的距離。測(cè)量AC=BC=765mm，來確定支架的垂直情況。在測(cè)量支架0點(diǎn)到大梁底板斷頭的距離為16mm以及支架內(nèi)側(cè)到另一端支架內(nèi)側(cè)的距離，來確定支架前后的距離。

2）開始切割主要采用碳弧氣刨，原因是熱影響區(qū)小，這樣可以降低大梁組織的改變，間接的保證焊接質(zhì)量。刨削前，要測(cè)量一下新件的尺寸確保新件的可以完全替代舊件。刨削時(shí)，要有專人監(jiān)護(hù)，旁邊要備有2個(gè)干粉滅火器。順序是由里到外，并且要做好支護(hù)。

3）大梁和新件的打磨用角磨機(jī)和角刀對(duì)梁和新件的焊接處進(jìn)行打磨，讓大部分露出金屬光澤。同時(shí)，為利于蓋面焊接，減少焊接缺陷，還要打磨焊接處兩側(cè)約30mm左右。在打磨新件的焊接部分時(shí)，要將焊接部分打磨成K型的破口。

四、新件的組對(duì)

將新件放到可以升降的液壓小車上，推到大梁下開始組對(duì)。高低可以用小車來調(diào)整，前后可以人為進(jìn)行調(diào)整。組對(duì)前，要用角尺測(cè)量大梁和新件焊接部分的平直度，如有高點(diǎn)要用角磨機(jī)打磨。根據(jù)前面測(cè)量的尺寸來進(jìn)行定位，在到達(dá)微調(diào)試時(shí)，要用小錘敲擊和勤測(cè)量保證組對(duì)尺寸，把誤差降到最?。?2㎜）。待尺寸合適后，要用液壓小車頂好，再進(jìn)焊接點(diǎn)固。

五、焊接工藝

焊接過程中要考慮到預(yù)熱溫度的選擇、焊道層間溫度的控制、焊接方法的選擇，以及如何降低低焊接應(yīng)力、以及人員的分配情況等多方面問題。雖然工件的厚度只有12mm，但該材料為進(jìn)口材料，強(qiáng)度和剛度極高，綜合力學(xué)性能極好，因此對(duì)焊接工藝的要求也極高。此次自己更換也是首次，沒有類似經(jīng)驗(yàn)。以前140T大梁焊接工藝的成功，給我提供了強(qiáng)有力的借鑒。此次焊接工藝如下

1）焊接方法：半自動(dòng) CO2氣體保護(hù)焊焊接，仰角焊，采用多層多道堆焊。

2）焊絲：HOBARTTM771 Φ1.6 藥芯焊絲。焊接設(shè)備及焊接參數(shù)：使用米勒（miller dimension812）焊機(jī)及配套移動(dòng)送絲機(jī)，CO2氣體的純度要求99.5%，具體焊接參數(shù)見下表。焊接方法為CO2氣體保護(hù)焊優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)效率高，焊接變形小、熱影響區(qū)小、耗能少、適用范圍比較廣、抗銹能力強(qiáng)、靈活強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單、焊接綜合成本低、最大的缺點(diǎn)是飛濺較大。控制飛濺的方法 調(diào)整恰當(dāng)?shù)暮附訁?shù)、選擇藥芯焊絲和含碳量低的焊絲、以及脫氧性好的焊絲、調(diào)整好焊槍角度。

CO2焊的參數(shù)表

焊道層次（mm）焊絲直徑（mm）焊接電流（A）電弧電壓（V）送絲速度（cm/min）氣體流量

（L/min）

打底層1.6160——18026——2718515

填充層1.6180——20027——2820015

蓋面層1.6160——18026——2717515

3）焊前預(yù)熱與焊后熱處理：根據(jù)母材的厚度、剛性、使用要求和工作環(huán)境的選擇恰當(dāng)預(yù)熱溫度，焊后保溫時(shí)間和熱處理方法是進(jìn)行重要結(jié)構(gòu)件的工藝步驟。根據(jù)結(jié)構(gòu)件的形狀，材質(zhì)，厚度來選擇加熱方法，使用氧乙炔火焰預(yù)熱坡口兩側(cè)50～100mm范圍。預(yù)熱的目的是提高焊縫的起始溫度減小溫差，降低焊縫的淬硬傾向和裂紋傾向，對(duì)焊縫的組織沒用改變。為了防止高溫時(shí)冷速過低而產(chǎn)生脆性組織，預(yù)熱溫度不宜過高，一般控制在120℃～150℃之間，這次預(yù)熱溫度為140℃左右。預(yù)熱溫度過高，將使材料塑性韌性下降，脆性增加。

