彭成輝 萬傳芳

1. 概述

隨著房地產(chǎn)市場的不斷發(fā)展，建筑施工對塔式起重機(jī)的需求越來越多，作為塔式起重機(jī)“身軀”的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)（見圖1）也水漲船高。中小噸位塔式起重機(jī)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)是由管材拼焊而成的珩架結(jié)構(gòu)，塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)斜腹桿俗稱“八大金剛”，由于承受著彎矩、扭矩、軸力、水平力等作用，所以斜腹桿與主弦桿之間連接焊縫歸為重要焊縫。本文對如何降低標(biāo)準(zhǔn)節(jié)斜腹桿焊縫開裂問題進(jìn)行了匯總分析。

2013年某公司全年外部質(zhì)量反饋統(tǒng)計標(biāo)準(zhǔn)節(jié)斜腹桿出現(xiàn)焊縫開裂問題共67起，占整體標(biāo)準(zhǔn)節(jié)質(zhì)量問題65%。根據(jù)試驗數(shù)據(jù)分析，焊縫未熔合是導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)節(jié)斜腹桿開裂的主要因素，而焊接參數(shù)、起弧收弧點及焊接設(shè)備等都是導(dǎo)致焊接質(zhì)量問題的關(guān)鍵。

2. 問題分析

圖1

（1）主弦桿與斜腹桿的焊接 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)斜腹桿采用焊接設(shè)備：KR500手工CO2氣體保護(hù)焊機(jī)、焊絲：ER50—6、φ1.2mm、焊接電流280～300A、電弧電壓30～32V、氣體流量20～25L/min，保護(hù)氣體: 富氬氣。

焊前采用用砂紙、角磨機(jī)清理清除焊縫及其周圍20～30mm內(nèi)鐵銹、水份及油等污物。焊工應(yīng)持有焊工合格證并通過培訓(xùn)后達(dá)到中級以上水平。

設(shè)計焊腳高度為5mm，現(xiàn)場對標(biāo)準(zhǔn)節(jié)開裂焊縫焊腳高度進(jìn)行測量，其高度為6～8mm，滿足了設(shè)計要求（見圖2）。

（2）斜腹桿起弧收弧點進(jìn)行 在對斜腹桿進(jìn)行施焊時，起弧收弧點尤為重要。根據(jù)相關(guān)工藝規(guī)程，斜腹桿與主弦桿焊縫起弧收弧點要越過方管拐角處，通過現(xiàn)場勘測，滿足設(shè)計要求（見圖3）。

（3）斜腹桿焊縫熔透性 根據(jù)大量歷史數(shù)據(jù)顯示，焊縫開裂一般發(fā)生在斜腹桿銳角點，通過對斜腹桿焊縫開裂進(jìn)行取樣（見圖4），切片進(jìn)行磁粉探傷，發(fā)現(xiàn)有4～7mm未焊透，判定此重要焊縫不合格。所以初步判定為斜腹桿焊縫開裂是最大原因之一，針對此問題進(jìn)行試驗。

首先，對斜腹桿不開坡口及開坡口兩種情況下內(nèi)部熔合情況進(jìn)行試驗（見圖5、圖6）。

試驗結(jié)果：未開坡口的磁粉探傷內(nèi)部熔合處有4～5mm未焊透，且偏焊嚴(yán)重(見圖7)。開坡口：磁粉探傷內(nèi)部熔合處有1mm未熔透，偏焊一般（見圖8）。

通過試驗證明，未開坡口的斜腹桿根部未熔合情況更嚴(yán)重，且無論使用何焊接方法都容易造成偏焊且影響整個斜腹桿焊縫強(qiáng)度，包括應(yīng)力集中帶來的疲勞強(qiáng)度。開坡口的42°、無鈍邊的熔合性比較好 ，能達(dá)到工藝要求。

3. 結(jié)語

以上是對塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)斜腹桿焊縫開裂成因進(jìn)行了一些試驗分析，并提出了相應(yīng)的結(jié)論，為后續(xù)外部質(zhì)量反饋標(biāo)準(zhǔn)節(jié)腹桿開裂分析提供了有力的證據(jù)，同時也為分析其他系列產(chǎn)品提高了很好的參考作用。后期我們會對腹桿倒角模具進(jìn)行設(shè)計，提高腹桿倒角效率。

圖2

圖3

圖4

圖5 未開坡口

圖6 開坡口42°，無鈍邊

圖7 未開坡口

圖8 開坡口

[1]張文獻(xiàn).金屬熔焊原理及工藝[M].北京：機(jī)械工藝出版社，1981.

[2]徐志剛，等.發(fā)動機(jī)加工燃油總管固定耳座焊縫開裂分析[J].失效分析與預(yù)防，2006，8（3）：30-32.

[3]劉尚慈.金屬斷裂與失效分析[M].北京：水利電力出版社， 1992.