（南京港港務(wù)工程公司，江蘇 南京 210000）

卸船機(jī)設(shè)備箱形梁焊接工藝分析及質(zhì)量控制探討

冷海翔

（南京港港務(wù)工程公司，江蘇 南京 210000）

卸船機(jī)設(shè)備箱形梁焊接質(zhì)量要求十分嚴(yán)格，在焊接時要嚴(yán)格的按照施工工藝與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工，通過對箱形梁的結(jié)構(gòu)及焊接方法進(jìn)行分析，并對焊接的接口、焊接的參數(shù)與焊接的工藝等進(jìn)行了探討，最后對箱形梁焊接的質(zhì)量與焊接的檢驗內(nèi)容等進(jìn)行了討論。

卸船機(jī)；箱形梁；焊接工藝

箱形結(jié)構(gòu)是一種穩(wěn)定性能好、結(jié)構(gòu)承載性能高的鋼架結(jié)構(gòu)，在一些大型機(jī)械設(shè)備中經(jīng)常用到的鋼結(jié)構(gòu)形式。在卸船機(jī)設(shè)備的制作和安裝中，鋼結(jié)構(gòu)箱形梁結(jié)構(gòu)具有十分重要作用，它的承載性好，便于對貨物進(jìn)行裝載與卸載，具有抗扭剛度大，抵抗結(jié)構(gòu)的正負(fù)彎矩等特征，在工作作業(yè)的過程中，動力特性好，而且收縮變形量小等特點，成為卸船機(jī)載設(shè)備中常用的設(shè)備之一。因此，為了有效的提高卸船機(jī)械設(shè)備的梁箱制作質(zhì)量，就需要采用合理的焊接工藝，來優(yōu)化設(shè)備的質(zhì)量控制。

1 箱形梁的結(jié)構(gòu)及焊接方法的選定

箱形梁的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，承載的貨物比較重，而且連接的部位比較多，外形的尺寸也比較大，要求的制作過程也比較復(fù)雜，需要采用優(yōu)質(zhì)的鋼材作為原材料，對各個部分的焊接技術(shù)要求非常嚴(yán)格。在一些大型卸船機(jī)設(shè)備企業(yè)中采用材料為Q345C鋼材作為箱形梁的材質(zhì)，其他的設(shè)備均采用焊接件，其焊接工作量大，要求的標(biāo)準(zhǔn)也非常高，焊接質(zhì)量需要安裝標(biāo)準(zhǔn)來完成，焊接的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與難點都非常大。在焊接的過程中，如果采用焊條電弧焊，熱輸入大，這樣就容易造成鋼材變形，焊接的接縫難以處理，而且焊接的過程難以控制，質(zhì)量也很難保證，生產(chǎn)效率不高。因此，通過對CO2焊接、埋弧焊與焊條電弧焊等焊接技術(shù)工作進(jìn)行實驗與對比分析，綜合各個焊接技術(shù)的優(yōu)點，在焊接的過程中，對鋼板的平行對接采用埋弧焊對焊接的焊縫進(jìn)行處理，其余的焊接工藝都采用CO2焊接技術(shù)進(jìn)行處理，使得產(chǎn)品在焊接的過程中，不會產(chǎn)生變形、焊縫難以處理的問題，這樣不僅能夠保證產(chǎn)品的焊接質(zhì)量與技術(shù)，提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，同時還能夠降低焊接的成本。

2 焊接坡口形式的處理

箱形梁箱體焊縫處理要滿足承受壓應(yīng)力的要求，在卸船梁箱體焊接中，要綜合分析箱體連接的膠軸板、拉桿處焊縫所承受的壓力，根據(jù)各個接縫壓應(yīng)力的要求，結(jié)合圖紙設(shè)計的要求，在焊縫處做坡口處理，方便在焊接的過程中，對各個焊縫有效的處理，使得部件之間的連接沒有任何缺陷，這樣才能有效的保證箱形梁本身承載能力達(dá)到要求，并能夠承載外界的拉力載荷。在焊接時，由于各個受拉的接頭之間為不等厚度的鋼材對接，需要將鋼板削成坡度，按照中心線對齊的方式進(jìn)行焊接。例如按照J(rèn)GJ81-2002的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定坡度≦1:2.5，AWS規(guī)定坡度蕊1:4，在焊接的過程中都要嚴(yán)格遵守標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定；TBJZ-85標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定箱形梁箱體的受拉或拉壓接頭坡度≦1:8等等，因此對卸船機(jī)大梁的焊接采用AWS規(guī)定坡度進(jìn)行焊接，以便于對各個焊縫進(jìn)行處理，而且也能夠保證對焊縫充分焊透，提高焊縫接頭的施工質(zhì)量，滿足設(shè)計的壓應(yīng)力的要求。例如下圖1，在對不同的鋼板焊接時，采用全焊透的V形接口進(jìn)行焊接，各個坡口的焊接形狀與尺寸見圖1，使得焊接穩(wěn)定性良好。

