轉(zhuǎn)盤法蘭與筒體組裝焊接工藝控制技術(shù)

張少君

（泰富重工制造有限公司， 湖南 湘潭 411100）

引言

門座式起重機(jī)廣泛應(yīng)用于港口、碼頭的貨物裝卸，結(jié)構(gòu)件制作的露天施工和安裝以及大型水電站的建設(shè)工程。轉(zhuǎn)盤是其承載回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和起重的關(guān)鍵部件，在起重回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中要承受扭矩、彎矩以及受力變化時(shí)的沖擊載荷。因此，轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)件的制作非常關(guān)鍵，主要要保證法蘭的平面度以及法蘭與筒體的焊接質(zhì)量,下面主要以MQ4033型門座起重機(jī)轉(zhuǎn)盤法蘭的焊接闡述其主要控制措施。

1 轉(zhuǎn)盤法蘭筒體結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求

圖1為轉(zhuǎn)盤法蘭筒體的結(jié)構(gòu)圖，筒體材質(zhì)為Q345B，鋼板厚度為22 mm，筒體直徑為4 070 mm，法蘭筒體總高度為1 253 mm，法蘭材質(zhì)為20號(hào)鋼鍛件，粗加工表面預(yù)留加工余量。焊接后其平面度要控制在3 mm內(nèi)，減少后續(xù)的整體組裝校形以及機(jī)加工的工作量。法蘭和筒體之間開坡口對(duì)接，焊縫為全熔透焊接，焊后須進(jìn)行100%UT檢測(cè)。

圖1 法蘭筒體結(jié)構(gòu)

2 組裝焊接技術(shù)難點(diǎn)分析

1）法蘭與筒體尺寸大，焊縫總長(zhǎng)較長(zhǎng)，而且筒體板厚較厚，焊縫要求全熔透焊接，總體焊接量大；焊接位置熱輸入過大，局部熱量較高，受熱的法蘭發(fā)生膨脹，當(dāng)溫度慢慢降低逐漸冷卻收縮，未焊接位置與焊接位置冷卻速度不同步，而由于法蘭很厚，剛性較大，應(yīng)力不能釋放，所以就會(huì)產(chǎn)生變形。本結(jié)構(gòu)法蘭是向筒體內(nèi)側(cè)伸展，伸展量大概為150 mm，根據(jù)以往的制作情況最容易出現(xiàn)法蘭向內(nèi)側(cè)塌邊變形，法蘭邊緣越寬變形越嚴(yán)重，甚至變形量超出工藝余量，或者變形非常不均勻，導(dǎo)致機(jī)械加工困難，甚至使得部件最終難以達(dá)到設(shè)計(jì)要求，必須通過修補(bǔ)和校形才能符合要求。

2）法蘭厚度大導(dǎo)致剛性拘束大，法蘭與筒體厚度相差大，焊接收縮不一致。若操作不當(dāng)，容易產(chǎn)生焊接裂紋缺陷，超聲檢測(cè)不能達(dá)標(biāo)，若焊縫返修會(huì)進(jìn)一步加劇焊接變形，因此要嚴(yán)格控制焊接工藝確保焊接質(zhì)量。

3 工藝控制措施

3.1 焊接坡口加工

根據(jù)設(shè)計(jì)圖樣要求與工藝條件設(shè)計(jì)坡口，采用非對(duì)稱的雙面V型坡口，坡口深度為2∶1，內(nèi)側(cè)為深坡口，鈍邊留3 mm。筒體坡口在卷筒前采用半自動(dòng)火焰切割加工，坡口大小均勻，這樣可以有效地避免因焊接間隙不均和熔透深度不一造成碳弧氣刨清根不徹底，或者受熱不均產(chǎn)生較大變形的情況。坡口的火焰切割面要用砂輪打磨機(jī)磨掉影響焊接質(zhì)量的表面層。法蘭的坡口在鍛件粗加工時(shí)采用立車一次加工好，坡口表面應(yīng)該保持平整，不應(yīng)有裂紋、分層、夾雜物等缺陷。

3.2 筒體輥制質(zhì)量控制

采用輥板機(jī)輥制筒體，筒體輥制過程中須采用圓弧樣板檢測(cè)圓度，而且要確保圓筒縱向接口不能錯(cuò)邊超差，控制1 mm內(nèi)，且要保證圓筒端口邊緣對(duì)齊。將圓筒縱焊縫按照焊接工藝規(guī)范焊好并檢測(cè)合格，然后再上輥板機(jī)進(jìn)行校正圓度，保證圓度在3 mm內(nèi)，符合要求后在筒體兩端用米字撐固定。

