宋春東，徐麗麗

（1.神華北電勝利能源有限公司，內(nèi)蒙古錫林浩特 026000；2.錫林郭勒職業(yè)學(xué)院，內(nèi)蒙古錫林浩特 026000）

0 引言

大型礦用自卸卡車（圖1）在運(yùn)行中會(huì)因?yàn)楹奢d壓力的影響而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)不同程度的開(kāi)裂，如不能及時(shí)對(duì)其加以處理，將會(huì)破壞卡車運(yùn)轉(zhuǎn)安全，引發(fā)安全事故?；诖耍瑧?yīng)根據(jù)卡車實(shí)際情況，制定科學(xué)有效的修復(fù)方案，選擇合理的修復(fù)技術(shù)，維護(hù)大型自卸卡車的安全運(yùn)行，提高開(kāi)采作業(yè)質(zhì)量。

大型礦用自卸卡車又稱為礦山自卸車，屬于非公路自卸車的一種，多被應(yīng)用在露天開(kāi)采運(yùn)輸作業(yè)中。礦山自卸車在實(shí)際使用過(guò)程中，會(huì)因載重的增加或路況等不良因素的影響，處于長(zhǎng)時(shí)間疲勞作業(yè)狀態(tài)，進(jìn)而使卡車結(jié)構(gòu)及構(gòu)件出現(xiàn)不規(guī)則開(kāi)裂，不利于卡車正常使用。為此，本文根據(jù)部分卡車支架處大梁存在的裂縫問(wèn)題，結(jié)合以往經(jīng)驗(yàn)及資料，分析開(kāi)裂產(chǎn)生原因，制定科學(xué)合理的解決措施，確保礦山自卸車安全運(yùn)轉(zhuǎn)。

圖1 大型礦用自卸卡車

1 礦山自卸車主梁開(kāi)裂問(wèn)題

首先，礦山自卸車在裝卸及運(yùn)輸途中，會(huì)受到材料重力作用的影響對(duì)卡車結(jié)構(gòu)件帶來(lái)一定沖擊力。在沖擊力作用下，卡車主梁及焊縫位置會(huì)出現(xiàn)不同程度的開(kāi)裂，威脅構(gòu)件使用安全。

其次，礦山自卸車在材料運(yùn)輸過(guò)程中，會(huì)因路況不同，導(dǎo)致卡車結(jié)構(gòu)各部位承載的荷載發(fā)生變化，在排出前后懸掛的緩釋力后，剩余荷載會(huì)對(duì)卡車結(jié)構(gòu)及構(gòu)件帶來(lái)?yè)p傷，增加切應(yīng)力系數(shù)值，進(jìn)而出現(xiàn)問(wèn)題。

最后，除上述兩種應(yīng)力荷載的影響外，還存在其他荷載的應(yīng)用。例如，在礦山自卸車加速或轉(zhuǎn)彎過(guò)程中，主梁荷載會(huì)發(fā)生不同程度的變化。再加上離心力荷載的作用，卡車結(jié)構(gòu)及其構(gòu)建承受的壓力會(huì)出現(xiàn)一定波動(dòng)，進(jìn)而使卡車主梁梁體腹板或翼板邊緣位置因過(guò)度疲勞而出現(xiàn)斷裂問(wèn)題。隨著載荷應(yīng)力不斷周期性的重復(fù)作用于主梁，長(zhǎng)此以往，裂紋會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大，影響主梁使用。

2 主梁在疲勞應(yīng)力影響下產(chǎn)生裂縫的修復(fù)工藝

2.1 前期準(zhǔn)備

需嚴(yán)格檢查修復(fù)中使用的材料，盡可能選擇直徑較小的材料實(shí)施焊接處理；對(duì)焊接完成后存在的應(yīng)力問(wèn)題，制定科學(xué)的處理方案，降低應(yīng)力影響；修復(fù)作業(yè)前采用密度能量較大的焊接方式開(kāi)展焊接作業(yè)；結(jié)合實(shí)際情況選擇焊接方式，按照規(guī)定流程逐層開(kāi)展焊接工作，降低橫向擺動(dòng)帶來(lái)的不良影響；焊接作業(yè)開(kāi)展前做好前期預(yù)熱作業(yè)，對(duì)溫度變化系數(shù)、熱輸入系數(shù)予以科學(xué)管控，增強(qiáng)參數(shù)值的準(zhǔn)確性。

