歐式鋁電解多功能起重機(jī)主梁座板焊接變形修復(fù)

張永勤

(中國(guó)有色(沈陽(yáng))冶金機(jī)械有限公司， 遼寧 沈陽(yáng) 110141)

0 前言

鋁電解多功能天車又稱鋁電解多功能天車機(jī)組，英文名為Pot Tending Machine，簡(jiǎn)稱PTM，它是集打殼、更換陽(yáng)極、覆蓋氧化鋁、出鋁、抬母線、撈渣、設(shè)備安裝和檢修等多功能于一體的預(yù)焙陽(yáng)極鋁電解生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，適用于預(yù)焙陽(yáng)極鋁電解工藝生產(chǎn)，能滿足鋁電解車間高熔鹽、大電流、強(qiáng)磁場(chǎng)、多粉塵的工作環(huán)境。

PTM主要由大車部、工具小車、出鋁小車、液壓系統(tǒng)、氣動(dòng)系統(tǒng)和電控系統(tǒng)等部分組成[1]。其中的大車部分主要是由橋架機(jī)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)組成，主梁屬于橋架機(jī)構(gòu)重要部件，與端梁組成橋架機(jī)構(gòu)，是整個(gè)機(jī)組的運(yùn)行和承載基體；它是重要的受力焊接構(gòu)件，必須具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，它質(zhì)量的好壞直接影響著PTM的整體質(zhì)量，因此主梁的制作質(zhì)量尤為重要。

1 情況介紹

在沈冶公司與德國(guó)NOELL公司合作的歐式PTM橋架項(xiàng)目承制過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)第3臺(tái)PTM橋架有一個(gè)端梁車輪出現(xiàn)內(nèi)傾超差。經(jīng)過(guò)檢查，由于主梁座板與下蓋板對(duì)接焊縫焊接完成后，產(chǎn)生了焊接變形，導(dǎo)致橋架裝配后車輪內(nèi)傾超差，如圖1所示。因此必須對(duì)焊接變形進(jìn)行修復(fù)，如圖2所示，在采取了火焰加熱方法進(jìn)行校型修復(fù)后仍未達(dá)到合格。

圖1 座板焊接變形導(dǎo)致車輪內(nèi)傾超差

圖2 座板焊接變形應(yīng)修復(fù)狀態(tài)

2 制定修復(fù)方案

經(jīng)過(guò)分析，采取火焰校型修復(fù)沒(méi)有合格，火焰校型的加熱部位若進(jìn)行二次加熱，則必然會(huì)破壞主梁鋼板材質(zhì)的組織性能和材料強(qiáng)度，進(jìn)而會(huì)對(duì)鋼材使用性能產(chǎn)生不良影響，因此必須采取其他方法進(jìn)行修復(fù)。通過(guò)研究，決定采取更換座板的方法進(jìn)行修復(fù)。

3 修復(fù)過(guò)程

歐式鋁電解多功能起重機(jī)主梁座板焊接變形修復(fù)時(shí)所采取的工藝路線為：首先是切割方案的選擇和座板的切割，之后是根據(jù)切割掉的座板，測(cè)量出需要重新補(bǔ)充焊接的材料，再然后就是主梁座板及切割補(bǔ)充的隔板和腹板的組焊以及增加強(qiáng)度的筋板焊接，最后就是總體檢驗(yàn)，包括焊后外觀尺寸的檢查、焊縫的無(wú)損檢查、橋架裝配試車檢驗(yàn)等。

3.1 切割方案

切割時(shí)，將原火焰校型的加熱區(qū)域和變形部位切割去除，切割前應(yīng)先在主梁腹板上畫出切割線，割口位置與切割線預(yù)留2～3 mm余量，待切割后對(duì)割口按切割線進(jìn)行打磨，保證割口面平齊，露出金屬光澤。

切割采取手工切割，應(yīng)控制割炬穩(wěn)定緩慢切割，切割直線時(shí)應(yīng)用直線輔助擋板進(jìn)行輔助切割，以保證割口平直。切割時(shí)在兩腹板外側(cè)、第1塊隔板位置加防變形背板。

3.1.1 切割操作過(guò)程

(1)先切割掉兩側(cè)筋板，共4處，如圖3所示；

(2)按線切割兩側(cè)腹板，共2處，尺寸為340 mm×475 mm，位置如圖3所示；由于第2塊隔板不進(jìn)行更換，在進(jìn)行腹板切割時(shí)，不應(yīng)破壞第2塊隔板，切割時(shí)應(yīng)先對(duì)第2塊隔板與腹板角焊縫兩側(cè)的腹板進(jìn)行切割，剩余量采打磨去除，如圖1所示；

(3)按線切割第一塊隔板，共1件，尺寸為800 mm×900 mm，切割時(shí)不應(yīng)破壞兩側(cè)腹板，如圖3所示。

圖3 切割位置圖

(4)切割掉座板，共1件，應(yīng)先對(duì)座板與腹板剩余連接部位切割，然后對(duì)第2塊隔板與座板之間的角焊縫部位進(jìn)行切割，切割時(shí)不應(yīng)破壞第2塊隔板；最后切割座板與下蓋板的對(duì)接焊縫，切割時(shí)不應(yīng)破壞下蓋板；切割完成后狀態(tài)如圖4所示。

