宋春東，徐麗麗

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

MT4400礦用電動(dòng)輪自卸型卡車標(biāo)載為220t，是露天煤礦巖土剝離和煤炭運(yùn)輸?shù)闹饕O(shè)備之一，肩負(fù)著礦山發(fā)展的重要任務(wù)，但隨著設(shè)備服役10余年來(lái)，卡車各部結(jié)構(gòu)件開(kāi)始出現(xiàn)不同程度的開(kāi)裂及損壞的現(xiàn)象，其中箱斗的損壞程度尤為嚴(yán)重，有的已經(jīng)嚴(yán)重地威脅到設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，因此，總結(jié)歷年箱斗維修經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)MT4400卡車箱斗損壞嚴(yán)重的焊接技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行攻關(guān)，歸納總結(jié)了一套成熟的焊接工藝。對(duì)于MT4400型卡車箱斗的焊接整修工作起到了重要的技術(shù)支持。為保證焊接維修質(zhì)量，我單位對(duì)以往維修工藝進(jìn)行改進(jìn)。新的箱斗整修工藝的使用，能夠保證在不破壞箱斗主梁的情況下更換其因磨損、物料砸傷等原因損壞的底板，變形、腐蝕的橫梁也得到整體更換，有效提高箱斗整修質(zhì)量。

1 箱斗損壞原因

（1）鋼材疲勞強(qiáng)度的限制。隨著設(shè)備投入生產(chǎn)年限的增長(zhǎng)，箱斗上各部結(jié)構(gòu)件的鋼材隨著使用年限的增加，部分已達(dá)到疲勞極限，無(wú)法達(dá)到使用要求，導(dǎo)致其頻繁開(kāi)裂甚至損壞。

（2）使用原因。設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，隨著采掘設(shè)備裝填物料時(shí)對(duì)箱斗底板及U形梁的沖擊及排泄物料時(shí)對(duì)箱斗內(nèi)壁的沖刷次數(shù)的增加，使得設(shè)備箱斗的損壞日趨嚴(yán)重，特別是箱斗底板及尾部由于箱斗在排泄物料時(shí)，不斷承受物料的磨損和大塊對(duì)其的沖擊導(dǎo)致箱斗底板及尾部出現(xiàn)坑洼不平、孔洞等現(xiàn)象。

（3）操作原因。卡車在與采掘設(shè)備配合裝載物料時(shí)，由于采掘設(shè)備司機(jī)操作水平不同，當(dāng)物料在鏟斗下落的有效高度過(guò)高時(shí)，大塊物料就會(huì)對(duì)箱斗底板和側(cè)板造成很大的沖擊導(dǎo)致箱斗板材變形或損壞。另外，卡車的超、過(guò)載情況時(shí)有發(fā)生，在這種情況下，設(shè)備運(yùn)行在坑洼不平的惡劣的路面上導(dǎo)致箱斗底板、U形梁等頻繁開(kāi)裂。

（4）氣候原因。由于我礦處于錫林郭勒盟，四季溫差大，冬天室外最低溫達(dá)到零下40℃左右，由于剝離物料的濕度比較大，卡車箱斗的粘料情況比較嚴(yán)重，如果不采取有效的措施，凍料將會(huì)越積越多，直接影響設(shè)備的有效載重，從而降低設(shè)備的作業(yè)效率，間接地增加生產(chǎn)成本的投入。

為了避免上述情況的發(fā)生，我礦所有220T及卡車均采用暖箱設(shè)計(jì)來(lái)避免冬季箱斗凍料的情況，及將卡車發(fā)動(dòng)機(jī)排出帶有高溫的尾氣通過(guò)軟連接、煙箱等將其輸送到鋪設(shè)在箱斗底部的每根U形梁內(nèi)，對(duì)箱斗底板預(yù)熱后再經(jīng)過(guò)箱斗排煙系統(tǒng)排出，這樣的設(shè)計(jì)有效地解決了箱斗的粘料問(wèn)題，但由于梁體內(nèi)外溫差較大，在井字梁內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生大量的水蒸氣被遺留在U形梁內(nèi)，高溫的煙氣和水汽長(zhǎng)期的存在加速了鋼板的腐蝕情況，最終導(dǎo)致箱斗底板和U形梁的失效。

（5）多次返修的原因。MT系列卡車在我們礦山投入使用年限已經(jīng)10余年，箱斗很多部位的焊縫均經(jīng)過(guò)了多次的返修。例如，箱斗上存在應(yīng)力集中和受力比較大的部位，此部位的焊縫或相鄰部位會(huì)頻繁開(kāi)裂，多次重復(fù)性地在同一部位及周邊進(jìn)行焊接，導(dǎo)致其母材內(nèi)部組織發(fā)生變化、力學(xué)性能下降，當(dāng)箱斗此部位受到較大外力的作用時(shí)，焊縫將會(huì)再次開(kāi)裂甚至惡化。

