蘇二龍 莘建平 郝延恒 商仕金

摘?要：鑄造起重機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，因制造缺陷、載荷異常等因素，造成主梁焊縫開裂。本文主要闡述了造成主梁焊縫開裂的各種原因及修復(fù)方案和實(shí)施效果。

關(guān)鍵詞：鑄造起重機(jī);腹板;焊縫;裂紋

前言

鑄造起重機(jī)是煉鋼連鑄工藝中的主要設(shè)備之一。主要用于吊裝高溫熔融液體的鐵（鋼）水包進(jìn)行兌鐵、轉(zhuǎn)運(yùn)工作。其總體構(gòu)造根據(jù)承載噸位不同可分為：雙梁雙軌、四梁四軌、四梁六軌。

1主梁焊縫裂紋原因分析

1.1熱裂紋

屬于制造工藝缺陷，其原因是由于焊接熔池在結(jié)晶過(guò)程中存在著偏析現(xiàn)象，低熔點(diǎn)共晶和雜質(zhì)在結(jié)晶過(guò)程中以液態(tài)間層形式存在從而形成偏析，凝固后強(qiáng)度較低，當(dāng)焊接應(yīng)力足夠大時(shí)，就會(huì)將液態(tài)間層或剛凝固不久的固態(tài)金屬拉開形成裂紋。

1.2冷裂紋

焊縫在冷卻過(guò)程中溫度降到馬氏體轉(zhuǎn)變溫度范圍內(nèi)（300-200℃以下）產(chǎn)生的，可以在焊接后立即出現(xiàn)，也可以在焊接后較長(zhǎng)時(shí)間才發(fā)生。其形成的基本條件有3個(gè)：焊接接頭形成淬硬組織;擴(kuò)散氫的存在和濃集;存在較大焊接拉伸應(yīng)力。

1.3載荷異常對(duì)焊縫的影響

超載作業(yè)對(duì)起重機(jī)結(jié)構(gòu)危害很大，會(huì)造成主梁下?lián)?，上蓋板及腹板出現(xiàn)裂紋、脫焊。7#天車已在線運(yùn)行16年，焊縫為新生裂紋且發(fā)生在焊縫邊緣，腹板母材伴隨有局部裂紋，綜上所述超載作業(yè)是造成焊縫裂紋的根本原因。

2焊接工藝探究

7#天車原始設(shè)計(jì)按照GB/T1591-1994《低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》的要求，選擇Q345B作為主梁材料，腹板厚度12mm，其化學(xué)成分見表1。

根據(jù)GB/T 5118-1995《低合金鋼焊條》、GB/T 8110-1995《氣體保護(hù)電弧焊用碳鋼，低合金鋼焊絲》、GB/T 12470-2003《埋弧焊用低合金鋼焊絲和焊劑》等相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，確定符合要求的焊接工藝和焊接材料選擇如表2所示。

根據(jù)7#天車需在大車動(dòng)態(tài)讓車的工況下施工，且現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜，優(yōu)先選擇手工電弧焊工藝進(jìn)行裂紋修復(fù)。考慮Q345B鋼板焊接接頭的淬硬性和冷裂紋敏感性比低碳鋼略大，在氣溫較低，剛性較大或板厚較厚的情況下焊接時(shí)，接頭中可能產(chǎn)生淬硬組織或冷裂紋，合理的焊接工藝可以避免接頭冷裂紋的產(chǎn)生。

3焊接工藝應(yīng)用

3.1工具材料準(zhǔn)備

3.2施工步驟

3.2.1將裂紋處用砂輪把油漆污物打磨干凈，在腹板裂紋的延伸末端用鉆打上8mm的止裂孔，并進(jìn)行PT探傷查看止裂孔內(nèi)是否還存在其它裂紋，若還存在其其它裂紋，則需重復(fù)以上工作，直至止裂孔處無(wú)裂紋為止。

3.2.2采用碳弧氣刨將原有開裂焊縫刨除干凈，用角磨機(jī)對(duì)焊口處進(jìn)行打磨至露出金屬光澤清除細(xì)微裂紋，焊縫兩邊各50mm打磨干凈見金屬光澤不得有油污、油漆、鐵銹、焊疤、氧化物等雜物。

3.2.3采用手工電弧焊選用E5015焊條，打底焊采用φ3.2mm焊條、填充和蓋面選用φ4.0mm焊條，電流A=120～130A（焊條按規(guī)定350℃烘干1.5h，焊接期間保溫箱有2包待用）。

3.2.4為了避免焊接變形，焊接時(shí)采用分段焊接形式，即先修復(fù)焊接中間段裂紋，焊接完畢，再焊接南北段開裂處。

3.2.5焊前預(yù)熱部分，由于天車主梁腹板厚度不大于30mm，且廠房環(huán)境溫度達(dá)到20度，不做預(yù)熱處理。

3.2.6焊接時(shí)采用多層多道焊接。每層施焊完成后，用電錘對(duì)焊道進(jìn)行錘擊去應(yīng)力處理。每層的焊接接頭相互錯(cuò)開避免應(yīng)力集中。為了減小焊接熱裂紋傾向，需要控制層間溫度，一般情況下待表面溫度下降到150度以下后再焊接下一層焊縫。

3.2.7焊接順序選擇一個(gè)方向焊接、以達(dá)到減少焊接應(yīng)力的目的。

3.2.8內(nèi)部焊接3層后，在外部和內(nèi)部同時(shí)焊接，以達(dá)到減小焊接變形。蓋面焊縫余高不超過(guò)3mm。

3.2.9焊接結(jié)束焊縫表面打磨平齊，為進(jìn)一步增加結(jié)構(gòu)強(qiáng)度需在主梁內(nèi)部按圖1對(duì)T型鋼與主腹板的焊縫裂紋增加補(bǔ)強(qiáng)板進(jìn)行局部補(bǔ)強(qiáng)，補(bǔ)強(qiáng)板雙面焊接，焊高8mm;規(guī)格：16*500*500，材質(zhì)Q235B。對(duì)裂紋處均布，補(bǔ)強(qiáng)板間距300mm即可。

3.2.10焊后檢查焊縫無(wú)裂紋、氣孔、夾渣等焊接缺陷，并進(jìn)行UT探傷檢驗(yàn)，達(dá)到GB/T10559中一級(jí)，隨環(huán)境溫度冷卻。

4結(jié)語(yǔ)

自2021年2月9日修復(fù)完畢使用至今，各焊縫狀態(tài)良好，均未再次發(fā)生裂紋現(xiàn)象。通過(guò)本次修復(fù)方案的有效實(shí)施，及時(shí)治理了重大安全生產(chǎn)隱患，保證了特種設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行，為公司生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)提供了保障。

參考文獻(xiàn)

[1]橋式起重機(jī)監(jiān)察規(guī)程，TSG Q0002-2008.

[2]低合金鋼焊條，GB/T 5118-1995.