圖1 不同厚度鋼板坡口的焊接形式

在焊接時，為了減小焊道過熱，引起鋼材變形，就需要對焊接過程進(jìn)行處理，優(yōu)化焊接的工藝與方法，提高焊接的質(zhì)量，減少焊接過程中因為過熱而產(chǎn)生的細(xì)化晶粒，保證在焊接的過程中不會出現(xiàn)其他雜質(zhì)，在對焊接的坡口進(jìn)行處理時，要采用小車火焰進(jìn)行，保證切口平整、無氧化物等雜質(zhì)，并對坡口周邊的銹蝕、水分、油污、雜質(zhì)能夠進(jìn)行處理，減少它們對氣孔和冷裂紋焊接產(chǎn)生的影響。

3 焊接參數(shù)與焊接順序的處理

箱形梁在焊接時要求各個部位受熱均勻，在焊接時要注意受熱與冷卻不均勻的情況，而造成焊接接頭的結(jié)構(gòu)部位薄弱，影響箱形梁的質(zhì)量。同時，箱形梁結(jié)構(gòu)復(fù)雜、長度大、焊接的工作量也比較大，在鋼材焊接拼接的過程中，要求能夠制定詳細(xì)的焊接順序，并遵照國家的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行焊接，如果焊接的參數(shù)設(shè)置與焊接順序設(shè)置不能嚴(yán)格的安裝施工標(biāo)準(zhǔn)與施工參數(shù)，就會造成箱體構(gòu)建的整體或者局部產(chǎn)生變形，影響整個箱形梁的質(zhì)量，例如角變形、撓曲變形等情況，還有可能產(chǎn)生構(gòu)件收縮的情況，往往會造成接頭的性能下降、箱形梁的構(gòu)件尺寸差，使得矯正工作量大，而且還十分復(fù)雜，嚴(yán)重的還會使得整個箱形梁報廢的情況，因此，在箱形梁焊接的過程中，一直要制定嚴(yán)格的焊接工藝與焊接參數(shù)來保證焊接的質(zhì)量。例如，卸船機(jī)箱形梁T形接頭及角接頭焊縫的處理采用平焊的方法進(jìn)行，立焊采用CO2焊處理，箱形梁的平板對接采用埋弧焊處理，根據(jù)不同的焊接型材，采用國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)與工藝參數(shù)進(jìn)行焊接。在進(jìn)行平板對接時，采用埋弧焊焊接技術(shù)，對各個接口的處理要求采用CO2焊封底，防止接口出現(xiàn)氧化的情況，然后再進(jìn)行各個部件的正面埋弧焊焊接，在焊接完成后，再進(jìn)行反面焊接，需要運用碳弧氣清理各個焊接接口，運用碳弧氣刨的刨槽要深淺均勻，為后續(xù)的焊接提供保證，一般為板厚的1/2～1/3，在刨槽時要防止出現(xiàn)滲碳層，需要對各個刨后結(jié)構(gòu)采用砂輪打磨凈，然后再進(jìn)行焊接，這樣就能夠保證焊接的效果。

箱形梁在裝配時，要結(jié)合具體的施工工藝，將翼板放在平臺上，根據(jù)施工設(shè)計的具體的要求，對腹板和隔板進(jìn)行處理，畫出位置線，并打上樣沖眼，然后根據(jù)具體的工藝進(jìn)行裝配，在各個焊接位置進(jìn)行處理之后，進(jìn)行定位焊接，在焊接時需要在各個焊接處焊上臨時支撐角鋼，固定各個焊接點的間距，使之在焊接的過程中不會發(fā)生變化，然后再裝配兩腹板，使得腹板與翼板保持垂直，在一切準(zhǔn)備妥當(dāng)后，由2名焊工從箱梁中間向兩端焊接箱形梁的內(nèi)部焊縫，在焊接完成之后進(jìn)行矯正，進(jìn)行蓋板點固焊，直到完成整個箱形梁的內(nèi)、外部焊接工作，下圖2是箱形梁的焊接順序。

