實腹式工字型大型吊車梁制造工法

實腹式工字型大型吊車梁制造工法作者介紹：方才銀同志1984年畢業(yè)于撫順石油學(xué)院煉機系，現(xiàn)任金屬結(jié)構(gòu)廠壓力容器工藝責(zé)任師，高級工程師。該同志有著豐富工藝設(shè)備設(shè)計審核經(jīng)驗，除負責(zé)審核球罐、再生器、氣柜、外取熱器等各類塔、罐壓力容器非標設(shè)備制造工藝文件及各裝置鋼結(jié)構(gòu)方法審核外，還參加了槽車修復(fù)方案、天津乙烯冷箱氣密試驗方案、雙相不銹鋼設(shè)備制造及我國第一臺多管式第三級旋風(fēng)分離器等項目標攻關(guān)。該文所編寫工法被評為98年度總企業(yè)級（二級），該工法是作者處女作。一、序言焊接實腹式工字型吊車梁廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)廠房重級工作制吊車梁系統(tǒng)中，它是吊車梁系統(tǒng)中關(guān)鍵構(gòu)件。經(jīng)典吊車梁系統(tǒng)如圖1所表示，經(jīng)典吊車梁結(jié)構(gòu)型式如圖2所表示。吊車梁不但承受一定靜載，還承受因為吊車運行而產(chǎn)生動載，它制造質(zhì)量不但影響整個結(jié)構(gòu)外形和承載能力，而且關(guān)系到廠房內(nèi)人身和設(shè)備安全。所以《鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范》（GB50205-95）對焊接實腹式吊車梁制造質(zhì)量要求相當嚴格，而要實現(xiàn)這些質(zhì)量指標，關(guān)鍵是控制吊車梁制造變形和焊接質(zhì)量。我廠采取“自動焊與手工焊相結(jié)合，預(yù)測控變形與矯形相結(jié)合”制造工藝，成功地制造了大量焊接實腹式工字型吊車梁。達成了質(zhì)量要求，并創(chuàng)造了良好經(jīng)濟效益和社會效益。制動板或制動桁架制動板或制動桁架輔助桁架吊車梁輔助桁架吊車梁下翼板水平支撐下翼板水平支撐圖1吊車梁系統(tǒng)示意圖111-1（a）突緣支座111-1（b）平板式支座圖2吊車梁經(jīng)典結(jié)構(gòu)示意圖二、工法特點1、本工法采取予測控變形和矯形相結(jié)合工藝，以予控變形為主，從工藝上控制制造質(zhì)量，降低了制造成品矯形后遺癥。2、本工法采取流水線作業(yè)，專用胎具組裝，勞動組織合理，易于形成系列化產(chǎn)品。3、質(zhì)量輕易控制，工期短，經(jīng)濟效益好。三、適用范圍1、本工法適適用于各種規(guī)格、材質(zhì)焊接實腹式工字型吊車梁。2.石油化工裝置中管廊、框架及工業(yè)爐H型鋼類立柱、橫梁制作可參考執(zhí)行。四、工藝程序及關(guān)鍵點1、工藝程序吊車梁不論規(guī)格大小、材質(zhì)怎樣，因為其結(jié)構(gòu)基本相同，其制造工藝基本一致，吊車梁制造工藝流程為：材料檢驗→板材酸洗除銹→零部件下料和翼腹板配料→翼腹板拼接坡口加工→拼接縫組焊→拼接縫焊后矯形→拼縫檢驗→翼腹板寬度方向下凈料→翼板側(cè)彎矯正→翼腹板組對成工字型→工字梁長角焊縫焊接→翼板傾斜及平面度矯形→角焊縫檢驗→筋板及連接板位置劃線→筋板與梁組焊→筋板焊后矯形→連接板組焊→梁長度劃線切割→端板組焊→矯形→鉆孔位置劃線→鉆孔→總體檢驗。2、工藝關(guān)鍵點1）翼板下料簡圖工序說明β焊后β(a)焊后拼縫切割后(b)(c)因為翼板長度隨跨度而定，通常較長。其寬度都較窄，下料時，先把寬板組焊（V型坡口）拼焊成長板，然后切割成條板，條板寬度方向下凈料，長度方向則下毛料（長度方向兩邊各留1520mm余量）。翼板寬度方向下凈料時選擇合理切割方式，以降低彎曲變形產(chǎn)生，這包含盡可能多地采取多臺切割機同時進行切割，或者在單臺機切割時，采取板兩頭各預(yù)留150～200mm長先不切割，如圖3所表示。