超大型吊車梁現場制作新技術

摘 要:本文主要介紹了湖南華菱湘鋼項目超大型吊車梁的制作技術，板的薄、厚相差較大，且該梁長為59m、高為6m、單件重量為182t，再加上考慮工期和運輸成本等因素，所以決定在現場施工，那么分片組裝、翻轉、拼裝、厚板焊接等將是需要我們攻克難題。

關鍵詞:冶金工業廠房 超大型吊車梁 現場制作新技術

中圖分類號:TH21文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)04(c)-0118-02

1 項目概況

湘鋼5000mm寬厚板精整工程的特點是最大跨度59m，牛腿標高6.8m、柱頂高28.7m，重型吊車梁較多，其中吊車梁上翼緣板規格為1000×100，腹板規格為5800×25，板薄、厚相差較大，且該梁長為59m、高為6m、單件重量為182t，類似吊車梁還有14根。再加上是現場施工，那么分片組裝、翻轉、拼裝、厚板焊接是該超大型吊車梁技術工藝創新施工關鍵所在(如圖1）。

2 超大吊車梁制作主要工藝措施

2.1 大吊車梁的備料排版

大吊車梁的排版工作是很重要的一個環節，由于鋼板的采購運輸及軋制的限制，大吊車梁中間段一般都不可避免存在拼接點，因此采用合理的排版，將每根吊車梁的不利因素及材料損耗降到最低，滿足工藝和節能降耗的要求。

吊車梁的拼接:上翼緣板的拼接應避開跨中1/4跨度范圍，下翼緣板應避開跨中1/3跨度范圍，腹板的拼接應避開跨中1/5跨度范圍。三者的對接焊縫不應相互錯開200mm以上，主加勁肋與拼縫亦應錯開，所以按此要求整體排板備料。

2.2 吊車梁分段焊接

長度59m，截面高度6m的吊車梁，采取整體排版下料，分三段六塊T型分別組立焊接，然后再組拼焊接成三段H型鋼，最后整體拼裝焊接的方式。

a、翼緣板接料:由于此部分吊車梁翼緣板較厚，因此在進行接料時開大小不對稱坡口，并預先采取做反變形，反變形角度控制在15~20°，同時先進行大坡口面的焊接，待該處焊縫焊接完(焊縫金屬與母材金屬圓滑過渡)，隨即翻轉鋼板使用碳弧氣刨進行小坡口面焊縫母材清根，清根后再進行小坡口焊縫的焊接。

b、腹板接料:腹板橫向、縱向焊縫接料時，先接縱向焊縫，焊完后鋼板會呈一弧線變形或邊緣波浪形，修平后再進行橫縫接料，再次對鋼板進行矯正后方能進行吊車梁H型的組立。如圖2腹板接料先焊1#縫，再焊2#縫。腹板及翼緣板接料完畢后及時進行超聲波探傷，有缺陷時立即返修，合格后方可組立H型。

2.3 吊車梁T型的組立

吊車梁T型組立采取臥式組裝法要在胎具上進行，組立前首先要對胎具的幾何尺寸、水平度及強度等進行檢查，然后再對鋼板的尺寸、平直度、坡口形式及大小進行檢查，均符合要求后方可組立。

2.4 T型焊接:

A、焊前預熱

根據板厚制定出焊前預熱的最低溫度(見表1)

B、焊接要領

a)接板焊接采用CO2打底至坡口2/3處翻身，反面碳弧氣刨清根，以CO2打底，再用埋弧焊蓋面并再翻身，最后再正面用埋弧焊蓋面;

b)T型焊縫焊接(吊車梁要放置水平，以防變形)以CO2打底，打底控制再小范圍內(電流200A，電壓25V)，打底之后填滿坡口至腹板平(電流300A，電壓28～30V)，兩道CO2后翻面，碳弧氣刨清根，同樣CO2焊填至坡口平位，填平后再利用埋弧焊機在胎架上蓋面焊接以保證焊縫成凹形。

C、T型焊縫對腹板造成彎曲變形的控制

T型與H型的區別就在于T型腹板只與一塊翼緣板組立、焊接，大吊車梁主焊縫高度本身設計就較大，T型主焊縫焊接時由于腹板對應側沒有約束很容易造成腹板邊緣的波浪形變形和腹板寬度方向的弧形變形，為了盡量減少變形將采取一系列反變形及修復措施。

a)在組立T型時同時制作虛擬翼緣板，T型組立完畢后焊接前，把虛擬翼緣板與T型組裝，然后對虛擬翼緣板與腹板進行間斷點焊固定，這樣就相當于平時的H型鋼組立及焊接，腹板對應側有了約束，焊接時就能盡量減少變形(見附圖)。

