活動橫梁斷裂修復技術

代浩秋

(二重(德陽)重型裝備有限公司，四川618000)

鍛造油壓機組合式機架采用預應力拉桿結構，如圖1?；顒訖M梁是壓機的執(zhí)行機構，也是主要運動部件。

目前，制作橫梁和立柱的鑄造材料主要有兩種：GJS-400球墨鑄鐵QT400和G20Mn5鑄鋼ZG20Mn。兩種鑄造材料相比較，G20Mn5鑄鋼的力學性能、拉伸強度、屈服強度和伸長率比較高；GJS-400球墨鑄鐵的疲勞強度和韌性比較高。自由鍛造油壓機的工作頻次從每分鐘十幾次到一百多次，橫梁長時間承受交變應力，在長時間的交變應力下，特別是活動橫梁可能會出現(xiàn)裂紋，而G20Mn5鑄鋼的補焊性能遠遠高于GJS-400球墨鑄鐵，所以國內絕大多數(shù)自由鍛造油壓機的橫梁和立柱均采用鑄鋼材料。

本次事故壓機是某廠63 MN鍛造油壓機活動橫梁，由于操作失誤造成橫梁斷裂，致使整個壓機癱瘓，損失巨大，為了盡可能地減少損失，通過研究決定由我公司負責活動橫梁的修復工作。

1 活動橫梁結構及斷裂情況

1.1 活動橫梁結構

本活動橫梁長8.4 m×寬4.3 m×高3.2 m，重約141 t，如圖2所示。此活動橫梁是鑄焊結構，中間箱體采用厚鋼板焊接成型，材質為Q345B，四周立柱是鑄鋼件，材質ZG35。五大零件均開V形坡口焊接而成。

1.2 活動橫梁斷裂情況

活動橫梁一側立柱從提升缸支撐處到立柱孔上端完全斷裂，如圖3所示。

1—上橫梁 2—活動橫梁 3—立柱 4—拉桿 5—下橫梁

圖2 活動橫梁示意圖

圖3 活動橫梁斷裂照片

表1 活動橫梁修復和重新做方案比較

2 修復方案分析

因為活動橫梁基本完全斷裂，除了外部可見的兩條近10 m的裂口，內部還有兩條近8 m的裂口，焊接修復難度非常大，我們對活動橫梁的修復和重新制作方案做了比較，見表1。

通過表1分析可以看出，在對我公司實力認可、技術方案認可的基礎上，根據(jù)成本和社會效益分析，選擇修復方案。

3 活動橫梁修復工藝

3.1 切割

在鑄梁平臺上，使用千斤頂、手拉葫蘆配合行車沿裂縫切除斷裂部位。

3.2 修刨打磨

多人配合，分兩個作業(yè)面進行坡口打磨，坡口按現(xiàn)場技術指導操作，反面坡口角度大于45°。

3.3 探傷和消缺

對整個活動橫梁進行磁粉檢測，特別是裂紋附近磁粉檢測+超聲檢測，排除事故引起的其他缺陷。如發(fā)現(xiàn)其他裂紋等，確定工藝后挖補消缺。

3.4 組裝

在鑄梁平臺上，使用千斤頂、手拉葫蘆配合行車復位活動橫梁，并焊接拉筋。復位后檢查尺寸，拉筋鋼板厚度大于45 mm。

3.5 堆焊焊接

(2)焊縫位置包括上述所有斷裂處，滑板面堆焊5～10 mm，焊接變形后進行加工修復。

(3)焊前，焊縫坡口及附近50 mm范圍內清除凈油、銹等污物。

(4)采用2～3把烘槍進行焊前預熱，預熱溫度為170℃，待溫度降至150℃時進行焊接。

(5)采用電弧焊打底，CO2氣體保護焊填充的方式進行焊接。

(6)電弧焊采用E5015(J507)?3.2 mm、?4 mm焊條。在使用焊條前，按規(guī)定進行烘焙，烘焙溫度為350℃。烘焙后冷卻到150℃保溫，領取的焊條應放入保溫筒內。

(7)CO2氣體保護焊采用ER50-6 ?1.2 mm實芯焊絲。CO2氣體的純度應大于99.7%，含水率不得大于0.005%。

(9)焊接層間溫度應控制在200～250℃之間。打底焊接時，每層焊縫高度與焊條直徑相當，焊道寬度超過20 mm后進行CO2氣體保護焊。

(10)焊后用烘槍加熱焊縫至200℃進行焊后熱處理，然后采用保溫棉包裹焊縫，緩冷至室溫。

3.6 焊縫無損檢測標準

3.7 遠紅外消應

整體消應，對所有配合面(含梁上柱塞孔、梁下與墊板配合面、立柱內腰帶孔、夾緊缸密封面等)和螺紋孔進行耐火涂層保護或采取更好的保護措施，控制變形在最小范圍內。

3.8 機加

(1)在機床上以未斷裂的三個立柱孔找正，并檢查柱塞、上墊板接觸面、24個滑板面，如發(fā)生變形，需按照圖紙要求進行修復加工，具體方案經(jīng)雙方協(xié)商確定。

(2)在機床上以未斷裂三個立柱孔找正，加工斷裂角8個滑板面、回程缸孔、端面等符圖。

3.9 其他

為了加強斷裂部位焊接后的強度，要求在斷裂處焊接4個拉筋，以達到延長活動橫梁的使用壽命的目的。

圖4 活動橫梁修復后檢測數(shù)據(jù)

圖5 活動橫梁修復后

4 修復結果

活動橫梁修復后檢測數(shù)據(jù)見圖4，修復后照片如圖5。

5 總結

此次活動橫梁斷裂修復共用焊絲約4 t，其中除了裂口的堆焊之外，還包括四個立柱孔上下端面的堆焊，部分熱影響大的螺紋孔的堆焊，其中最重要也是最困難的是大量焊接后的變形控制，主要控制措施有：

(1)焊前嚴格按要求進行預熱，并對螺紋處進行保護。

(2)由于活動橫梁太大，熱處理爐加熱困難，整體加熱對活動橫梁原加工面影響又太大，因此選擇遠紅外毯加熱進行熱處理，并采取適當?shù)谋Ｗo措施，控制斷裂風險在可控范圍內。

(3)即使采取以上兩個措施，仍不可避免，柱塞、上墊板接觸面以及24個滑板面還會存在很小變形，可通過機械加工達到圖紙尺寸精度要求。

通過采取以上三個措施，很好地控制了此活動橫梁斷裂修復過程中的變形，尺寸檢測合格，現(xiàn)場安裝后實際運行效果良好。我公司僅用45天完成了該活動橫梁的修復，投入使用近一年時間里，使用效果良好。