3.3 法蘭與筒體的組裝控制

針對(duì)法蘭與筒體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選擇以法蘭的加工平面作為基準(zhǔn)進(jìn)行組裝。第一步，制作胎架，將胎架用水平儀掃平，平面度控制在1 mm內(nèi)。第二步，吊裝法蘭在胎架上，加工平面與胎架緊密貼實(shí)。第三步，吊裝筒體與法蘭對(duì)口，調(diào)整位置，保持接口處錯(cuò)邊在2 mm內(nèi)，否則應(yīng)該用加楔形塊限位調(diào)整，在筒體外側(cè)邊吊線錘保證筒體垂直度2 mm內(nèi)，在圓筒均分四個(gè)方向測(cè)量調(diào)整。第四步，到位后在焊縫外側(cè)坡口面定位焊接，定位焊接長(zhǎng)度為30～50 mm，間距為300～400 mm，定位焊接厚度為5 mm。

3.4 剛性固定控制變形

針對(duì)法蘭與筒體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，若采用反變形法控制焊接變形不容易實(shí)現(xiàn)，但反變形量不好確定?？梢钥紤]采用剛性固定法，因?yàn)榉ㄌm與筒體對(duì)接，焊接會(huì)產(chǎn)生一定的角變形，于是考慮將法蘭+筒體組裝件兩件背靠背組裝成一體，即將兩件法蘭貼合在一起，采用定位焊縫連接固定，確保牢固（見圖2）。采用這種方法，一方面焊接一個(gè)法蘭對(duì)另一個(gè)法蘭的剛性固定作用，控制焊接變形，保證法蘭的端面平面度，另一方面這樣加長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的總長(zhǎng)，保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，可以在滾輪架上焊接，提供最佳的焊接位置和焊接條件，確保焊接質(zhì)量。

圖2 法蘭筒體兩件定位焊固定

3.5 焊接過程控制

1）焊接方法。采用富氬氣體保護(hù)焊在內(nèi)側(cè)打底焊接，用埋弧焊填充蓋面。富氬氣體保護(hù)焊焊絲采用ER50-6，焊絲直徑為Φ1.2 mm，保護(hù)氣體為80%Ar+20%CO2；埋弧焊焊絲采用H10Mn2，焊絲直徑為Φ4.0 mm，配合焊劑采用SJ101，焊劑使用前須經(jīng)300～350 ℃烘焙 1～2 h，150 ℃保溫待用。

2）焊前準(zhǔn)備。焊前清除坡口內(nèi)及坡口兩側(cè)50mm范圍內(nèi)表面油漆、油污、鐵銹、水漬、氧化皮及氧化渣等影響焊接質(zhì)量的雜物。

3）預(yù)熱。焊前在待焊位置采用火焰進(jìn)行分段加熱，控制溫度120～150℃，預(yù)熱的范圍應(yīng)大于焊縫母材兩側(cè)各100 mm，在此區(qū)間內(nèi)任意點(diǎn)的溫度都要滿足要求。采用焊前預(yù)熱，一方面降低焊接應(yīng)力；另一方面降低應(yīng)變速率，即降低了變形速率，能有效地預(yù)防焊接裂紋的產(chǎn)生。

4）焊接。焊接是要注意控制焊接順序，先焊接內(nèi)側(cè)打底焊縫，采用富氬氣體保護(hù)焊，減小熱應(yīng)力變形，再焊接一層埋弧焊，內(nèi)側(cè)焊接兩層后在外側(cè)進(jìn)行碳弧氣刨清根處理，并用打磨機(jī)將滲碳層打磨干凈，避免在焊接時(shí)出現(xiàn)裂紋或者夾渣等缺陷。接著進(jìn)行外側(cè)焊接兩層再焊接內(nèi)側(cè)蓋面。法蘭與筒體環(huán)縫焊接工藝參數(shù)見表1。

表1 焊接工藝參數(shù)

5）焊縫應(yīng)連續(xù)施焊，一次焊完。如中間需停止施焊，根據(jù)實(shí)際情況可以采取石棉布整體或局部保溫，重新施焊前必須將焊接位置再加熱到預(yù)熱溫度[1]。

5 結(jié)語

通過對(duì)轉(zhuǎn)盤法蘭筒體組對(duì)焊接工藝的控制，可以有效控制焊接變形和保證焊縫的質(zhì)量，法蘭的平面度可以控制在3 mm內(nèi)，焊縫可以一次性通過超聲波探傷Ⅰ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，提高生產(chǎn)合格率，大大減少校形工作量以及減少機(jī)加余量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低成本，為企業(yè)取得較好的綜合效益。

（編輯：劉楠）