2 焊接方案及流程

（1）拆卸需要修復(fù)的箱斗。根據(jù)卡車箱斗的日常使用情況，通過(guò)點(diǎn)檢將箱斗底板、側(cè)板損壞嚴(yán)重、U形梁腐蝕嚴(yán)重的箱斗做好統(tǒng)計(jì)，將損壞比較嚴(yán)重直接影響卡車作業(yè)的箱斗優(yōu)先進(jìn)行拆卸。首先，將卡車停放到指定的維修場(chǎng)地，用多臺(tái)吊車配合將箱斗拆卸并將其翻轉(zhuǎn)后做好支護(hù)，防止在維修過(guò)程中箱斗傾倒造成傷人事故。

（2）清洗箱斗。由于卡車長(zhǎng)期在坑下運(yùn)行，為了防止采場(chǎng)路面在卡車運(yùn)行過(guò)程中起塵，通常會(huì)對(duì)路面進(jìn)行灑水處理，導(dǎo)致卡車在運(yùn)行時(shí)輪胎帶起的泥土粘貼到箱斗底部，為了便于檢查箱斗各部的開(kāi)裂、損壞情況，我們需要利用高壓水槍對(duì)箱斗整體進(jìn)行清洗，清除待修部位的油、泥以及積存的煙氣等，方便以后維修作業(yè)。

（3）檢查開(kāi)裂情況。對(duì)箱斗進(jìn)行整體評(píng)估，檢查并統(tǒng)計(jì)箱斗上開(kāi)裂、損壞的部位和其損壞程度，根據(jù)每個(gè)部位情況的不同確定相應(yīng)的修復(fù)方案。

（4）切割箱斗U形梁及變形的箱斗底板。上述步驟完畢后，首先要將因變形嚴(yán)重和煙氣腐蝕需要更換的梁體的部位進(jìn)行切割，作業(yè)時(shí)使用氧氣-乙炔火焰進(jìn)行切割拆卸，切割U形梁時(shí)，要注意割槍角度以免因角度過(guò)大火焰?zhèn)Φ讲恍枰鼡Q部位的箱斗底板，為以后的維修帶來(lái)麻煩。待U形梁整體切割完畢，對(duì)需要更換的底板進(jìn)行切割，切割時(shí)操作人員要選擇好先后順序?yàn)樽约侯A(yù)留好操作空間，以免造成人員跌落的危險(xiǎn)。

（5）箱斗底板組對(duì)及焊接。為了增加箱斗底板的使用強(qiáng)度，選用16mm厚的錳鋼板作為基材，并按所需更換底板尺寸進(jìn)行放樣，采用等離子切割機(jī)進(jìn)行下料。為了保正焊接質(zhì)量，需對(duì)焊接部位進(jìn)行開(kāi)坡口并進(jìn)行打磨處理，將板材表面的油、銹清除干凈。上述步驟完畢后，將割好的鋼板使用天吊吊裝與原箱斗底板進(jìn)行裝配，組對(duì)過(guò)程中需要多人配合，要做好防護(hù)防止機(jī)械事故的發(fā)生，待底板組隊(duì)到位進(jìn)行點(diǎn)焊固定。為了滿足箱斗底板焊接后的使用強(qiáng)度，需對(duì)箱斗底板進(jìn)行雙面清根焊接方式進(jìn)行焊接，為了防止焊接變形和焊接應(yīng)力的產(chǎn)生，焊接時(shí)首先焊接收縮量較大的焊縫且兩人雙面對(duì)稱操作，以免焊接完畢由于應(yīng)力的存在使箱斗在使用過(guò)程中焊縫處頻繁開(kāi)裂的問(wèn)題產(chǎn)生。待箱斗底板焊接完畢，首先，要對(duì)所有焊接部位進(jìn)行焊接檢測(cè)，如果發(fā)現(xiàn)裂紋、氣孔等焊接缺陷的存在，要及時(shí)進(jìn)行修復(fù)直到滿足使用要求。其次，要對(duì)底板上影響井字梁焊接的焊縫進(jìn)行修磨，方便井字梁的順利安裝。

