張 帆

中石化重型起重運(yùn)輸工程有限責(zé)任公司 北京 100029

大型履帶式起重機(jī)在施工現(xiàn)場(chǎng)因操作不當(dāng)、超載、地基下陷、交叉作業(yè)等因素，容易造成臂架損傷。施工企業(yè)在選擇維修方案時(shí)，需要綜合技術(shù)方案的性價(jià)比，在諸多因素中要考慮維修成本、維修周期、技術(shù)方案的可行性，充分評(píng)估維修后對(duì)原來(lái)臂架系統(tǒng)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性的影響，并對(duì)臂架系統(tǒng)剩余使用壽命進(jìn)行預(yù)判。通過維修方案的比選過程，為施工企業(yè)在類似維修項(xiàng)目的方案比選積累經(jīng)驗(yàn)；根據(jù)修復(fù)工藝過程，量化技術(shù)可行性評(píng)價(jià)指標(biāo)，評(píng)價(jià)修復(fù)技術(shù)的可行性，得出損傷臂架結(jié)構(gòu)可修復(fù)性的綜合決策結(jié)果，為臂架結(jié)構(gòu)報(bào)廢及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定提供理論依據(jù)；從損傷臂架結(jié)構(gòu)使用性能（疲勞剩余壽命的可靠度、強(qiáng)度冗余）的可利用性，以及修復(fù)技術(shù)的可行性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)境資源可行性的維度，綜合評(píng)估損傷臂架結(jié)構(gòu)的可修復(fù)性。通過方案比選,可以大幅降低修復(fù)難度和修復(fù)成本。

1 設(shè)備概況

某型履帶式起重機(jī)為德國(guó)特雷克斯－德馬格公司制造，已投入使用多年。該設(shè)備用于國(guó)內(nèi)的某煉化裝置大型設(shè)備整體吊裝時(shí)，在施工組裝過程中由于指揮操作不當(dāng)?shù)仍虺霈F(xiàn)臂架意外損傷。

2 損傷情況

在主臂立桿有兩處損傷（圖1），具體損傷情況如下：

圖1 主臂立桿有兩處損傷

（1） 距右側(cè)底部主枝上端部320mm 處，有長(zhǎng)150mm、寬90mm 凹陷，凹陷最深處約10mm，如圖2所示。

圖2 右側(cè)損傷

（2） 距左側(cè)底部主枝上端部340mm 處，有長(zhǎng)150mm、寬90mm 凹陷，凹陷最深處約15mm，如圖3所示。

圖3 左側(cè)損傷

3 維修方案

根據(jù)臂桿損傷情況，向多田野（北京）科貿(mào)有限公司上海分公司[原特雷克斯（上海）管理有限公司]進(jìn)行技術(shù)咨詢，但其不具備維修設(shè)備結(jié)構(gòu)的能力，如果委托廠家進(jìn)行臂桿維修，廠家只能從德國(guó)協(xié)調(diào)焊接工程師在中國(guó)境內(nèi)實(shí)施維修任務(wù)，但受疫情影響該方案實(shí)施有難度。為此，維修管理人員與國(guó)內(nèi)具有維修資質(zhì)的工程機(jī)械修理廠A 公司、B 公司、C 公司進(jìn)行了技術(shù)咨詢，他們分別提出了不同的維修方案。

3.1 局部維修方案

3.1.1 更換損傷臂桿立管部分弦管

A 公司提供的修復(fù)方案是，使用設(shè)備原廠備件和焊接材料（為設(shè)備制造廠家“臂桿維修指導(dǎo)文件”中推薦）。

（1）切割左側(cè)受傷立桿腹弦管，上切口在受傷部位中心往上100mm 處，下切口在距離主弦管往上10mm處，避免傷到主弦管；原廠立桿保留下方相貫線，切割出合適的長(zhǎng)度；用角磨機(jī)打磨上切口切割部位，并打磨下切口殘余的立管，保證表面光滑無(wú)焊接殘?jiān)?/p>

（2）在左側(cè)立桿上切口處塞入與立桿同等材質(zhì)的襯管，對(duì)齊擺正切割好的原廠立桿（事先在立桿上距離切口上、下大概7mm 處分別鉆孔），利用鉆孔及襯管自重，把襯管調(diào)整到合適的位置；

