代浩秋

(二重(德陽(yáng))重型裝備有限公司，四川618000)

鍛造油壓機(jī)組合式機(jī)架采用預(yù)應(yīng)力拉桿結(jié)構(gòu)，如圖1?；顒?dòng)橫梁是壓機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，也是主要運(yùn)動(dòng)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(xué)性能、拉伸強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率比較高；GJS-400球墨鑄鐵的疲勞強(qiáng)度和韌性比較高。自由鍛造油壓機(jī)的工作頻次從每分鐘十幾次到一百多次，橫梁長(zhǎng)時(shí)間承受交變應(yīng)力，在長(zhǎng)時(shí)間的交變應(yīng)力下，特別是活動(dòng)橫梁可能會(huì)出現(xiàn)裂紋，而G20Mn5鑄鋼的補(bǔ)焊性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于GJS-400球墨鑄鐵，所以國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)自由鍛造油壓機(jī)的橫梁和立柱均采用鑄鋼材料。

本次事故壓機(jī)是某廠63 MN鍛造油壓機(jī)活動(dòng)橫梁，由于操作失誤造成橫梁斷裂，致使整個(gè)壓機(jī)癱瘓，損失巨大，為了盡可能地減少損失，通過(guò)研究決定由我公司負(fù)責(zé)活動(dòng)橫梁的修復(fù)工作。

1 活動(dòng)橫梁結(jié)構(gòu)及斷裂情況

1.1 活動(dòng)橫梁結(jié)構(gòu)

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

1.2 活動(dòng)橫梁斷裂情況

活動(dòng)橫梁一側(cè)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(dòng)橫梁 3—立柱 4—拉桿 5—下橫梁

圖2 活動(dòng)橫梁示意圖

圖3 活動(dòng)橫梁斷裂照片

表1 活動(dòng)橫梁修復(fù)和重新做方案比較

2 修復(fù)方案分析

因?yàn)榛顒?dòng)橫梁基本完全斷裂，除了外部可見的兩條近10 m的裂口，內(nèi)部還有兩條近8 m的裂口，焊接修復(fù)難度非常大，我們對(duì)活動(dòng)橫梁的修復(fù)和重新制作方案做了比較，見表1。

通過(guò)表1分析可以看出，在對(duì)我公司實(shí)力認(rèn)可、技術(shù)方案認(rèn)可的基礎(chǔ)上，根據(jù)成本和社會(huì)效益分析，選擇修復(fù)方案。

3 活動(dòng)橫梁修復(fù)工藝

3.1 切割

在鑄梁平臺(tái)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(gè)作業(yè)面進(jìn)行坡口打磨，坡口按現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)指導(dǎo)操作，反面坡口角度大于45°。

3.3 探傷和消缺

對(duì)整個(gè)活動(dòng)橫梁進(jìn)行磁粉檢測(cè)，特別是裂紋附近磁粉檢測(cè)+超聲檢測(cè)，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(bǔ)消缺。

3.4 組裝

在鑄梁平臺(tái)上，使用千斤頂、手拉葫蘆配合行車復(fù)位活動(dòng)橫梁，并焊接拉筋。復(fù)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(jìn)行加工修復(fù)。

(3)焊前，焊縫坡口及附近50 mm范圍內(nèi)清除凈油、銹等污物。

(4)采用2～3把烘槍進(jìn)行焊前預(yù)熱，預(yù)熱溫度為170℃，待溫度降至150℃時(shí)進(jìn)行焊接。

(5)采用電弧焊打底，CO2氣體保護(hù)焊填充的方式進(jìn)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(jìn)行烘焙，烘焙溫度為350℃。烘焙后冷卻到150℃保溫，領(lǐng)取的焊條應(yīng)放入保溫筒內(nèi)。

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

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

(10)焊后用烘槍加熱焊縫至200℃進(jìn)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(wú)損檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

3.7 遠(yuǎn)紅外消應(yīng)

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

3.8 機(jī)加

(1)在機(jī)床上以未斷裂的三個(gè)立柱孔找正，并檢查柱塞、上墊板接觸面、24個(gè)滑板面，如發(fā)生變形，需按照?qǐng)D紙要求進(jìn)行修復(fù)加工，具體方案經(jīng)雙方協(xié)商確定。

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

3.9 其他

為了加強(qiáng)斷裂部位焊接后的強(qiáng)度，要求在斷裂處焊接4個(gè)拉筋，以達(dá)到延長(zhǎng)活動(dòng)橫梁的使用壽命的目的。

圖4 活動(dòng)橫梁修復(fù)后檢測(cè)數(shù)據(jù)

圖5 活動(dòng)橫梁修復(fù)后

4 修復(fù)結(jié)果

活動(dòng)橫梁修復(fù)后檢測(cè)數(shù)據(jù)見圖4，修復(fù)后照片如圖5。

5 總結(jié)

此次活動(dòng)橫梁斷裂修復(fù)共用焊絲約4 t，其中除了裂口的堆焊之外，還包括四個(gè)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(yán)格按要求進(jìn)行預(yù)熱，并對(duì)螺紋處進(jìn)行保護(hù)。

(2)由于活動(dòng)橫梁太大，熱處理爐加熱困難，整體加熱對(duì)活動(dòng)橫梁原加工面影響又太大，因此選擇遠(yuǎn)紅外毯加熱進(jìn)行熱處理，并采取適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施，控制斷裂風(fēng)險(xiǎn)在可控范圍內(nèi)。

(3)即使采取以上兩個(gè)措施，仍不可避免，柱塞、上墊板接觸面以及24個(gè)滑板面還會(huì)存在很小變形，可通過(guò)機(jī)械加工達(dá)到圖紙尺寸精度要求。

通過(guò)采取以上三個(gè)措施，很好地控制了此活動(dòng)橫梁斷裂修復(fù)過(guò)程中的變形，尺寸檢測(cè)合格，現(xiàn)場(chǎng)安裝后實(shí)際運(yùn)行效果良好。我公司僅用45天完成了該活動(dòng)橫梁的修復(fù)，投入使用近一年時(shí)間里，使用效果良好。