（6）U形梁的組對(duì)與焊接。由于箱斗設(shè)計(jì)缺陷，箱斗在出廠時(shí)是先將U形梁焊接在底板上，后焊接箱斗主梁，維修時(shí)為不破壞箱斗原有結(jié)構(gòu)，原有修復(fù)工藝是在不破壞箱斗主梁的情況下為了將U形梁分為三段穿過(guò)主梁，每焊接完一段梁體，使用隔板與下一段連接在一起。這種情況下更換的一根梁體上存在五處對(duì)接焊縫，這樣不僅增加了工作量，最主要的是降低了U形梁的使用性能，無(wú)法滿足實(shí)際使用需求。為了避免上述情況的發(fā)生，特采用新的焊接方案。在每根更換的U形梁與箱斗主梁交匯部位的下方的箱斗底板上開(kāi)300×500mm窗口1個(gè)，其目的有兩個(gè)，一是解決U形梁與箱斗主梁交匯處從外部無(wú)法焊接的焊縫，二是在窗口內(nèi)部添加帶孔隔板增強(qiáng)箱斗底板耐沖擊性，從而延長(zhǎng)修復(fù)后箱的使用時(shí)間。將新的U形梁配件待焊部位油漆進(jìn)行清除，去除U形梁斷面影響穿梁過(guò)程中的尖角部位。同樣使用天吊配合組對(duì)，吊裝時(shí)，選好吊點(diǎn)使整根梁體盡量處在水平位置便于作業(yè)人員操作，如果梁體位置有偏差要用大錘、撬棍等工具進(jìn)行微調(diào)，組對(duì)完成后需要進(jìn)行多點(diǎn)固定，采用分段跳焊法進(jìn)行焊接以防止焊接變形的產(chǎn)生。梁體外部無(wú)法操作的部位要在窗口內(nèi)部進(jìn)行焊接，由于空間狹小，要做好通風(fēng)措施，并佩戴好防護(hù)面具。為了保證U形梁焊接完不漏煙，在焊接內(nèi)外焊縫銜接時(shí)要做打孔處理，保證焊縫充分接實(shí)。

（7）底板窗口的關(guān)閉。待箱斗反面焊接工作全部完后翻轉(zhuǎn)箱斗關(guān)閉預(yù)留的底板窗口，為了使窗口部位底板有一定的耐沖擊性，需在窗口下方U形梁內(nèi)加裝留有煙氣流動(dòng)口的隔板，隔板尺寸大小要合適使其充分與U形梁底部和窗口蓋板充分接觸。避免因物料沖擊蓋板焊縫開(kāi)裂造成的漏煙現(xiàn)象。為了保證窗口的焊接質(zhì)量降低焊接操作人員的操作難度，通常要在窗口蓋板下方設(shè)置襯板，保證窗口蓋板與底板打底焊時(shí)能夠充分融合。打底焊后，將焊渣清理干凈后才可進(jìn)行填充和蓋面焊接，填充和蓋面焊接要求采用多層多道焊，以達(dá)到改善焊縫熔池金屬和熱影響區(qū)組織的作用，減少應(yīng)力集中，且蓋面焊要避免咬邊、余高過(guò)高等缺陷。焊后對(duì)焊縫進(jìn)行整體檢查，采用碳弧氣刨修理余高過(guò)大影響耐磨板的鋪設(shè)的焊縫。

（8）耐磨板的鋪設(shè)與焊接。為了增加箱斗底板及內(nèi)壁的使用強(qiáng)度以及耐磨性需對(duì)其內(nèi)部加鋪耐磨板，將耐磨板按照適合尺寸進(jìn)行裁剪，并預(yù)留出足夠多的塞焊縫，以保障耐磨板與箱斗底板的焊接牢固可靠，在鋪設(shè)耐磨板時(shí)，要使其充分與箱斗母材充分接觸不能存在空隙，以免在后續(xù)使用過(guò)程中由于物料的沖擊造成焊縫開(kāi)裂，導(dǎo)致耐磨板脫落。

3 焊接設(shè)備、焊材的選擇及參數(shù)的確定

箱斗裂紋修復(fù)目前常用的開(kāi)坡口方式為碳弧氣刨，我們選擇DC-600型手工電弧焊機(jī)，極性為直流反接，碳棒直徑為8mm，電流一般為350～450A，刨削速度為0.8～1.2m/min；壓縮空氣壓力一般控制在0.4～0.6MPa；碳棒夾持長(zhǎng)度為80～100mm，碳棒伸出過(guò)短會(huì)影響觀察熔池，過(guò)長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致壓縮空氣壓力下降，容易造成坡口內(nèi)夾碳的現(xiàn)象產(chǎn)生。為了保證刨削的鐵水順利地被吹出坡口，碳棒一般與刨削面成45°夾角。因廂斗整體焊修工作量比較大，為了減輕焊接工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高焊接效率和焊接質(zhì)量，我們選擇山東奧泰NBC-350型二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊焊機(jī)，并搭配使用ESAB 一71T型藥芯焊絲，焊接參數(shù)如表1。