2.2 焊接工藝技術(shù)及要求

（1）焊接前預(yù)熱處理。預(yù)熱溫度要控制在100～150 ℃，預(yù)熱范圍要確保不小于焊縫兩側(cè)板厚度的3 倍，約在100 mm 以上；開(kāi)展焊接現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)速的科學(xué)管控，將風(fēng)速控制在6 m/s 左右，如果超過(guò)這一要求，要做好相應(yīng)的防風(fēng)處理；在焊接作業(yè)開(kāi)展前，應(yīng)及時(shí)清除焊接位置兩側(cè)20～30 mm 內(nèi)存在的污染物，例如，鐵銹、水分、油污等。如果在清理過(guò)程中發(fā)現(xiàn)存在氧化物，則可利用機(jī)械打磨、鋼絲刷等加以剔除。

（2）第一層焊接作業(yè)。選用的焊條直徑要控制在Φ3.2 mm左右。以多層多道焊的方式為主，焊接時(shí)電流的選擇需結(jié)合焊接形式加以確定。在平焊過(guò)程中，電流控制在110～120 A；在向上立焊時(shí)，電流控制在100～110 A 左右。

（3）填充層焊接。填充層焊接也可采用多層多道焊接方式。在電流控制上，要較第一層焊接作業(yè)的電流強(qiáng)一些，及時(shí)處理第一層焊接中存在的問(wèn)題，降低夾渣、氣孔等問(wèn)題對(duì)焊接作業(yè)的影響。

（4）蓋面層焊接。焊接中應(yīng)對(duì)焊條角度及兩側(cè)停留時(shí)間進(jìn)行嚴(yán)格把控，保證坡口棱邊的融化效果，做好焊縫位置的圓滑過(guò)渡，避免產(chǎn)生咬邊問(wèn)題。

針對(duì)焊接完成的每道焊縫，都需要對(duì)其實(shí)施科學(xué)處理，降低熔渣影響。焊接中，焊條的起弧收尾與接頭位置嚴(yán)禁設(shè)置在焊道的拐角位置上，保證每層焊道接頭位置間錯(cuò)開(kāi)50～100 mm。

焊接中的除渣作業(yè)，除打底焊和蓋面焊以外，其余地方均需采用錘擊振動(dòng)的方式處理。焊接完成后，利用角向磨光機(jī)對(duì)焊道表面實(shí)施打磨處理，做好母材圓滑過(guò)渡及防腐處理作業(yè)。每層焊層的溫度控制應(yīng)在100～200 ℃，不得低于預(yù)熱溫度。當(dāng)環(huán)境溫度在0 ℃及以下時(shí)，焊接時(shí)需要做好保溫作業(yè)，確保焊接質(zhì)量。

2.3 焊接方法、材料及工藝參數(shù)

（1）焊接方法。通常情況下，礦山自卸車主梁結(jié)構(gòu)采用2種焊接方法：一是能量密度大的熔化極氣體保護(hù)焊，二是手動(dòng)電弧焊。

（2）焊接材料。焊條一般選用E7018-1、E8018-C1、E8018-C3 等3 種，且在焊接作業(yè)開(kāi)始前，要對(duì)焊條材料予以烘焙，烘焙溫度控制在350～400 ℃，烘焙時(shí)間控制在1～2 h，保溫1 h。

（3）焊接設(shè)備。以DC-600 型焊機(jī)為主。

（4）焊接參數(shù)。焊接極性以直流反接為主；焊條直徑控制在Φ3.2 mm 左右，焊弧電壓以短弧焊接為主，以確保焊縫外形尺寸與規(guī)定要求相符，確保焊件焊透。在采用多層多道焊接方式時(shí)，側(cè)板內(nèi)部層數(shù)控制在2～4 層，外部2 層；仰板內(nèi)部4～5 層，外部3 層。每層厚度控制在4～5 mm。應(yīng)在保證焊縫尺寸及質(zhì)量的前提下靈活掌握焊接速度。