圖4 切割完成后狀態(tài)示意圖

3.1.2 割口探傷

切割完成后，對(duì)所有割口50 mm范圍內(nèi)進(jìn)行PT檢測(cè)，應(yīng)保證無(wú)缺陷。

3.2 備料

3.2.1 下料

按切割部位實(shí)際尺寸測(cè)量后進(jìn)行下料，材質(zhì)Q345D，包括補(bǔ)充的隔板料1件、腹板料2件、座板料1件、筋板料4件。

3.2.2 焊接坡口制備

對(duì)修復(fù)時(shí)腹板對(duì)接焊縫部位開(kāi)60°V型坡口，如圖5所示，對(duì)補(bǔ)充下料的2件腹板部位采用切割機(jī)器人切割，對(duì)主梁切割后腹板部位采用手工打磨，應(yīng)保證坡口規(guī)則。

圖5 腹板對(duì)接坡口圖

對(duì)座板對(duì)下蓋板焊接坡口進(jìn)行機(jī)械加工，如圖6所示；并加工出座板把合孔。

圖6 座板坡口圖

3.3 焊接

所有焊縫在焊前首先應(yīng)對(duì)焊口及周邊20 mm范圍區(qū)域進(jìn)行打磨，露出金屬光澤。

3.3.1 腹板焊接

將腹板按位置組對(duì)，需在第2塊隔板與腹板交接處，切割R40 mm過(guò)焊孔，如圖7所示。

圖7 第二塊隔板開(kāi)過(guò)焊孔

組對(duì)后進(jìn)行對(duì)接焊縫焊接。焊接采用富氬(80%Ar+20%CO2)二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊(135)，焊絲選用ER50- 6，Φ1.2 mm實(shí)芯焊絲，電流200～255 A，電壓20～26 V，背部應(yīng)清根。對(duì)接焊縫的表面焊完并檢測(cè)合格后應(yīng)進(jìn)行磨平處理。如圖8所示。待腹板焊接完成后，應(yīng)對(duì)過(guò)焊孔進(jìn)行封堵焊接并磨平。

圖8 腹板焊接修復(fù)后狀態(tài)示意圖

3.3.2 隔板焊接

將隔板按位置組對(duì)，組對(duì)后進(jìn)行對(duì)接焊縫、角焊縫焊接，焊材及參數(shù)與腹板焊接相同。如圖9所示。

圖9 隔板焊接修復(fù)后狀態(tài)示意圖

3.3.3 座板焊接

(1)將座板按位置進(jìn)行裝配，為避免發(fā)生不可控的收縮變形，在焊接之前務(wù)必保證隔板、腹板與主梁座板無(wú)縫隙接觸。

(2)在橋架完成裝配、調(diào)整后，對(duì)主梁下蓋板進(jìn)行按位置劃坡口切割線，并進(jìn)行坡口切割，采取手工切割、修磨，如圖10所示。

圖10 座板對(duì)下蓋板對(duì)接焊縫示意圖

(3)對(duì)座板與下蓋板對(duì)接焊縫的焊接，由于之前采取的正面二氧化碳?xì)獗：附?，背面氣刨清根后采取埋弧自?dòng)焊接，造成焊后變形較大，因此將焊接工藝單面焊雙面成型的焊接方法。焊接時(shí)，對(duì)接接口留3～6 mm間隙，底部加陶瓷襯墊，焊材及參數(shù)與腹板焊接相同，應(yīng)保證第一層打底焊質(zhì)量，電流不宜過(guò)大，嚴(yán)格控制熱輸入。

圖11 座板焊后狀態(tài)示意圖

3.3.4 筋板焊接

將筋板按位置組對(duì)，組對(duì)后進(jìn)行角焊縫焊接，焊材及參數(shù)與腹板焊接相同。

3.4 焊后檢測(cè)

(1)焊后對(duì)外觀及外形尺寸進(jìn)行檢測(cè)，重點(diǎn)檢查是否變形；

(2)對(duì)座板下蓋板的對(duì)接焊縫進(jìn)行RT檢查，其余對(duì)接焊縫進(jìn)行UT檢測(cè)；對(duì)所角焊縫進(jìn)行PT檢測(cè)。

圖12 筋板焊后狀態(tài)示意圖

4 結(jié)語(yǔ)

按上述工藝進(jìn)行PTM主梁座板變形的修復(fù)，解決了座板焊接變形問(wèn)題，端梁車輪裝配后沒(méi)有出現(xiàn)超差現(xiàn)象。

后續(xù)所有PTM主梁座板全部采用單面焊雙面成型的焊接工藝，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用效果良好，產(chǎn)品全部合格。取得的效果能夠推廣到其他同類產(chǎn)品生產(chǎn)制造中。