王 晶

(承德石油高等?？茖W校 工業(yè)技術中心，河北 承德 067000)

臂架型斗輪堆取料機四支腿門座架組裝及焊接工藝分析

王 晶

(承德石油高等?？茖W校 工業(yè)技術中心，河北 承德 067000)

門座架是由不等厚鋼板焊接而成的大型構件，且處于斗輪堆取料機體下部，起到行走機構與上面部件的連接作用，同時還起到承受上面部件重力的作用。因此，門座架組裝及焊接質量的好壞直接關系整機的安全性。通過分析某臂架型斗輪堆取料機四支腿門座架結構及使用特點，重點分析討論了該結構在制造過程中的組裝、焊接工藝及關鍵部位的質量控制。分析表明，該工藝可有效地控制結構的焊接變形，保證焊接質量，為門座架的生產(chǎn)制造提供借鑒與參考。

四支腿門座架；組裝工藝；焊接工藝；質量控制

臂架型斗輪堆取料機是礦山、港口、火電廠、焦化廠、水泥廠及冶金行業(yè)等不可缺少的大型關鍵設備[1]，其中門座架是一種大型焊接箱型結構件，主要由環(huán)形箱型梁、支腿組成，呈龍門形狀布置在料場膠帶機的上方，頂部放置一個經(jīng)過機加工的座圈，與轉盤軸承連接，支撐斗輪機回轉機構以上部分，下部通過支腿與行走機構鞍座連接。

門座架處于設備下部，在設備運行過程中不僅承受上方約幾百噸自重及所運送物料的重量，且門座架隨著行走機構車輪在軌道上行走時，焊縫部位不斷承受交變載荷，其主要的失效形式為疲勞破壞(損傷)[2]，進而造成金屬結構裂紋現(xiàn)象，釀成事故，這就要求門座架焊縫具有足夠強度、剛度、韌性，使得該結構在使用壽命期內無變形、開焊、開裂、移位等現(xiàn)象。因此，門座架作為重要的連接及承載鋼結構，確定可行的組裝及焊接工藝及加強質量控制對于臂架型斗輪堆取料機的整機的制造具有重要的工程意義和經(jīng)濟價值。

1 四支腿門座架結構、主關鍵尺寸確定

四支腿門座架是箱型的大型整體式鋼結構件，主體部分為全封閉型環(huán)形箱型梁，在主體箱型梁四周均布四條箱型支腿，三維圖如圖1所示。環(huán)形箱型梁上、下蓋板由內而外焊有兩件長方形筒體圍板，由于該門座架尺寸較大，為了方便內部施焊和提高其剛度和強度，控制焊接變形，在兩件筒體圍板之間焊有20塊人孔隔板，按照一定角度分布。四條箱型支腿通過上下蓋板、腹板、4根圓鋼及4塊隔板與環(huán)形箱型梁連接，內部同樣焊有隔板起加強作用，其中最外側隔板可開人孔，方便內部施焊。

2 焊接方法及焊接坡口的選定

四支腿門座架主體材質為Q345D且焊接接頭形式主要以I型及T型兩種形式為主。I型對接焊縫采用CO2氣體保護焊打底，埋弧自動焊填充和蓋面，T形對接焊縫及角焊縫呈直線形，由于內部空間限制，可多人采用CO2氣體保護焊多層多道焊完成，焊接參數(shù)根據(jù)-20 ℃下合格的焊接工藝評定結果確定。由于門座架上下蓋板、筒體圍板I型對接焊縫及箱體內部部分T型接頭對接焊縫及角焊縫在設備轉動過程中不斷承受交變載荷地作用，焊縫必須開坡口，全部焊透且無缺陷，以保證其能承受箱體本身的自重載荷及外界的應力載荷。

坡口制作時要求坡口表面及兩側30 mm范圍內進行打磨清理，不得有氧化皮、熔渣、油污及水銹，坡口表面用5倍(含5倍)以上放大鏡進行宏觀檢查，不許有裂紋、分層等缺陷[3]，坡口形式及尺寸如圖2 所示。

3 四支腿門座架組裝與焊接

四支腿門座架組裝時，先將上蓋板放置水平胎架上，激光經(jīng)緯儀找平蓋板平面。采用倒裝法，以上蓋板內孔為基準分別劃出內、外筒圍板、隔板裝配位置線，注意隔板裝配位置線盡量與胎架橫檔對應。先點焊固定內筒圍板，以內筒體水平中心線為基準，兩側依次返15°點焊固定16塊隔板，并在此基礎上依次返20°，將另4塊隔板按照此線進行固定。按照裝配位置線組對外圍筒體圍板，保證內外筒體中心一致，同時在上蓋板的四個突出端點焊固定4塊隔板，所有隔板外側加焊可調節(jié)的斜支撐進行固定，保持其垂直度。內、外筒體圍板、內部隔板固定完成后，調整結構整體位置度、垂直度及整體尺寸報檢合格后進行連續(xù)焊接。

門座架組焊難點在于如何控制焊接變形，通過不斷工藝改進及對比，可采取以下方案進行：

1)焊接時總體遵循由內而外、先立后平、從中間向兩側依次對稱焊接、長焊縫分段退步焊的焊接原則，待焊滿1/2后，再清理外側焊根，內外交替焊接，這樣可以防止出現(xiàn)因產(chǎn)生較大變形而無法修復的局面[4]，焊接順序具體參照圖3完成。