若板料較長，宜在中間也留出150～200mm長先不切割，待冷卻后再逐塊切割，從而控制因切割引發(fā)翼板側(cè)彎變形。150～200150～200150～200150～200圖3單機切割翼板時側(cè)彎變形控制圖2）腹板下料簡圖工序說明③②①①257①③②①①257①對于腹板來說，其寬度通常比翼板大許多，所以腹板通常先將窄板對接（V型坡口）拼焊成寬度基本相同幾塊板，再對接拼焊成長條板，如圖所表示焊接次序，然后進行切割寬度方向成凈料，長度方向下毛料（長度方向兩邊各留1520mm余量）。腹板寬度方向下料加寬4～6mm，主要考慮了長角焊縫焊接引發(fā)腹板寬度方向收縮量，該值可按實測值選取或應(yīng)用公式計算，用以防止焊接造成吊車梁高度超差可能。腹板下料時，實施予起拱方法，對于跨度12米以下吊車梁，予起拱量f為L/1000～L/，L＇=1500mm；對于跨度12米以上吊車梁予起拱量f為L/1500～L/，L＇=mm，見圖4所表示。其目標是為了控制工字梁筋板焊接及火焰矯形上翼板傾斜而引發(fā)拱度改變。注：翼腹板長度方向兩邊各留15～20mm余量，這主要是考慮三道主要工序在翼、腹板長度方向引發(fā)收縮而制訂。fL′fL′LL圖4腹板予起拱示意圖3）組對工字型簡圖工序說明工字梁絲杠支架組對工字型胎具示意圖利用工字型組對胎臥式組對，胎具應(yīng)預(yù)先找平，胎具每2m左右布置一個組對點，先將腹板置于胎具上，調(diào)整好尺寸，然后將翼板置于胎具上，檢驗翼腹板組對尺寸和彼此垂直度，點焊成型。4）工字梁長角焊縫焊接簡圖工序說明焊機焊機工字梁長角焊縫焊接示意圖工字梁設(shè)計要求，上翼板與腹板連接處采取K型熔透焊；下翼板與腹板連接處采取T型貼角焊。K型、T型接頭均采取埋弧自動焊進行船形位置焊接。長角焊縫焊接前，實測側(cè)彎、拱度、扭曲改變情況，據(jù)測量結(jié)果經(jīng)過改變長角焊縫焊接次序控制變形。實測拱度值較低時，采取圖5中(a)所表示焊接次序。拱度適中時，因為不需提升或降低拱度，按圖5中(b)次序焊接。拱度過高時，因為需降低拱度，按圖5中(c)次序焊接。上翼板上翼板上翼板1.351.62.33.541.351.62.33.542454212454（a）（b）（c）圖5吊車梁控制拱度長角焊縫焊接次序為了控制側(cè)彎變形，吊車梁長角焊縫每種焊接次序先焊一側(cè)均為梁受拉一側(cè)，焊接時各道焊接焊接方向盡可能一致。吊車梁較長時，采取2臺以上焊機，同時退步焊來控制梁扭曲變形。如圖6所表示。焊接焊接圖6吊車梁長角焊縫焊接方向5）筋板及連接板焊接工序簡圖工序說明筋板焊接下翼板彎曲變形示意吊車梁筋板大部分集中在吊車梁上部，在腹板兩側(cè)對稱布置，有長筋、短筋、橫筋、通長筋板，組焊時，筋板與上翼板連接處要求頂緊，無間隙。施焊時通常采取平焊位置，這么會提升焊接效率，確保焊縫外觀質(zhì)量連接板連連接板接板焊接吊車梁連接板僅布置在吊車梁一側(cè)，該焊縫通常采取熔透焊，焊縫焊接通常在梁矯形后進行。吊車梁長角焊縫焊完后，焊接筋板前應(yīng)實測拱度和側(cè)彎及扭曲，經(jīng)過分析實測結(jié)果，利用改變焊接次序來控制梁拱度變形，側(cè)彎變形及腹板波浪變形。當實測拱度較高時，采取手工電弧焊焊接筋板，較大地降低拱度；當實測拱度較低時，采取CO2氣體保護焊焊接筋板，較小地降低拱度。不過不論哪種焊接方法，均應(yīng)從梁受拉側(cè)開始焊接，以降低側(cè)彎變形。為防止梁扭曲變形，控制其拱度改變并防止腹板產(chǎn)生過大波浪變形，經(jīng)過控制筋板焊接次序加以控制，筋板焊接次序如圖7所表示。⑥④③②⑤①⑦⑥④③②⑤①⑦⑨⑨⑧⑧圖7筋板焊接次序筋板焊接次序說明：①是上翼板與短筋之間焊縫，焊接時，梁立置，上翼板朝下，兩側(cè)各設(shè)2名焊工，從中間向兩邊同時開始，采取退步兩面對稱跳焊法。②是通長筋或長筋板與上翼緣焊縫，焊接方法同①。③是短筋板與腹板焊縫，焊接時，梁臥置，先焊受拉側(cè)，用4名或2名焊工，分區(qū)跳焊，以防止熱量集中。④是通長筋或長筋板與腹板焊縫，方法同③。