實(shí)腹式工字型大型吊車梁制造工法PAGE1PAGE9實(shí)腹式工字型大型吊車梁制造工法作者簡介：方才銀同志1984年畢業(yè)于撫順石油學(xué)院煉機(jī)系，現(xiàn)任金屬結(jié)構(gòu)廠壓力容器工藝責(zé)任師，高級(jí)工程師。該同志有著豐富的工藝設(shè)備設(shè)計(jì)審核經(jīng)驗(yàn)，除負(fù)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(biāo)設(shè)備制造工藝文件及各裝置鋼結(jié)構(gòu)措施的審核外，還參加了槽車修復(fù)方案、天津乙烯冷箱氣密試驗(yàn)方案、雙相不銹鋼設(shè)備制造及我國第一臺(tái)多管式第三級(jí)旋風(fēng)分離器等項(xiàng)目的攻關(guān)。該文所編寫的工法被評(píng)為98年度總公司級(jí)（二級(jí)），該工法是作者的處女作。一、前言焊接實(shí)腹式工字型吊車梁廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)廠房的重級(jí)工作制吊車梁系統(tǒng)中，它是吊車梁系統(tǒng)中的關(guān)鍵構(gòu)件。典型吊車梁系統(tǒng)如圖1所示，典型吊車梁結(jié)構(gòu)型式如圖2所示。吊車梁不僅承受一定的靜載，還承受由于吊車運(yùn)行而產(chǎn)生的動(dòng)載，它的制造質(zhì)量不僅影響整個(gè)結(jié)構(gòu)的外形和承載能力，而且關(guān)系到廠房內(nèi)人身和設(shè)備的安全。因此《鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GB50205-95）對(duì)焊接實(shí)腹式吊車梁的制造質(zhì)量規(guī)定相當(dāng)嚴(yán)格，而要實(shí)現(xiàn)這些質(zhì)量指標(biāo)，關(guān)鍵是控制吊車梁的制造變形和焊接質(zhì)量。我廠采用“自動(dòng)焊與手工焊相結(jié)合，預(yù)測控變形與矯形相結(jié)合”的制造工藝，成功地制造了大量的焊接實(shí)腹式工字型吊車梁。達(dá)到了質(zhì)量要求，并創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。制動(dòng)板或制動(dòng)桁架制動(dòng)板或制動(dòng)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吊車梁典型結(jié)構(gòu)示意圖二、工法特點(diǎn)1、本工法采用予測控變形和矯形相結(jié)合的工藝，以予控變形為主，從工藝上控制制造質(zhì)量，減少了制造成品的矯形后遺癥。2、本工法采用流水線作業(yè)，專用胎具組裝，勞動(dòng)組織合理，易于形成系列化產(chǎn)品。3、質(zhì)量容易控制，工期短，經(jīng)濟(jì)效益好。三、適用范圍1、本工法適用于各種規(guī)格、材質(zhì)的焊接實(shí)腹式工字型吊車梁。2.石油化工裝置中管廊、框架及工業(yè)爐的H型鋼類立柱、橫梁的制作可參照?qǐng)?zhí)行。四、工藝程序及要點(diǎn)1、工藝程序吊車梁不管規(guī)格大小、材質(zhì)如何，由于其結(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(yàn)→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(yàn)→翼腹板寬度方向下凈料→翼板側(cè)彎矯正→翼腹板組對(duì)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(yàn)→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(yàn)。2、工藝要點(diǎn)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)由于翼板長度隨跨度而定，一般較長。其寬度都較窄，下料時(shí)，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(shí)選擇合理的切割方式，以減少彎曲變形的產(chǎn)生，這包括盡可能多地采用多臺(tái)切割機(jī)同時(shí)進(jìn)行切割，或者在單臺(tái)機(jī)切割時(shí)，采取板的兩頭各預(yù)留150～200mm長先不切割，如圖3所示。