彭成輝 萬傳芳

下支座是塔式起重機(jī)受力關(guān)鍵的零部件，其焊接質(zhì)量的好壞直接影響到塔機(jī)整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，一旦出現(xiàn)焊縫開裂，將存在很大的安全隱患。

塔機(jī)回轉(zhuǎn)部分主要由下支座、回轉(zhuǎn)支承、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)及上支座等零部件組成。安裝形式為下支座下部與塔身及爬升架相連接，下支座上部與回轉(zhuǎn)支承相連接。常見的中小型塔機(jī)的下支座一般由上面板、圍筒、下面板、主弦及若干筋板焊接而成，構(gòu)成簡(jiǎn)易箱形結(jié)構(gòu)。

經(jīng)過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)勘察和分析, 下支座裂紋產(chǎn)生位置，取決于塔機(jī)與建筑物和建筑材料的相對(duì)位置,大多產(chǎn)生于建筑物及攪拌機(jī)位置的反方向部位。

以上所述下支座裂縫產(chǎn)生位置在塔機(jī)工作時(shí)常處于受拉力作用狀態(tài)，產(chǎn)生破壞的趨勢(shì)較其他位置要大得多。從裂紋擴(kuò)展路徑還可看出，其裂紋源位于上蓋板、外筋板、圍筒三個(gè)零件相焊的拐角處（見圖1）。

以下針對(duì)開裂現(xiàn)象進(jìn)行原因分析，并提出改進(jìn)措施。

1. 坡口表面質(zhì)量

通過外筋板坡口表面溝痕較多，焊前未打磨平整進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果顯示焊接過程的電弧不穩(wěn)，極易形成不熔合或孔洞缺陷（試驗(yàn)結(jié)果見圖2），如果是火焰切割的坡口則還可能形成夾渣等缺陷。

解決方案及預(yù)防措施：經(jīng)分析，表面坡口質(zhì)量直接影響焊縫的質(zhì)量，故需在控制文件中明確坡口溝痕的范圍，并對(duì)坡口表面及施焊表面20mm區(qū)域內(nèi)砂輪打磨，金屬表面無油污、氧化物、鐵銹，直至呈現(xiàn)金屬光澤。

2. 坡口鈍邊過大

模擬焊接坡口鈍邊P=4~6mm時(shí)，與坡口P=0作比較，結(jié)果同等焊接條件下，P=0時(shí)根部全熔透，P=4~6mm根部4mm未熔合（見圖3）。

圖1

圖2

圖3

圖4

解決方案及預(yù)防措施：將坡口的下料方式改為火焰切割下料，并在控制文件中設(shè)定鈍邊的尺寸為2mm以下。

3. 焊接參數(shù)

打底分別使用220A與280A的電流，小電流打底熔透性較好（見圖4），但有間隙（大于2mm）時(shí)不能用大電流打底焊接，否則極易在根部形成應(yīng)力裂紋（見圖4）。

解決方案及預(yù)防措施：在控制文件中明確打底焊的電流值，并通過對(duì)焊接設(shè)備進(jìn)行焊接限流將電流控制在280A以內(nèi)。

4. 引弧、收弧

在拐角處引弧或收弧與越過拐角處焊接作對(duì)比，在拐角處引弧或收弧或都在拐角處定位焊，其熔透性都較差（見圖5）。

解決方案及預(yù)防措施：細(xì)化工藝，在控制文件中明確越過拐角處引弧或收弧，確保其熔透性良好。

5. 焊接順序

焊接順序遵循：先里后外，先主后次，先焊焊接量大或收縮量大的，再焊焊接量小的。 圖6、圖7為“改進(jìn)前后焊接順序”相比較：有利于主焊縫自由收縮釋放部分焊接應(yīng)力，減小焊接殘余應(yīng)力。針對(duì)下支座而言，應(yīng)將圍桶圓周焊縫先焊完，且避免在相交點(diǎn)接頭。以上對(duì)下支座筋板焊縫開裂原因進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)的解決方案和預(yù)防措施，為的是與同行們進(jìn)行探討和交流，后期還會(huì)對(duì)外筋板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，以減少焊縫的應(yīng)力集中。

圖5

圖6

圖7

[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]李陽(yáng)庚，李野荒. 轉(zhuǎn)子支架焊接裂紋及處理[J]. 水電站機(jī)電技術(shù)，2001（1）：53-54.