上海振華重工（集團(tuán)）股份有限公司南通分公司 南通 226017

0 引言

模塊化輪胎式集裝箱起重機(jī)（以下簡(jiǎn)稱輪胎吊）龍門架采用法蘭板連接形式，與傳統(tǒng)輪胎吊相比，增加了法蘭板的裝配、焊接及法蘭板平面機(jī)加工和法蘭板上螺栓孔配鉆。大梁、支腿、鞍梁上的法蘭板與各自結(jié)構(gòu)件單獨(dú)制作、焊接，取消了鞍梁與支腿的預(yù)拼。

龍門架真法蘭的優(yōu)點(diǎn)有：1）模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、自動(dòng)化程度高，是未來(lái)輪胎吊發(fā)展的新趨勢(shì)；2）取消支腿鞍梁預(yù)拼工藝后可節(jié)約人工費(fèi)，特別是減少對(duì)場(chǎng)地的占用，提高了對(duì)生產(chǎn)場(chǎng)地的利用率；3）預(yù)焊程度高，構(gòu)件單獨(dú)制作、油漆，拼裝及總裝后不動(dòng)火，進(jìn)一步提高了產(chǎn)品質(zhì)量；4）輪胎吊可散裝發(fā)運(yùn)，相比整機(jī)運(yùn)輸可節(jié)省部分運(yùn)輸費(fèi)用；5）后續(xù)生產(chǎn)工藝成熟后可實(shí)現(xiàn)構(gòu)件的互換性要求，為標(biāo)準(zhǔn)輪胎吊的先制作后銷售打下基礎(chǔ)，極大提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

1 鋼結(jié)構(gòu)件制作通用要求

主梁、支腿和鞍梁均為箱體結(jié)構(gòu)，內(nèi)置隔板。箱體結(jié)構(gòu)熔透焊縫較多，在鋼結(jié)構(gòu)制造和下料過(guò)程中應(yīng)盡量減少拼接點(diǎn)，保證鋼結(jié)構(gòu)的完整性，減少焊接應(yīng)力變形。在裝配前要對(duì)鋼板的平整度、直線度和對(duì)角線進(jìn)行檢查并校正，確保符合要求。制作時(shí)嚴(yán)格按照工藝流程進(jìn)行裝配焊接，主要控制箱體面板傾斜度、腹板垂直度和法蘭板處腹板開檔，確保構(gòu)件的制作尺寸和法蘭板安裝精度。

為保障模塊單元的互換性和龍門架拼接的精確性，箱體制作完成后需要對(duì)拱度、直線度、旁彎等數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)與校正，保證主梁和支腿整體扭曲控制在5 mm以內(nèi)，法蘭板平整度≤2 mm/m，主梁跨距偏差在3 mm以內(nèi)，鞍梁整體扭曲控制在5 mm以內(nèi)，法蘭板平整度≤3 mm/m。龍門架制作精度要求較高，制作時(shí)要重點(diǎn)注意箱體的扭曲控制、焊接變形控制、法蘭板垂直度控制和螺栓孔定位尺寸控制等。

2 鋼結(jié)構(gòu)制造關(guān)鍵技術(shù)

輪胎吊龍門架采用上下法蘭板連接的形式，各模塊之間由高強(qiáng)度螺栓連接，在制作時(shí)先進(jìn)行箱體制作，然后進(jìn)行箱體劃線，法蘭板裝配時(shí)以箱體劃出中心線為基準(zhǔn)進(jìn)行定位，最后對(duì)法蘭板進(jìn)行銑面鉆孔。輪胎吊箱體（主梁為例）制作流程如圖1所示。

圖1 輪胎吊箱體（主梁為例）制作流程圖

2.1 板單元余量放樣技術(shù)