（3）切割右側(cè)受傷立桿腹弦管，上切口在受傷部位中心往上100mm 處，下切口在距離主弦管往上100mm 處；原廠立桿切割出上、下切口的距離長(zhǎng)度；對(duì)切割部位進(jìn)行打磨，保證表面光滑無(wú)焊接殘?jiān)?/p>

（4）用與（2）相同方法，在右側(cè)立桿上切口和已切割成型的原廠立桿內(nèi)，塞入與立桿同等材質(zhì)的襯管（事先在立桿上距離切口上、下大概7mm 處分別鉆孔），利用鉆孔及襯管自重，把襯管調(diào)整到合適的位置；

（5）先點(diǎn)焊立桿，調(diào)整出合適的位置后，使用原廠焊條進(jìn)行焊接，保證焊前預(yù)熱溫度150℃；焊后利用保溫棉進(jìn)行保溫24h，以減少焊接殘余內(nèi)應(yīng)力；

（6）焊后進(jìn)行著色探傷檢測(cè)，檢查焊道是否有焊接裂紋和焊接缺陷；

（7）局部防腐噴漆，底漆一遍、面漆2 遍。

該維修方案維修費(fèi)報(bào)價(jià)合計(jì)7 萬(wàn)元，其中原廠立桿1 根和焊材材料費(fèi)共3.7 萬(wàn)元（采購(gòu)周期為5 周）；維修費(fèi)3.3 萬(wàn)元（含往返運(yùn)費(fèi)1.75 萬(wàn)元），維修工期為6d。

3.1.2 局部加強(qiáng)修復(fù)方案

B 公司提供了局部加強(qiáng)修復(fù)方案，具體如下：

（1）準(zhǔn)備1 根材料規(guī)格為Φ193.7mm×7.5mm，長(zhǎng)度為230mm，材質(zhì)為BJ890 的管材，不需要?dú)飧钇驴?；然后參照?qǐng)D1 手工氣割成型，氣割出2 個(gè)半圓弧板；因氣割后開口張開較大，要采用壓折彎?rùn)C(jī)進(jìn)行整形，如圖4 所示。

圖4 加強(qiáng)板示意圖

（2）焊前處理，清理去除凹陷部位需施焊處20～30mm 范圍內(nèi)的油污、銹斑、油漆、水漬和氧化皮等，直至出現(xiàn)金屬光澤，并對(duì)施焊部分周圍進(jìn)行遮擋，防止其他部位油漆損壞；

（3） 參照?qǐng)D5，將圖6 中2 個(gè)新下料的長(zhǎng)度為230mm 的加強(qiáng)板，拼點(diǎn)在損壞的直腹桿上，加強(qiáng)板需完全覆蓋凹陷區(qū)域；

圖5 拼點(diǎn)示意圖

圖6 焊接示意圖

（4）采用直徑為Φ1.2、強(qiáng)度級(jí)別為80 級(jí)的焊絲，焊接電壓25～27V，焊接電流240～260A，焊接設(shè)備氣保焊機(jī)，保護(hù)氣體（82%Ar+18%CO2），氣體流量（15～20）L/ min。沿加強(qiáng)板四周進(jìn)行焊接。注意：焊接前需對(duì)施焊部位進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度100～150℃，焊絲重量為1kg。

（5）室內(nèi)焊接時(shí)，如果有穿堂風(fēng)應(yīng)采取防護(hù)措施，如果使用風(fēng)扇，則氣流不得吹向施焊處；露天焊接時(shí)，如遇雨、雪、霧霾及有風(fēng)等天氣，應(yīng)采取屏風(fēng)阻擋或采用其他防護(hù)措施；

（6）焊接檢驗(yàn)合格后，對(duì)凹陷一側(cè)的4 個(gè)接頭孔進(jìn)行檢測(cè)，若發(fā)現(xiàn)孔徑同軸度偏差較大，則需對(duì)接頭孔進(jìn)行補(bǔ)焊，然后參照?qǐng)D紙進(jìn)行機(jī)加工；