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，從而控制因切割引起翼板側(cè)彎變形。150～200150～200150～200150～200圖3單機(jī)切割翼板時(shí)側(cè)彎變形控制圖2）腹板下料簡圖工序說明③②①①257①③②①①257①對(duì)于腹板來說，其寬度一般比翼板大許多，因此腹板一般先將窄板對(duì)接（V型坡口）拼焊成寬度基本相同的幾塊板，再對(duì)接拼焊成長條板，如圖所示焊接順序，然后進(jìn)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起的腹板寬度方向收縮量，該值可按實(shí)測值選取或應(yīng)用公式計(jì)算，用以避免焊接造成的吊車梁高度超差的可能。腹板下料時(shí)，實(shí)行予起拱的方法，對(duì)于跨度12米以下的吊車梁，予起拱量f為L/1000～L/2000，L＇=1500mm；對(duì)于跨度12米以上的吊車梁予起拱量f為L/1500～L/2000，L＇=2000mm，見圖4所示。其目的是為了控制工字梁筋板焊接及火焰矯形上翼板傾斜而引起拱度的變化。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、腹板長度方向引起的收縮而制定的。fL′fL′LL圖4腹板予起拱示意圖3）組對(duì)工字型簡圖工序說明工字梁絲杠支架組對(duì)工字型胎具示意圖利用工字型組對(duì)胎臥式組對(duì)，胎具應(yīng)預(yù)先找平，胎具每2m左右布置一個(gè)組對(duì)點(diǎn)，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，檢查翼腹板組對(duì)尺寸和彼此的垂直度，點(diǎn)焊成型。4）工字梁長角焊縫焊接簡圖工序說明焊機(jī)焊機(jī)工字梁長角焊縫焊接示意圖工字梁設(shè)計(jì)要求，上翼板與腹板連接處采用K型熔透焊；下翼板與腹板連接處采用T型貼角焊。K型、T型接頭均采用埋弧自動(dòng)焊進(jìn)行船形位置焊接。長角焊縫焊接前，實(shí)測側(cè)彎、拱度、扭曲變化情況，據(jù)測量結(jié)果通過改變長角焊縫焊接順序控制變形。實(shí)測拱度值較低時(shí)，采用圖5中(a)所示焊接順序。拱度適中時(shí)，由于不需提高或降低拱度，按圖5中(b)的順序焊接。拱度過高時(shí)，由于需降低拱度，按圖5中(c)的順序焊接。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順序?yàn)榱丝刂苽?cè)彎變形，吊車梁長角焊縫每種焊接順序先焊的一側(cè)均為梁受拉的一側(cè)，焊接時(shí)各道焊接焊接方向盡可能一致。吊車梁較長時(shí)，采用2臺(tái)以上的焊機(jī)，同時(shí)退步焊來控制梁的扭曲變形。如圖6所示。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(duì)稱布置，有長筋、短筋、橫筋、通長筋板，組焊時(shí)，筋板與上翼板連接處要求頂緊，無間隙。施焊時(shí)一般采用平焊位置，這樣會(huì)提高焊接效率，保證焊縫外觀質(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的一側(cè)，該焊縫一般采用熔透焊，焊縫焊接一般在梁矯形后進(jìn)行。吊車梁長角焊縫焊完后，焊接筋板前應(yīng)實(shí)測拱度和側(cè)彎及扭曲，通過分析實(shí)測結(jié)果，運(yùn)用改變焊接順序來控制梁的拱度變形，側(cè)彎變形及腹板的波浪變形。當(dāng)實(shí)測拱度較高時(shí)，采用手工電弧焊焊接筋板，較大地降低拱度；當(dāng)實(shí)測拱度較低時(shí)，采用CO2氣體保護(hù)焊焊接筋板，較小地降低拱度。但是不論哪種焊接方法，均應(yīng)從梁受拉側(cè)開始焊接，以減少側(cè)彎變形。為避免梁扭曲變形，控制其拱度變化并避免腹板產(chǎn)生過大的波浪變形，通過控制筋板焊接順序加以控制，筋板焊接順序如圖7所示。⑥④③②⑤①⑦⑥④③②⑤①⑦⑨⑨⑧⑧圖7筋板焊接順序筋板焊接順序說明：①是上翼板與短筋之間的焊縫，焊接時(shí)，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(shí)開始，采用退步兩面對(duì)稱跳焊法。②是通長筋或長筋板與上翼緣的焊縫，焊接方法同①。