主梁和支腿均為箱體結(jié)構(gòu)，截面因有隔板支撐，故面腹板的寬度方向不放置焊接收縮余量，長(zhǎng)度方向收縮余量放置1.2‰。由于采購(gòu)的鋼板長(zhǎng)度無(wú)法滿足翼腹板長(zhǎng)度要求，需要進(jìn)行對(duì)接處理，對(duì)接縫需放置焊接收縮余量。除考慮鋼板的焊接收縮余量外，主梁腹板兩端放置50 mm余量，主梁上面板因設(shè)計(jì)焊縫較多，需放置100 mm余量，下面板焊縫較少，需放置30 mm余量。支腿的面腹板僅在主梁端放置50 mm余量，便于箱體焊接完成后劃線修割控制支腿長(zhǎng)度。

鞍梁面腹板長(zhǎng)度方向余量視鞍梁長(zhǎng)度而定，因需要與大車耳板進(jìn)行對(duì)接，焊接收縮量大，高度方向放置10 mm余量，待腹板單元制作完成后修割保證腹板外形尺寸。油箱鞍梁的底板由多個(gè)厚度不同的鋼板對(duì)接而成，對(duì)接縫較多，需增大焊接收縮余量的放置。

板單元焊接余量的合理放置能較大限度地降低焊接變形，提高勞動(dòng)效率，減少返工的情況出現(xiàn)，有效保證箱體成形質(zhì)量，提高制造精度。

2.2 來(lái)料檢查

對(duì)于箱體結(jié)構(gòu)，板單元下料精度是產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵因素，需對(duì)來(lái)料外形尺寸、平整度、斷面質(zhì)量、表面局部缺口、毛刺等進(jìn)行檢查，并做好工藝檢查記錄，檢驗(yàn)合格后，方可使用。

1）隔板的外形尺寸偏差是影響箱體扭曲的主要原因，隔板切割或拼接后需對(duì)隔板的外形尺寸（長(zhǎng)、寬、對(duì)角線）進(jìn)行檢查。

2）為保證法蘭板安裝精度和法蘭板垂直度，法蘭板下料需放置余量。由于法蘭板厚度平均在45mm左右，數(shù)控切割精度無(wú)法保證，故數(shù)控完成后需加工其外形尺寸，保證法蘭板長(zhǎng)、寬和對(duì)角線誤差，并檢驗(yàn)整塊法蘭板的平整度。

2.3 板單元制作

1）在主梁制作時(shí)，面腹板按照拼板工藝進(jìn)行對(duì)接，對(duì)接前后均需檢查直線度，拼板后劃出跨距中心線，以跨距中心線為基準(zhǔn)向兩端分別劃出隔板裝配線。軌道應(yīng)提前焊接到面板上，然后進(jìn)行箱體成形制作，軌道對(duì)接前后應(yīng)確保軌道扭曲、直線度符合要求。在軌道與上面板裝配時(shí)，先劃出軌道裝配線，軌道按照裝配線進(jìn)行定位焊接。

2）支腿面腹板在鞍梁端不放置余量，僅放置在主梁端，對(duì)接前后均需檢查直線度，對(duì)接完成后按圖紙尺寸劃出隔板和加強(qiáng)筋的裝配線，在面板上劃出腹板裝配線。

3）鞍梁法蘭板與上面板拼板焊接后，需保證兩法蘭板中心的直線度控制在±1 mm范圍內(nèi)，再劃出隔板和腹板的裝配線、中心線。兩法蘭板中心直線度要求如圖2所示。

2.4 箱體制作

1）主梁制作技術(shù)

主梁三面成形時(shí)，隔板和腹板需按照主梁面板上的隔板裝配線、腹板裝配線、面板中心線和腹板中心線來(lái)定位裝配，隔板和腹板定位前需控制垂直度。隔板和腹板垂直度檢查見(jiàn)圖3。