2.4 操作流程

先將車體主梁開(kāi)裂位置的內(nèi)外側(cè)予以明確標(biāo)記，將需要焊接部位的油管、線束及相關(guān)關(guān)聯(lián)部件進(jìn)行拆除；對(duì)車體主梁開(kāi)裂側(cè)的發(fā)動(dòng)機(jī)副梁部位做好支撐處理，降低發(fā)動(dòng)機(jī)支架的壓力承載，提高副梁質(zhì)量；在發(fā)動(dòng)機(jī)支架部位予以準(zhǔn)確標(biāo)記。之后利用碳弧氣沿著原本焊接部位，仔細(xì)將發(fā)動(dòng)機(jī)支架實(shí)行切割刨開(kāi)，在切割過(guò)程中確保支架與車體母體的質(zhì)量，防止出現(xiàn)破損問(wèn)題，增大支架循環(huán)利用率。

在大量開(kāi)裂部位對(duì)面位置上開(kāi)設(shè)窗口，并將拆卸下來(lái)的鋼板予以科學(xué)保存，便于在裂縫焊接完成且關(guān)閉窗口后，鋼板重復(fù)使用。窗口的大小一般設(shè)置成254 mm 左右的正方形，且對(duì)四角做好圓滑處理，避免四角應(yīng)力不集中引發(fā)各類問(wèn)題。在窗口開(kāi)設(shè)中，一般要以錯(cuò)開(kāi)裂紋的方式為主，避免窗口與裂紋的吻合性，錯(cuò)開(kāi)尺寸需控制在100～200 mm，以免應(yīng)力集中、擴(kuò)大開(kāi)裂問(wèn)題。

另外，在窗口內(nèi)部需沿著裂紋位置設(shè)置V 形坡口，坡口平焊部位的深度控制在約3/4 板厚，立焊部位的深度控制在1/2板厚。氣刨完成后，利用角磨機(jī)對(duì)其實(shí)施打磨處理，以加強(qiáng)窗口的光滑性。在裂縫處理完成且質(zhì)量檢查合格后，實(shí)施預(yù)熱焊接處理。焊接過(guò)程中要對(duì)焊接起始動(dòng)作實(shí)行管控，禁止在拐角位置焊接，焊接完成后做好圓滑過(guò)渡，并注意把控層間溫度。

立面裂紋的焊接應(yīng)先以窗口外側(cè)為主，沿著外側(cè)開(kāi)裂為主實(shí)施刨開(kāi)作業(yè)，清除干凈產(chǎn)生的殘?jiān)?。裂縫修復(fù)完成后，打磨并噴涂色探傷劑，檢測(cè)裂紋修復(fù)效果。確定合格后，展開(kāi)預(yù)熱處理。焊接時(shí)設(shè)置焊接仰板。

焊接完成后，利用磨光機(jī)對(duì)所有焊接部位的表面位置實(shí)施打磨處理，打磨過(guò)后焊縫需保持與母材相平，且在打磨完成后利用著色探傷劑對(duì)焊縫位置進(jìn)行檢查，保證處理效果。

窗口關(guān)閉，先將開(kāi)窗過(guò)程中取下的鋼板打磨成45°坡口，清除干凈焊接部位的油漆，開(kāi)始焊接作業(yè)。焊接過(guò)程中，先對(duì)板材予以固定，從固定點(diǎn)另一端開(kāi)始起焊，焊接完成后開(kāi)展保溫處理，注重焊接質(zhì)量。需要注意的是，焊接起始動(dòng)作及更換焊條時(shí)，嚴(yán)禁在焊縫拐角處作業(yè)。工作人員需開(kāi)展主發(fā)動(dòng)機(jī)支架的焊接修復(fù)且做好打磨工作，確保重裝作業(yè)質(zhì)量。

再者，開(kāi)展主發(fā)動(dòng)機(jī)支架的重新安裝作業(yè)，嚴(yán)格按照相關(guān)要求實(shí)行組裝，確保組裝完成后，標(biāo)記位置的吻合性，避免再次出現(xiàn)開(kāi)裂問(wèn)題。安裝完成后利用焊接工藝焊接發(fā)動(dòng)機(jī)支架，且在焊接過(guò)程中對(duì)焊接接頭位置予以控制，避免出現(xiàn)咬邊、氣孔及夾渣等問(wèn)題。另外，做好防腐處理，優(yōu)化卡車構(gòu)件的連接性能，強(qiáng)化卡車運(yùn)行效果。

3 結(jié)語(yǔ)

介紹大型礦用自卸卡車主梁焊接修復(fù)工藝，希望對(duì)從業(yè)人員有所幫助，有效提升大型礦用自卸卡車開(kāi)裂問(wèn)題的處理效果，改進(jìn)礦山開(kāi)采作業(yè)質(zhì)量。