圖2 箱形梁的焊接順序圖

在焊接時需要注意如下問題。（1）焊接前，清除坡口兩側(cè)個50mm的范圍內(nèi)的雜質(zhì)，保證焊接時不會出現(xiàn)質(zhì)量問題。（2）采用專業(yè)的焊接工具進(jìn)行焊接，并按照施工的要求進(jìn)行施工，保證箱梁焊縫質(zhì)量與外觀焊接質(zhì)量。（3）焊接時，分別將焊槍傾向翼板側(cè)與腹板側(cè)進(jìn)行焊接，保持在300度左右的夾角進(jìn)行焊接，以滿足施工規(guī)范要求。

4 焊接的質(zhì)量控制與檢驗

4.1 焊接的質(zhì)量控制

（1）箱形梁上卜翼緣板、腹板下料時，要保證焊接時的收縮量（約為總長度的1/10000），使得焊接的總體保持一致。（2）上、下翼緣板與腹板拼縫至少錯開300 mm 的縫隙，保證焊接的伸縮。（3）拼板應(yīng)在水平胎架上進(jìn)行，在矯正平之后，保證坡口的方向一致，并打磨平滑，使得焊接過程中不會出現(xiàn)雜質(zhì)或者缺陷。（4）拼板縫位錯量應(yīng)控制在板材后的0.1，并能夠保證焊接的焊縫與中心線一致。（5）為保證大梁拱度，腹板卜料采用數(shù)控機(jī)床，腹板與卜翼板接觸處按拱度要求及大梁自重現(xiàn)象要切出相應(yīng)弧度。（6）焊接前，將做好各種準(zhǔn)備工作，要清除各個焊接坡口及焊縫周圍油污、水分、銹跡、雜物等，保證焊接時不會出現(xiàn)氣孔，CO2焊應(yīng)采取防風(fēng)措施，防止焊接過程出現(xiàn)氣孔或者焊縫開裂的情況。在焊接時要注意觀察，保證各個部位焊接均勻，而且不會出現(xiàn)焊縫斷裂的情況。

4.2 焊接質(zhì)量的檢驗

（1）焊縫檢驗。要求能夠滿足焊接工藝的基本要求與圖紙設(shè)計的要求。（2）一、二級焊縫的檢驗。注意采用超聲波或射線探傷進(jìn)行內(nèi)部缺陷的檢驗，分析是否存在氣孔或者焊縫，在檢驗的過程中，應(yīng)該符合國家的檢驗標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)定進(jìn)行檢查。（3）修復(fù)檢驗。在檢驗出焊縫經(jīng)探傷檢驗有缺陷時，要分析其中的原因，并制定修復(fù)的方案，然后進(jìn)行及時修復(fù)。（4）測量標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一。箱形梁拱度、旁彎尺寸要在焊接技術(shù)規(guī)定的溫度、環(huán)境等問題進(jìn)行測量。

5 結(jié)語

在箱形梁體的焊接過程中，應(yīng)該嚴(yán)格的按照焊接技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與制定的焊接工藝流程與相關(guān)的程序，加強(qiáng)焊接的質(zhì)量控制，使得卸船機(jī)箱形梁在焊接及焊后檢驗都能夠滿足焊接的條件與要求，保證焊接的過程中不會出現(xiàn)大的偏差，將焊接中出現(xiàn)的誤差降低到最小的范圍內(nèi)，并保證焊接卸船箱形梁的質(zhì)量。

[1]孫關(guān)富,楊文柱等.鋼結(jié)構(gòu)工程焊接技術(shù)的重點、難點及控制措施[J].安裝,2016(2).

[2]何利華.岸橋箱型梁制作工藝及質(zhì)量控制[J].港口科技,2016(6).

[3]嚴(yán)德洪.鋼箱梁制作工藝及現(xiàn)場拼接控制[J].加工制作,2014(2).

TG457.6

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