圖3 隔板和腹板垂直度檢查

箱體四面成形并翻身后，先完成兩對(duì)筋隔板之間箱體聯(lián)系焊縫的焊接，再將主梁頂水平，檢查對(duì)筋隔板位置的面板傾斜度和腹板垂直度，如有超差則需要將對(duì)筋隔板進(jìn)行重新調(diào)整。以跨距中心線為基準(zhǔn)將對(duì)筋隔板的下端調(diào)整到圖紙尺寸L，完成對(duì)筋隔板和腹板的焊接。最后以對(duì)筋隔板為基準(zhǔn)，修割主梁兩端的余量，定位焊接主梁封頭板，并嚴(yán)格控制尺寸W。對(duì)筋隔板和封頭板尺寸控制見(jiàn)圖4。

圖4 對(duì)筋隔板和封頭板尺寸控制

主梁完成平臺(tái)牛腿等預(yù)焊后，進(jìn)行拱度、直線度、旁彎等的?；鸸ぷ?，控制主梁扭曲程度后對(duì)主梁進(jìn)行一次劃線：以軌道中心為基準(zhǔn)，劃出主梁的水平、垂直十字中心線，分別把中心線標(biāo)記在封頭板、底板和腹板上?？缇嗑€以對(duì)筋隔板和封頭板的實(shí)際距離進(jìn)行劃線，劃線前檢查L(zhǎng)與圖紙的尺寸誤差。

以劃出的十字中心線為檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，檢查主梁下端口的內(nèi)外側(cè)腹板開檔尺寸B1和B2，若尺寸不合格的，必須調(diào)整尺寸滿足要求后，方可完成下端口各相關(guān)焊縫的焊接。主梁下端口外形尺寸示意圖見(jiàn)圖5。

圖5 主梁下端口外形尺寸示意圖

法蘭板在定位前，需以法蘭板中心為基準(zhǔn)，在法蘭板上劃出接口自由邊裝配線，再以法蘭板中心和主梁中心為基準(zhǔn)，定位安裝法蘭板。檢查兩塊法蘭板中心線的直線度偏差和法蘭板橫向水平偏差，同時(shí)檢查接口是否與裝配參考線重合。兩法蘭板偏差檢查示意圖見(jiàn)圖6。

圖6 兩法蘭板偏差檢查示意圖

主梁下端口與法蘭板的焊接需按焊接順序進(jìn)行，并利用工裝控制焊接角變形。法蘭板焊接變形控制工裝見(jiàn)圖7。主梁下端口與法蘭板的焊接完成后，復(fù)查主梁各關(guān)鍵尺寸，并對(duì)主梁進(jìn)行二次劃線，分別劃出法蘭板加工檢驗(yàn)線和余量線。利用主梁模塊加工設(shè)備加工法蘭板余量和螺栓孔。主梁模塊法蘭板加工見(jiàn)圖8。

圖7 法蘭板焊接變形控制工裝

圖8 主梁模塊法蘭板加工

2）支腿制作技術(shù)

在支腿制作時(shí)，先完成箱體成形制作，再進(jìn)行法蘭板的裝配焊接。支腿兩端第一塊隔板往外的箱體焊縫暫不焊接，僅點(diǎn)焊固定，便于箱體面腹板與法蘭板裝配焊接。

將支腿調(diào)整至水平狀態(tài)，檢查兩端口隔板位置的面腹板垂直度和水平度，要求控制在3 mm以內(nèi)，若超差則需進(jìn)行火工校正調(diào)整。尺寸滿足要求后，對(duì)支腿箱體進(jìn)行劃線，劃出箱體4個(gè)面的中心線、箱體兩端的余量修割線和檢驗(yàn)線。支腿箱體劃線如圖9所示，根據(jù)劃出的中心線檢查箱體開口實(shí)際尺寸與劃線尺寸的偏差，若偏差較大則將箱體點(diǎn)焊的部分拆開，調(diào)整箱體端口尺寸符合要求。最后以檢驗(yàn)線為基準(zhǔn)，修割主梁端的余量，并修割出焊接坡口。

