彭小東

（上海振華重工(集團(tuán))股份有限公司，上海 200125）

如今，主梁是特大型龍門吊設(shè)備的核心工作部件，該部件的結(jié)構(gòu)變形控制成效將會(huì)直接影響設(shè)備的實(shí)用性。因此，深入研究特大型龍門吊主梁焊接變形控制十分必要。在實(shí)踐工作當(dāng)中，相關(guān)工作人員應(yīng)該從實(shí)際出發(fā)，明確特大型龍門吊主梁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和焊接要求，從而為有效開(kāi)展主梁焊接變形控制提供輔助。

1 主梁結(jié)構(gòu)與焊接性概述

特大型龍門吊設(shè)備的實(shí)用性極高，能夠有效提升大型艦船施工質(zhì)效。這種設(shè)備額度核心部件是主梁，設(shè)備中還包含上小車、剛性腿和柔性腿等其他結(jié)構(gòu)件。而特大型龍門吊的主梁結(jié)構(gòu)則主要分為左右腹板、上頂板、中底板、下底板、球扁鋼以及T型支撐梁。這些結(jié)構(gòu)相互連接，共同保障主梁的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。在生產(chǎn)主梁的過(guò)程中，往往需要開(kāi)展上下層分段制作和整體拼裝，所以保證各結(jié)構(gòu)部件的參數(shù)協(xié)調(diào)性與一致性十分重要。

開(kāi)展主梁結(jié)構(gòu)焊接性分析時(shí)，需要重點(diǎn)關(guān)注其箱體分段。特大型龍門吊主梁共有21個(gè)箱體分段，不同龍門吊主梁的箱體分段尺寸和參數(shù)也存在差異，所以焊拼接焊縫坡口也不相同。從施工角度來(lái)看，焊接尺寸與焊接量成正比關(guān)系，尺寸越大工程量越大，且施工環(huán)節(jié)所面對(duì)的變形和收縮壓力也會(huì)隨著焊接尺寸擴(kuò)大而擴(kuò)大。對(duì)于特大型龍門吊主梁箱體而言，冷熱溫度變化均會(huì)造成焊接變形，進(jìn)而影響特大型龍門吊的使用效果。正是這一焊接性特點(diǎn)，才使得控制特大型龍門吊主梁焊接變形成為了設(shè)備管理和施工管理工作的重要內(nèi)容。

2 特大型龍門吊主梁焊接控制變形分類

2.1 腹板變形

在焊接過(guò)程中，若出現(xiàn)特大型龍門吊主梁焊接的橫截面或焊縫過(guò)大，就會(huì)使腹板橫向收縮變形，這種變形就被稱為腹板波浪變形。在特大型龍門吊主梁焊接變形控制環(huán)節(jié)，腹板變形控制十分常見(jiàn)，而這一結(jié)構(gòu)經(jīng)常出現(xiàn)變形的根本原因是，腹板是由不同的板材拼接而成的，且焊接坡口為雙面、單面輪流交換的形式，所以容易出現(xiàn)變形。為避免影響特大型龍門吊主梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和設(shè)備使用成效，相關(guān)工作人員應(yīng)該重視腹板的波浪變形問(wèn)題。

2.2 主梁箱體變形

特大型龍門吊的主梁箱體常常出現(xiàn)彎曲變形，這種變形會(huì)嚴(yán)重干擾后期修正和矯正工作質(zhì)效，對(duì)施工質(zhì)量控制有著極為嚴(yán)重的影響。主梁箱體以分片組裝工藝制造，所以會(huì)形成偏離中性面焊接和不對(duì)稱焊接，進(jìn)而引發(fā)結(jié)構(gòu)的彎曲變形。若是主梁箱體的尺寸出現(xiàn)偏差，則出現(xiàn)彎曲變形的幾率會(huì)大幅上升，且產(chǎn)生的不良影響將無(wú)法預(yù)估。為避免出現(xiàn)這種變形，相關(guān)工作人員應(yīng)以正面45°或反面55°坡口的標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展焊接工作，還應(yīng)基于反變形法開(kāi)展腹板拼接。