表1

（1）打底層焊接作業(yè)。選用的焊絲直徑為Φ1.6mm。上述焊接時(shí)電流供個(gè)人參考，因焊接設(shè)備不同參數(shù)不盡相同，具體選擇需可以結(jié)合個(gè)人的使用習(xí)慣以及焊接設(shè)備情況進(jìn)行調(diào)試。打底焊時(shí)，要控制好焊接速度和熔池溫度，以免將墊板燒穿產(chǎn)生缺陷，必要時(shí)可以采用斷弧的方式進(jìn)行操作。

（2）填充層焊接。填充層焊接為了改善焊縫金屬的力學(xué)性能，采用多層多道焊接方式。為了提高焊接效率，在電流的選擇上，要較打底層焊接電流稍大一些，從而利用大電流將打底層焊接中存在的夾渣、氣孔等缺陷清除干凈，降低焊縫內(nèi)部缺陷的存在的風(fēng)險(xiǎn)，提高焊縫的力學(xué)性能和使用性能。

（3）蓋面層焊接。蓋面層的焊接電流選擇要比填充層小一些，操作人員在整個(gè)焊接過(guò)程中應(yīng)及時(shí)調(diào)節(jié)焊槍角度和在焊槍在坡口兩側(cè)停留時(shí)間，保證電弧將坡口兩側(cè)棱邊融化1～2mm，且要保證焊縫內(nèi)的填充金屬足夠，使焊縫與母材圓滑過(guò)渡避免咬邊問(wèn)題的產(chǎn)生，收弧時(shí)要采用點(diǎn)焊或是回焊法將弧坑填滿避免弧坑裂紋的產(chǎn)生。焊接操時(shí)，每層、每道間焊縫接頭要相互錯(cuò)開(kāi)，因?yàn)槊康篮缚p的起始端都是最容易產(chǎn)生缺陷的部位，操作人員要格外注意。

4 焊接注意事項(xiàng)

焊接操作人員均應(yīng)經(jīng)過(guò)相關(guān)職業(yè)技術(shù)培訓(xùn)并取得相關(guān)職業(yè)資格證書才能進(jìn)行操作。同時(shí)，操作人員要正確佩戴好個(gè)人勞動(dòng)保護(hù)用品，做好個(gè)人防護(hù)。箱斗焊接涉及高空作業(yè)，凡高度超過(guò)兩米以上操作人員需佩戴安全帶，并懸掛與牢固可靠處。使用氧氣-乙炔氣割前要檢查儀表、氣線以及各項(xiàng)安全設(shè)施是否齊全有效，以免在使用過(guò)程中發(fā)生事故；使用電動(dòng)旋轉(zhuǎn)工具前，要檢查線路以及打磨片的完好性以免使用過(guò)程中造成觸電或是飛片傷人事故。

箱斗焊修時(shí)，所有焊縫均采用多層多道的焊接方法進(jìn)行焊接，焊前要對(duì)所有待焊部位及其周邊的油污及銹蝕進(jìn)行打磨處理，焊接過(guò)程中要注意層間、道間熔渣的清理避免產(chǎn)生氣孔、夾渣等焊接缺陷。焊接使用二氧化碳的純度不得低于99.5%，且使用前半小時(shí)采用加熱器對(duì)其進(jìn)行干燥預(yù)熱，防止焊接過(guò)程中氣孔的產(chǎn)生。焊接作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)速大于1m/s時(shí)需要采用防風(fēng)措施。作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)多人聯(lián)合作業(yè)，要設(shè)置焊接防護(hù)板，避免焊接弧光傷害。待所有焊縫焊接完畢，要進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)缺陷及時(shí)修復(fù)。

5 結(jié)語(yǔ)

MT系列卡車箱斗整體修復(fù)采用此方法焊接，降低了作業(yè)人員強(qiáng)度的同時(shí)，提高了箱斗的整體焊接質(zhì)量，通過(guò)對(duì)U形梁和箱斗底板的改造，大大提高了其使用性能，滿足了卡車箱斗的日常使用要求，有效地解決了卡車因箱斗損壞被迫停機(jī)的問(wèn)題，提高了卡車的出動(dòng)率，間接地節(jié)約生產(chǎn)成本，為同類型設(shè)備相同結(jié)構(gòu)件的維修提供了一定的參考。