（7）機(jī)加工檢驗(yàn)合格后，對(duì)以上施焊部位按照相關(guān)涂裝要求涂覆油漆。

B 公司承諾無(wú)償維修，僅收臂桿噴漆費(fèi)用。

3.2 整體維修方案

A 公司和C 公司提出了，更換損壞的兩根立桿和與之相貫的側(cè)支撐管（共更換7 根支撐管）的方案，示意圖如圖7 所示。

圖7 更換損壞的兩根立桿和與之相貫的側(cè)支撐管示意圖

3.2.1 A 公司修復(fù)方案

（1）切割受損立桿及與之相貫的側(cè)支撐桿，切口在距離臂桿主弦管10mm 處，避免傷及主弦管；

（2）對(duì)切割部位進(jìn)行打磨，保證表面光滑無(wú)焊接殘?jiān)?/p>

（3）以相同12m 臂桿做工裝，與損壞臂桿相連，調(diào)整臂桿尺寸；

（4）先點(diǎn)焊立桿，調(diào)整位置，對(duì)立桿進(jìn)行施焊，再對(duì)側(cè)支撐管施焊；

（5）使用原廠焊條進(jìn)行焊接，保證焊前預(yù)熱溫度150℃，焊后利用保溫棉保溫24h，以減少焊接殘余內(nèi)應(yīng)力；

（6）焊后進(jìn)行著色探傷檢測(cè)，檢查焊道是否有焊接裂紋和焊接缺陷；

（7）局部防腐噴漆，底漆一遍、面漆兩遍。

該方案維修費(fèi)用合計(jì)26.71 萬(wàn)元，其中原廠立桿7根和焊材材料費(fèi)18.53 萬(wàn)元（供貨期為5 周）；人工費(fèi)8.18 萬(wàn)元（含2 節(jié)12m 臂桿來(lái)回運(yùn)費(fèi)3.5 萬(wàn)元），維復(fù)工期為15d。

3.2.2 C 公司修復(fù)方案

（1）現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪損傷臂桿的原始尺寸，精確測(cè)繪需要修復(fù)替換部件的尺寸，包括長(zhǎng)度、直徑、壁厚，以及與主弦管的相關(guān)角度；

（2）使用與原廠臂桿立管母材相同的高強(qiáng)度細(xì)晶粒無(wú)縫鋼管，鋼管為德國(guó)曼內(nèi)斯曼公司進(jìn)口高強(qiáng)度鋼管，牌號(hào)為FGS78WV，加工出精確的與主弦管的相貫線；

（3）使用氣刨切割7 根需要替換的支撐管，切口與主弦管預(yù)留20mm，避免主弦管受傷，并使用角磨機(jī)將殘余的支撐管磨掉；

（4）用另一節(jié)12m 臂桿做工裝，與被修復(fù)臂桿連接，調(diào)整被修復(fù)臂桿尺寸；使用與上述鋼管相匹配的焊接材料（焊絲選用德國(guó)進(jìn)口高強(qiáng)度焊絲，牌號(hào)為AWS120S- G），焊前預(yù)熱溫度150℃，焊后利用保溫棉保溫24h，以減少焊接殘余內(nèi)應(yīng)力；

（5）點(diǎn)焊支撐管，測(cè)量整體臂桿的尺寸合格后，先對(duì)立桿進(jìn)行施焊，再對(duì)側(cè)支撐管施焊；

（6）采用磁粉探傷檢測(cè)所有焊縫，檢查是否有焊接裂紋和焊接缺陷；

（7）局部防腐噴漆，底漆一遍、面漆兩遍。

該方案采用現(xiàn)場(chǎng)維修的方式，費(fèi)用合計(jì)7.46 萬(wàn)元（不包含現(xiàn)場(chǎng)維修機(jī)械配合費(fèi)用），維修工期9d。

4 小結(jié)

通過對(duì)上述三家維修單位編制的維修方案進(jìn)行技術(shù)實(shí)施難易程度評(píng)估、商務(wù)比價(jià)、維修周期比較，并考慮維修方案對(duì)臂架整體壽命的影響等因素，擬采用B公司的局部加強(qiáng)維修工藝，避免對(duì)已經(jīng)損傷的部位進(jìn)行切割操作，盡量減少對(duì)臂架結(jié)構(gòu)的破壞，減輕修復(fù)過程對(duì)臂架剩余使用壽命的影響。通過有限元建模分析，在不破壞受損部位的前提下，采用可靠修復(fù)措施，保障了設(shè)備關(guān)鍵部位的使用壽命和整節(jié)臂架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。通過對(duì)大型進(jìn)口履帶式起重機(jī)維修案例的分析與總結(jié)，為今后大型履帶式起重機(jī)在出現(xiàn)故障后的評(píng)估積累經(jīng)驗(yàn)，為判定受損臂架的延用、修復(fù)、更換、報(bào)廢提供科學(xué)方法和判別標(biāo)準(zhǔn)。