2.3 T型接頭變形

T型接頭也是特大型龍門吊主梁結(jié)構(gòu)中的重要組成部分，該部分的變形問(wèn)題主要表現(xiàn)為局部翹曲。焊接特大型龍門吊主梁箱體的T型梁和腹板時(shí)，若出現(xiàn)角焊縫受熱不均問(wèn)題，就會(huì)引發(fā)局部過(guò)熱和翹曲變形。這種變形情況產(chǎn)生條件比較固定，出現(xiàn)的幾率相對(duì)較小，所以變形控制難度也相對(duì)較低。

3 主梁焊接變形工藝控制節(jié)點(diǎn)

特大型龍門吊主梁屬于大箱體結(jié)構(gòu)，所以焊接難度大、技術(shù)要求高。但特大型龍門吊主梁變形控制事關(guān)工程質(zhì)量，必須得到施工單位的重視，也必須找到正確的時(shí)間路徑。為此，相關(guān)工作人員需要強(qiáng)化特大型龍門吊主梁焊接變形工藝控制的節(jié)點(diǎn)把控，為切實(shí)提高焊接變形控制成效奠定基礎(chǔ)。

3.1 預(yù)留收縮量

焊接收縮量與鑄件材質(zhì)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有關(guān)，合理控制和計(jì)算焊接收縮量并做好收縮量預(yù)留實(shí)現(xiàn)特大型龍門吊主梁箱體焊接變形工藝控制的主要方法。在這一環(huán)節(jié)，施工人員必須科學(xué)開(kāi)展施工主梁箱體分段的參數(shù)設(shè)計(jì)，明確分段拱度數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)圖，進(jìn)而確定主梁分段箱體的翼板和腹板下料尺寸。此時(shí)，應(yīng)充分考慮主梁箱體的上下翼板，為有效預(yù)估焊接收縮量做好充足準(zhǔn)備。計(jì)算預(yù)留焊接收縮量時(shí)，施工人員應(yīng)考慮材料特質(zhì)并從多角度出發(fā)，保證焊接收縮量預(yù)留的全面性。比如，從寬度和長(zhǎng)度方面著手計(jì)算焊接收縮量，保證橫縱方向均有焊接收縮量預(yù)留，有效開(kāi)展修割調(diào)整奠定基礎(chǔ)。

3.2 優(yōu)選焊接方法與順序

焊接方法與焊接順序不合理，也是特大型龍門吊主梁箱體焊接變形的主要原因。因此，在開(kāi)展特大型龍門吊主梁焊接變形工藝控制時(shí)，相關(guān)工作人員基于實(shí)際需要科學(xué)選定焊接方法與順序。

從焊接方法優(yōu)選角度來(lái)看，相關(guān)工作人員必須明確特大型龍門吊主梁分段箱體和結(jié)構(gòu)部件的焊接需求差異性，進(jìn)而有針對(duì)性地選用焊接方法，保障焊接有效性。比如，基于結(jié)構(gòu)自由狀態(tài)，相關(guān)工作人員可選用埋弧焊方式拼接腹板，從而有效釋放和降低焊接殘余應(yīng)力，規(guī)避大幅度變形風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，面對(duì)擁有特殊結(jié)構(gòu)特點(diǎn)或焊接要求的主梁部件，相關(guān)工作人員也需要靈活選用焊接方法。比如，基于二氧氣體保護(hù)焊接方式，開(kāi)展T型梁、球扁鋼和腹板焊接，為減少焊接線能量輸入提供輔助?？傊?，在選用焊接方法時(shí)，相關(guān)工作人員需要重點(diǎn)關(guān)注易變形結(jié)構(gòu)和特大型龍門吊主體箱梁的特殊焊接需求，以保障焊接質(zhì)量、提升焊接效率和有效控制焊接變形為根本目的優(yōu)選焊接方法。