⑤是橫筋與腹板焊縫，方法同③。⑥是橫筋與短筋之間焊縫，焊接時梁立置，方法同①。⑦、⑧分別是刀板焊縫和墊板焊縫，在梁齊頭后焊接。⑨是通長筋與下翼板相連焊縫，在刀板、墊板焊后進行。另外，筋板焊接在條件許可情況下，盡可能防止將一側(cè)焊縫一次焊完，以防止產(chǎn)生過大側(cè)彎變形。筋板焊后，焊接制動連接板前應(yīng)實測側(cè)彎、拱度，在對稱型吊車梁結(jié)構(gòu)制造時，連接板宜置于梁受拉一側(cè)。另外，在拱度不符要求時，應(yīng)將拱度矯正合格后再組焊連接板。6）矯形矯形主要采取機械和火焰矯形，如鋼板和拼縫矯正采取平板機或滾板機或千斤頂局部處理，上翼板平面度，宜采取工字型調(diào)直機進行矯正，而翼板傾斜度、腹板波浪變形及梁側(cè)彎變形過大時，宜利用火焰矯正，加熱溫度控制在850℃以下，加熱位置視情況而定。加熱處加熱處比如：長角焊縫焊接后，工字梁翼緣往往發(fā)生圖8所表示三種變形，矯形時首先選取工字型調(diào)直機將翼板調(diào)平，如圖9所表示，然后再用火焰調(diào)整翼板與腹板之間垂直度（無工字型調(diào)直機，可按圖8所表示加熱處進行熱矯）。加熱處加熱處加熱處加熱處加熱處加熱處加熱處加熱處(a)(b)(c)圖8加熱處加熱處圖9對于吊車梁側(cè)彎變形，按圖10所表示加熱受拉一側(cè)，并成三角形烤矯。圖10對于腹板波浪變形，采取點狀加熱來矯正，加熱點分布在產(chǎn)生波浪部位。五、主要施工機具以一條生產(chǎn)流水線為例，所需機具以下：序號設(shè)備名稱規(guī)格型號數(shù)量備注1工字型矯正機H=500～3000mm翼板厚δ≤46，寬b=200～10001自制2組裝胎具長L=27000寬=30001自制3工字型吊車焊接胎L=270002自制4H型鋼切割機15硅整流自動焊機ZPG6～100016直流埋弧自動焊機MZ-1～100017直流焊機A×5～500148半自動切割機CZ-3049搖壁鉆床Z-3040110橋式吊車20t2六、質(zhì)量標準1、焊接實腹式工字型吊車梁施工執(zhí)行國家《鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范》（GB50205-95）。2、焊接實腹式工字型吊車梁質(zhì)量指標見下表：焊接實腹式吊車梁允許偏差項次項目允許偏差示意圖H1H梁跨度L偏差-5mmL2L端部高度（H）：H≤2mH≥2m±2.0mm±3.0mmL3L起拱度偏差：L≤24mL>24m±L/5000(不得下?lián)?+L/10004兩端最外側(cè)安裝孔距離±3.0mmf2f15f2f1側(cè)彎矢高（Δf）扭曲（梁高h）≤L/且≤10mmh/250b1-1L11L6b1-1L11L腹板局部不平度（Δf2）δ<14mmδ≥14mmΔf2≤3L/1000Δf2≤2L/1000q7q翼緣板傾斜度（q）≤2.0mm8吊車梁上翼緣與軌道接觸面不平直度≤1.0mm七、勞動組織以一條流水作業(yè)線為例，鉚工20～24人，電焊工14～16人，氣焊工4～6人，起重工4～6人，天車工3～4人，油工2～3人，機械工、鉆工2～3人。八、安全注意事項1、參加施工人員必須熟悉工作內(nèi)容、施工程序、檢驗要求，并嚴格按方法要求施工。2、拼接后鋼板較長，在翻板時應(yīng)用翻板勾子并依照起吊板重量選取翻板勾子噸位和數(shù)量，可與扁擔配合使用。3、吊車梁立置時，應(yīng)用斜支撐固定牢靠，嚴防傾倒。4、火焰調(diào)直區(qū)周圍，禁止放置易燃易爆物品，液化氣罐應(yīng)放在陰涼且無明火處。5、加高固定鉆床，應(yīng)有鉆孔平臺和護欄桿，行走用鋪設(shè)軌道應(yīng)設(shè)有車檔。6、各崗必須恪守安全操作規(guī)程。九、效益分析本工法采取了予測控方法，降低了吊車梁制造過程中所產(chǎn)生變形，這么不但大大降低了專門矯形，還防止了像吊車梁高度收縮變形滿足不了設(shè)計要求現(xiàn)象，并提升了工作