b)T型腹板在寬度方向都預留5～8mm的余量，這樣即使在T型主焊縫焊接造成變形時也可以對變形較大的弧形進行二次切割，保證腹板拼接的平直度。

D、T型鋼拼裝采用臥式組立法，在組立胎具上進行，胎具如圖3。

T型梁組裝成H型后，矯正、焊接完畢后再將三段H拼裝成吊車梁整體

E、T型鋼焊接順序

吊車梁上翼緣T型焊縫、對接焊縫兩端焊接時要設置引、熄弧板，施焊應在其兩端設置的引(熄)弧板上起(落)弧。焊接打底采用CO2打底，大坡口方向向上，兩面同時由中心向兩端施焊，打底至焊高和腹板相平，再采用埋弧焊蓋面，一次成型焊完，焊完后將正面所有筋板及其他焊縫完成，翻身后碳弧清根，焊接方法及順序同上。吊車梁截面較大，在吊車梁H型翻轉時要采取有效措施和制作輔助工具，防止吊車梁在翻轉時腹板出現變形、折彎等現象（如圖4）。

鋼吊車梁H型的焊接順序

c)T型主焊縫在進行埋弧焊接前先用對鋼板產生熱變形較小二氧化碳氣保焊施焊，主焊縫用二氧化碳進行多遍焊接，使焊縫基本能圖紙滿足要求時再用埋弧焊進行蓋面焊接以保證焊縫成凹形。

d)對于上翼緣板與腹板的T型熔透焊縫，腹板開大小不對稱坡口，并使大坡口朝上，這樣能盡量減少反面氣刨清根所造成的熱變形。T型主焊縫焊接完畢后，除掉虛擬翼緣板，然后對腹板進行矯正、修復，均無問題后開縱向接料及橫向接料的坡口減少安裝現場工作難度最后依照要求進行除銹及涂裝工作。

2.5 吊具及索具的制備

施工中為了有效地解決了超重型吊車梁在吊裝翻轉時不易發生卡具脫鉤等安全隱患，設計、制作了“一種超重型鋼結構吊車梁吊裝專用吊耳”，并形成了專利成果。

1)鋼絲繩:分段吊車梁組裝完畢后，每段單重最重為72t，翻轉及倒運時選用Ф80纖維芯鋼絲繩4根，每根鋼絲繩的安全承載力=500d 2/6，其中d為鋼絲繩直徑，6為6倍安全系數，每根Ф80鋼絲繩最終承載力為500×80×80/6=533.3kN，即為53.3t，53.3×4=213.2t，滿足要求。

2)鋼板及吊車梁翻轉時需使用專用吊具，用板厚60材質為Q345C的鋼板制作吊鉤，形式如下（如圖5）。

每個吊鉤所能承受的剪力值為:115×60×120=828000N，即約082.8t(115為345鋼板剪力值，60為吊鉤板厚)，82.8×4=331.2t，滿足要求。

2.6 焊接和翻轉技術

本項目中吊車梁截面超大、超長和超重，難以在現場進行整體制作、翻轉和轉駁，因此經與設計等各方協商同意，并根據現場能配置的實際起重設備情況，采取將大梁先分成三個H型梁或六個T型梁分別加工制作，組裝焊接和翻轉轉駁的工藝措施，有效解決了超大梁現場一次難以成型制作的難題。

2.7 整體合成拼裝、焊接成型技術

由于吊車梁截面超大、超長和超重，經過認真研究和分析，采用分三段部件分別制作焊接，再整體合成一體的方法，拼裝時先用測量儀在固定拼裝抬架上進行測量放線定位，然后依次放置好各段梁，進行精確調整，測量其整體拱度、外形尺寸等參數，無誤后，按制定的施焊順序進行焊接。解決了整體外形尺寸和拱度的控制問題。

3 經濟技術分析

傳統的施工方案和本工程所采用的現場施工方案對比，工程量為:1756t，(不含材料費)當采用本工程這種施工方法，在成本上節省了251.94萬元，工期上提前21天，達到業主和各方的好評。

4 結語

施工中運用“大跨度冶金工業廠房超大型吊車梁現場制作新技術”，解決了超大型吊車梁現場下料制作、拼裝焊接和吊裝安裝、調整中的一些技術難題，保證了工期節點和施工質量、安全和進度，受到業主、設計和監理的高度贊揚，其良好的業績為今后承接類似工程積累了經驗和奠定了堅實的基礎。此制作新技術的成功應用降低了施工成本，縮短了施工周期，不但有效解決了超寬、超重和超高吊車梁帶來的運輸難題，大大的減少了制作安裝周期和對其他專業的影響，通過國內外文獻檢索分析可知，該項目具有新穎性，并形成了科技成果，其科學的施工工藝，先進的施工技術具有廣泛的推廣和應用價值。

參考文獻

[1]GB 50205-2001，鋼結構工程施工質量驗收規范[S].

[2]JGJ 81-2002，建筑鋼結構焊接規程[S].

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