4）焊接要點(diǎn)：多層多道焊在焊接過中能夠減小焊接應(yīng)力，前道焊縫為后道焊縫預(yù)熱，后道焊縫對(duì)前道焊縫進(jìn)行熱處理，獲得良好的焊縫質(zhì)量。多層多道焊接時(shí)焊槍盡可能不擺動(dòng)，降低焊接線能量，防止焊縫晶粒粗化。由于空間受限制和以及線能量的控制，焊接全程使用一臺(tái)焊機(jī)焊接，一里一外兩人輪流焊接。形成焊道后用風(fēng)動(dòng)扁鏟或渣錘錘擊焊縫，一方面是能使焊縫焊接應(yīng)力得到良好的釋放，另一方面有效的清除藥皮飛濺等焊道間雜物。焊縫層間最高溫度為200℃。焊接過程中嚴(yán)認(rèn)真觀察檢測(cè)焊縫是否出現(xiàn)裂紋，夾渣氣孔等焊接缺陷。如有應(yīng)立即去除缺陷，選擇合理的工藝方式再次焊接。焊后要進(jìn)行熱處理，焊道完成后用厚石棉布覆蓋焊縫，讓其自然緩慢冷卻。冷卻到室溫后先用角向磨光機(jī)將焊縫進(jìn)打磨平滑，去除余高，再用超聲波探傷，檢測(cè)是否有無缺陷，確保焊縫質(zhì)量。焊后，必要的情況下還要進(jìn)行后熱消氫處理，焊后立即將焊件的全部或局部進(jìn)行加熱并保溫，讓其緩慢冷卻，使擴(kuò)散氫充分逸出的工藝方法。后熱的目的時(shí)使擴(kuò)散氫充分逸出接頭，防止焊接冷裂紋的措。加熱溫度一般在250℃～300℃，保溫時(shí)間一般在2～4小時(shí)。

焊后應(yīng)力釋放：對(duì)焊縫采取局部高溫回火熱處理措施，回火溫度600℃680℃，保溫一定時(shí)間后用加厚石棉布覆蓋焊縫，讓其自然緩慢冷卻。目的在于消除部分殘余應(yīng)力，降低裂紋傾向，細(xì)化晶粒，改善組織，提高綜合焊縫性能。

5）焊縫檢測(cè)：首先對(duì)焊縫外觀進(jìn)行檢查，主要是利用肉眼、低倍的放大鏡以及焊口檢測(cè)尺。根據(jù)焊縫的重要性，若外觀沒用問題就要進(jìn)行內(nèi)部檢查。而內(nèi)部是選用超聲波探傷儀，經(jīng)檢查后，對(duì)超出標(biāo)準(zhǔn)的缺陷要進(jìn)行處理，并進(jìn)行再次檢測(cè)。

六、總結(jié)

焊后使用，近1年的跟蹤檢查，沒有發(fā)現(xiàn)裂紋。進(jìn)一步證明我們的焊接工藝方法是成功的。采用此焊接工藝解決了移動(dòng)吊國(guó)外部分設(shè)備結(jié)構(gòu)件的焊接難題，同時(shí)135T、300T等吊車結(jié)構(gòu)件的裂紋焊接修復(fù)提供了極有說服力的借鑒和經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)造了一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，確保了設(shè)備的正常、高效運(yùn)行。

作者簡(jiǎn)介：第一作者張永強(qiáng)（1983），男，內(nèi)蒙古包頭人，大專，工程師， 畢業(yè)院校：內(nèi)蒙古機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院。