③是短筋板與腹板的焊縫，焊接時(shí)，梁臥置，先焊受拉側(cè)，用4名或2名焊工，分區(qū)跳焊，以避免熱量集中。④是通長筋或長筋板與腹板的焊縫，方法同③。⑤是橫筋與腹板的焊縫，方法同③。⑥是橫筋與短筋之間的焊縫，焊接時(shí)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的焊縫，在刀板、墊板焊后進(jìn)行。另外，筋板焊接在條件許可的情況下，盡量避免將一側(cè)焊縫一次焊完，以避免產(chǎn)生過大的側(cè)彎變形。筋板焊后，焊接制動(dòng)連接板前應(yīng)實(shí)測側(cè)彎、拱度，在對(duì)稱型吊車梁結(jié)構(gòu)制造時(shí)，連接板宜置于梁受拉的一側(cè)。另外，在拱度不符要求時(shí)，應(yīng)將拱度矯正合格后再組焊連接板。6）矯形矯形主要采用機(jī)械和火焰矯形，如鋼板和拼縫矯正采用平板機(jī)或滾板機(jī)或千斤頂局部處理，上翼板的平面度，宜采用工字型調(diào)直機(jī)進(jìn)行矯正，而翼板的傾斜度、腹板的波浪變形及梁的側(cè)彎變形過大時(shí)，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。加熱處加熱處例如：長角焊縫焊接后，工字梁翼緣往往發(fā)生圖8所示的三種變形，矯形時(shí)首先選用工字型調(diào)直機(jī)將翼板調(diào)平，如圖9所示，然后再用火焰調(diào)整翼板與腹板之間的垂直度（無工字型調(diào)直機(jī)，可按圖8所示加熱處進(jìn)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(duì)于吊車梁的側(cè)彎變形，按圖10所示加熱受拉一側(cè)，并成三角形烤矯。圖10對(duì)于腹板的波浪變形，采用點(diǎn)狀加熱來矯正，加熱點(diǎn)分布在產(chǎn)生波浪的部位。五、主要施工機(jī)具以一條生產(chǎn)流水線為例，所需機(jī)具如下：序號(hào)設(shè)備名稱規(guī)格型號(hào)數(shù)量備注1工字型矯正機(jī)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(jī)15硅整流自動(dòng)焊機(jī)ZPG6～100016直流埋弧自動(dòng)焊機(jī)MZ-1～100017直流焊機(jī)A×5～500148半自動(dòng)切割機(jī)CZ-3049搖壁鉆床Z-3040110橋式吊車20t2六、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)1、焊接實(shí)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(yàn)收規(guī)范》（GB50205-95）。2、焊接實(shí)腹式工字型吊車梁質(zhì)量指標(biāo)見下表：焊接實(shí)腹式吊車梁的允許偏差項(xiàng)次項(xiàng)目允許偏差示意圖H1H梁跨度L的偏差-5mmL2L端部高度（H）：H≤2mH≥2m±2.0mm±3.0mmL3L起拱度的偏差：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(yuǎn)）≤L/2000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(dòng)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(jī)械工、鉆工2～3人。八、安全注意事項(xiàng)1、參加施工的人員必須熟悉工作內(nèi)容、施工程序、檢驗(yàn)要求，并嚴(yán)格按措施要求施工。2、拼接后的鋼板較長，在翻板時(shí)應(yīng)用翻板勾子并根據(jù)起吊板重量選用翻板勾子的噸位和數(shù)量，可與扁擔(dān)配合使用。3、吊車梁立置時(shí)，應(yīng)用斜支撐固定牢固，嚴(yán)防傾倒。4、火焰調(diào)直區(qū)周圍，嚴(yán)禁放置易燃易爆物品，液化氣罐應(yīng)放在陰涼且無明火處。5、加高固定的鉆床，應(yīng)有鉆孔平臺(tái)和護(hù)欄桿，行走用鋪設(shè)的軌道應(yīng)設(shè)有車檔。6、各崗必須遵守安全操作規(guī)程。九、效益分析本工法采取了予測控方法，減少了吊車梁制造過程中所產(chǎn)生的變形，這樣不僅大大減少了專門矯形，還避免了像吊車梁高度收縮變形滿足不了設(shè)計(jì)要求的現(xiàn)象，并提高