圖9 支腿箱體劃線

法蘭板在定位前，應(yīng)以法蘭板中心為基準(zhǔn)，劃出支腿接口在法蘭板上的外形裝配線，作為裝配參考線。在法蘭板定位時(shí)，以法蘭板中心對(duì)位調(diào)整與箱體中心重合，并調(diào)整支腿箱體接口面腹板與法蘭板上裝配參考線重合。法蘭板裝配及箱體接口尺寸控制見(jiàn)圖10。

圖10 法蘭板裝配及箱體接口尺寸控制

法蘭板定位安裝完成后，應(yīng)檢查法蘭板和腹板的垂直度，以確保兩端法蘭板的平行。法蘭板和腹板垂直度檢查見(jiàn)圖11。利用工裝將法蘭板固定牢固，完成與法蘭板相關(guān)焊縫的焊接，從而控制箱體接口與法蘭板的焊接變形。工裝控制焊接變形見(jiàn)圖12。

圖11 法蘭板和腹板垂直度檢查

圖12 工裝控制焊接變形

在支腿制作完成后，復(fù)查支腿各尺寸并對(duì)其進(jìn)行二次劃線，分別劃出法蘭板加工檢驗(yàn)線和余量線。利用支腿模塊加工設(shè)備加工同時(shí)加工兩端法蘭板余量和螺栓孔。支腿模塊法蘭板加工見(jiàn)圖13。

圖13 支腿模塊法蘭板加工

3）鞍梁制作技術(shù)

鞍梁腹板拼板完成后，檢查直線度，并進(jìn)行寬度方向的余量修割，劃出板單元上的中心線、隔板裝配線、縱向筋裝配線等。鞍梁應(yīng)在校準(zhǔn)過(guò)水平的胎架上進(jìn)行制作，先完成對(duì)筋隔板之間的箱體焊接，再完成腹板與面板的焊接，其面板上法蘭板與腹板焊接時(shí)，需裝夾厚板控制法蘭板焊接變形。以鞍梁垂直中心線為基準(zhǔn)，定位與支腿對(duì)筋的四檔隔板并完成焊接。對(duì)筋隔板尺寸控制見(jiàn)圖14。為便于后續(xù)檢查，可將對(duì)筋隔板的裝配線引到腹板外側(cè)面。

圖14 對(duì)筋隔板尺寸控制

鞍梁四面裝配完成后翻身并放置在胎架上，在箱體對(duì)筋隔板的位置利用千斤頂調(diào)整水平，檢查腹板、耳板垂直度和耳板開檔，滿足尺寸要求后方可進(jìn)行箱體的焊接。焊接完成后檢查整體扭曲度、法蘭板平整度、兩法蘭板相對(duì)位置尺寸，并以對(duì)筋隔板開檔為基準(zhǔn)，劃出支腿中心線、耳板孔中心線，以水平中心線為基準(zhǔn)，劃出法蘭板厚度加工線。注意測(cè)量檢查鞍梁的兩塊法蘭板高低差，要求兩塊法蘭板檢查點(diǎn)(8處/件)水平高低差控制在4 mm以內(nèi)，若超差過(guò)大，就會(huì)出現(xiàn)法蘭板無(wú)余量加工的情況。

3 結(jié)語(yǔ)

模塊化輪胎吊龍門架關(guān)鍵制造技術(shù)已應(yīng)用于肯尼亞ICD堆場(chǎng)輪胎吊項(xiàng)目，并為該輪胎吊的散件發(fā)運(yùn)和現(xiàn)場(chǎng)模塊化總裝提供了便利。輪胎吊模塊化制造和總裝有效減少施工現(xiàn)場(chǎng)焊接及涂裝油漆修補(bǔ)作業(yè)，縮短了現(xiàn)場(chǎng)總裝周期，實(shí)現(xiàn)降本增效。