2)焊接過程中應采取小電流，多層多道焊完成。對于對稱焊縫，施焊時采用交叉對稱焊接，焊接方向從中間順次向兩端延伸，每段長度約100 mm，滿足焊縫的自由收縮，如果焊縫不對稱，先焊一側，后焊另一側，并采用同樣的工藝參數(shù)，建議把先焊側改為多層多道焊，并降低每層(道)焊接熱輸入，再采用兩面交替施焊順序，以使每側引起的變形最后都得以抵消[5]，這樣有利于環(huán)形箱型梁整體的焊接質量控制，防止或減少構件的扭曲、旁彎等變形。

表1 CO2氣體保護焊焊接參數(shù)

4 質量控制要點

1)環(huán)形箱型梁上、下蓋板為異形件，拼接焊縫不允許在轉角處，且要相互錯開300 mm以上，距彎折處200 mm以上，距隔板100 mm以上。蓋板拼接焊縫需做100%UT探傷檢查達I級要求，加10%RT探傷檢查達Ⅱ級要求。由于蓋板焊接成整圓后無法采用設備整平，故采用不斷翻身的方法控制變形，如果超差，采用火焰加熱并用重物的方法矯正，確保焊后平面度≤2 mm。

2)組焊筒體與上蓋板時，為避免后續(xù)連續(xù)焊產(chǎn)生焊接變形，筒體與上蓋板點焊固定前要在內部加焊十字撐，待整體焊接完成并機械振動去除應力后拆除。

3)支腿腹板與上、下蓋板，環(huán)形箱型梁筒體圍板與上、下蓋板T型接頭對接焊縫及角焊縫要求焊后必須進行100%超聲波探傷，達到I級要求，保證焊縫無開裂現(xiàn)象。

4)四支腿門座架整體組裝后，支腿上蓋板與環(huán)形箱型梁上蓋板焊縫，支腿下蓋板與環(huán)形箱型梁下蓋板及內部隔板、圓鋼對接焊縫，支腿自身轉角處焊縫(見圖4)在設備運行過程中不斷承受交變載荷作用，容易引起應力集中，焊縫很有可能產(chǎn)生疲勞導致開裂，要求整體焊接完成后要對以上焊縫進行100%UT探傷達I級要求，確保焊縫內外無裂紋、銹蝕等現(xiàn)象。

5)環(huán)形箱型梁內部隔板與上、下蓋板、筒體圍板T型對接處角焊縫均要求焊接以增加強度，為方便施焊及排煙，可在上蓋板切割中心對稱人孔。人孔處在兩隔板中間。箱體內部焊接完成后封人孔，可采用在人孔位置內部加襯墊，外部用與人孔尺寸對應的圓板將人孔封閉，上蓋板與圓板焊接處必須開坡口，焊后將焊縫磨平，保證外觀。

5 結論

以臂架型斗輪堆取料機四支腿門座架從構件組裝、焊接工藝過程及制造質量控制要點進行詳細的闡述。通過采用上述工藝，結構整體焊接變形量及焊縫質量較以前得到很大的改善。支腿的中心距既軌距A、B控制在相應尺寸公差范圍內。支腿四塊底板到上蓋板的距離通過檢驗，相互誤差最大為2 mm，特別是上蓋板平面度達到1 mm左右，保證了門座架上部與座圈連接的穩(wěn)定性。

[1] 趙繼俊，張錫清，關吉堯. 斗輪堆取料機門座架有限元分析[J] .哈爾濱電工學院學報，1994，17(4)：375-381.

[2] 廉書生，張鋒鋒，董達善,等.岸橋大車平衡梁疲勞壽命預測[J].計算機輔助工程，2011，20(3)：81-84.

[3] 韓曙光，董戰(zhàn)虎. 13MnNiMoNbR鋼焊接[J].承德石油高等?？茖W校學報，2001，3(2)：12-15.

[4] 李英.C 型轉子式翻車機端環(huán)制造技術分析與探討[J].有色設備，2011(4)：44-47.

[5] 逯宏偉. 挖掘機回轉平臺焊接工藝改進[J].金屬加工(熱加工)，2012(18)：25-26.

AssemblingandWeldingTechnologyofFourLegPortalFrametoWallFrameTypeBucket-WheelStackerReclaimer

WANG Jing

(Industrial Technology Center, Chengde Petroleum College， Chengde067000, Hebei, China)

Portal frame, which is under bucket-wheel stacker reclaimer, is a large frame structure welded in different thickness steels. It can connect walking mechanism with upper units and sustain weight from upper units. So the assembling and welding quality of it will influence the safety of device. In this paper，reasonable assembling, welding technology and method of quality control for main unit in manufacture process to four leg portal frame were summed up according to the features of using and the structure of portal frame in a wall frame type bucket-wheel stacker reclaimer. Analysis has proved that the reasonable welding technology may control effectively the deformation of welding, ensure the quality of welding and can provide experience for the production of other device.

four leg portal frame; assembling technology; welding technology; quality control

2017-05-02

王晶(1978-)，男，內蒙古呼和浩特人，講師，碩士，主要從事焊接結構強度與焊接工藝評定方面的研究，E-mail：wangjing1953@qq.com。

TH237

A

1008-9446(2017)06-0039-05