從焊接順序優(yōu)選的角度來(lái)看，相關(guān)工作人員應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注腹板拼接的裝配式施工有效性。特大型龍門吊主梁腹板需要通過(guò)裝配焊接的方式組合而成，所以在拼接過(guò)程中理順工序、明確要點(diǎn)十分必要。比如，基于拼版、裝配球扁鋼、裝配T型梁的順序裝配焊接特大型龍門吊主梁腹板可以有效提高主梁變形控制有效性。焊接時(shí)，還應(yīng)該著重關(guān)心角焊縫處理問(wèn)題，應(yīng)確定腹板和T型梁的相交與相互間角焊縫焊接順序。比如，先焊接二者的相互間角焊縫，再焊接二者的相交角焊縫，最后焊接T型梁間的相交上翼板坡口角焊縫。為有效控制特大型龍門吊主梁焊接變形，相關(guān)工作人員應(yīng)合理選用主梁拱度形式，從而降低T型接頭和腹板變形風(fēng)險(xiǎn)。比如，基于以直代拱形式設(shè)計(jì)主梁拱度，保證腹板與T型板的完整連接、降低腹板變形可能性，進(jìn)而從根源解決主梁焊接控制變形問(wèn)題，延長(zhǎng)特大型龍門吊設(shè)備的使用年限。

3.3 優(yōu)化參數(shù)設(shè)計(jì)

特大型龍門吊主梁變形工藝控制環(huán)節(jié)，最為重要的參數(shù)設(shè)計(jì)就是焊接坡口尺寸設(shè)計(jì)。在此環(huán)節(jié)，相關(guān)工作人員必須保證設(shè)計(jì)的精確性，從而為提高變形控制有效性奠定基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)時(shí)，需深入研究焊接坡口差異，并且基于實(shí)際要求合理設(shè)計(jì)坡口尺寸。以特大型龍門吊主梁腹板拼裝焊接為例，若腹板較厚則可選用K型坡口焊接并將間隙焊縫控制設(shè)定為2mm；在此基礎(chǔ)之上，頂板和底板的焊接坡口應(yīng)采取正面45°和反面55°形式，以便于降低熱輸入量，減少焊接變形幾率。

3.4 動(dòng)態(tài)化調(diào)整變形

特大型龍門吊主梁焊接變形影響因素眾多，無(wú)論是焊接參數(shù)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、焊接材料屬性，還是坡口尺寸、焊接方法順序和環(huán)境溫度，都會(huì)容易引發(fā)變形。所以，為有效開(kāi)展特大型龍門吊主梁焊接變形控制，必須基于動(dòng)態(tài)化眼光完成變形調(diào)整。這樣一來(lái)，相關(guān)工作人員就能對(duì)眾多不確定性因素進(jìn)行綜合考量，理清焊接收縮變形規(guī)律，從而制定科學(xué)調(diào)整方案。比如，基于特大型龍門吊主梁橫縱向動(dòng)態(tài)化監(jiān)控結(jié)果，靈活調(diào)整焊接參與進(jìn)度，依托于將要產(chǎn)生的變形抵制已有變形，進(jìn)而保證特大型龍門吊主梁控制變形符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。為切實(shí)達(dá)到這一目標(biāo)，施工單位需要選用經(jīng)驗(yàn)豐富、技術(shù)嫻熟的焊接技術(shù)人員進(jìn)入生產(chǎn)一線，為特大型龍門吊主梁焊接變形控制工作的有效開(kāi)展提供關(guān)鍵性指導(dǎo)。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，在特大型龍門吊制造環(huán)節(jié)，做好主梁焊接變形控制有助于提高生產(chǎn)質(zhì)量。在實(shí)踐工作當(dāng)中，特大型龍門吊主梁的焊接變形主要有腹板、主梁箱體和T型接頭變形三種類型。在應(yīng)用變形控制工藝時(shí)，相關(guān)工作人員不僅要從實(shí)際情況出發(fā)，更需要加強(qiáng)收縮量預(yù)留、焊接方法選定、參數(shù)設(shè)計(jì)和變形動(dòng)態(tài)化調(diào)整等節(jié)點(diǎn)控制。