異型焊接H型鋼施工的技術(shù)創(chuàng)新

陳建華

（南陽二機(jī)石油裝備（集團(tuán)）有限公司，河南南陽473006）

0 引言

在石油鉆修機(jī)的整機(jī)產(chǎn)品中，鋼結(jié)構(gòu)部件起著承載本體、支持井架起升作業(yè)的關(guān)鍵作用，又占有較大數(shù)量比重，如車架、井架、底座等。焊接H型鋼在這些大型鋼結(jié)構(gòu)件中起著骨架、支撐的作用，而H型鋼生產(chǎn)工藝與一般鋼結(jié)構(gòu)件有所不同，在專業(yè)的H型鋼生產(chǎn)線上進(jìn)行施工，由“下料→成型→組合→焊接→矯正”等工序組成，受主體結(jié)構(gòu)特征限制和要求，各種產(chǎn)品中焊接H型鋼外形結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，有些工序超出現(xiàn)有設(shè)備的允許工作范圍，H型鋼生產(chǎn)線對(duì)超出參數(shù)范圍的異型焊接H型鋼無法滿足工序要求，成為制約大型鋼結(jié)構(gòu)件順利產(chǎn)出的瓶頸因素，對(duì)焊接H型鋼施工的相關(guān)工序進(jìn)行了工藝創(chuàng)新及設(shè)備改進(jìn)，從而保證了異型焊接H型鋼的順利產(chǎn)出。

1 下料工序合理套裁

下料工序在直線切割機(jī)上進(jìn)行，為保證大梁的平行度、直線度等形位公差，下料件兩側(cè)要求一次切割成活，下料件數(shù)量盡量控制為割槍數(shù)量-1，既能保證下料件精度又能一次完成切割，避免二次切割，保證下料精度和效率。將本批次同一規(guī)格的下料件，寬窄搭配排在一起，原材料有多種規(guī)格時(shí)，盡量選擇合適的板寬，使本次切割一次性用完，減少余料的產(chǎn)生和積壓。

對(duì)于外形不規(guī)則的下料件，創(chuàng)新套裁下料工藝，拖掛鉆修機(jī)大梁前后中心距不同，翼板有較大的拐彎，排料時(shí)以拐彎處為基準(zhǔn)排料，鋼材利用率可以達(dá)到95%，最大限度提高了鋼材利用率，如圖1所示。

在井架、底座大梁施工中，有一些相同規(guī)格的短橫梁，下料時(shí)可以利用剩余料，根據(jù)各梁實(shí)際長度下料，后工序施工時(shí)將多根梁合并在一起施工，以減少各工序吊裝等輔助時(shí)間，大梁完工后從接合處切開，既有效利用了剩余料，又提高了施工效率。

圖1 以拐彎處為基準(zhǔn)套排下料

2 翼、腹板的彎曲成型

焊接H型鋼受主體結(jié)構(gòu)特征限制和要求，在高度和寬度方向會(huì)有不同型式的彎曲，要求翼、腹板料進(jìn)行折彎，薄板可采取人工加熱、煨彎方式，但質(zhì)量不標(biāo)準(zhǔn)、效率低；厚板采取制作工裝壓制成形，相比人工加熱、煨彎，模具壓制成型精度高、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，但工裝制作時(shí)應(yīng)盡量考慮拓寬適用范圍，以降低工裝制作成本。

拖掛鉆修機(jī)主機(jī)大梁拐彎處，翼板按外形直接下料成活，腹板則需要進(jìn)行折彎。雙腹板梁的兩個(gè)腹板，折彎斜度相同但折彎長度尺寸不同，為了減少工裝制作，創(chuàng)新制作了一套工裝、壓制兩種彎曲尺寸的工裝胎具。制作時(shí)以斜度較長的折彎尺寸為基準(zhǔn)制作，當(dāng)壓制斜度較短的工件時(shí)，在上、下模具上點(diǎn)焊相應(yīng)厚度的板料，縮短了斜度尺寸，從而實(shí)現(xiàn)了一套工裝，壓制兩個(gè)斜度長短不同的工件，取得了較好效果，如圖2所示。

圖2 上、下模加板塊原理圖

3 拓寬組合工序設(shè)備性能

組合工序在H型鋼組立機(jī)上進(jìn)行，將找正、組合、固定焊一次完成，比人工組合效率大大提高。但設(shè)備有允許的額定工作參數(shù)范圍，對(duì)超出參數(shù)范圍的異型H型鋼不能滿足組合要求，為了解決超規(guī)格H型鋼的生產(chǎn)難題，對(duì)設(shè)備進(jìn)行了技術(shù)改進(jìn)。

圖3 兩種扶正輪對(duì)比

圖4 兩種滑塊對(duì)比

對(duì)于腹板厚度大于80 mm的雙腹板型鋼、翼板寬度小于180 mm型鋼不能在組立機(jī)上組合，分別制作了一套相應(yīng)尺寸的腹板夾緊輪及翼板扶正滑塊，與原設(shè)備部件進(jìn)行互換，滿足腹板厚度大于80 mm、翼板寬度小于180 mm型鋼的組合要求，拓寬了設(shè)備允許工作范圍，延長了設(shè)備易損件壽命，如圖3、圖4所示。

對(duì)于復(fù)雜外形異型H型鋼無法在組立機(jī)上組合，自制了組合平臺(tái)，進(jìn)行人工組合，型式靈活，可以滿足各種復(fù)雜H型鋼的組合要求。

4 實(shí)現(xiàn)異型梁的埋弧自動(dòng)焊接

H型鋼焊接在埋弧自動(dòng)焊機(jī)上進(jìn)行，焊縫質(zhì)量好、焊接效率高，單道焊縫可以達(dá)到12 mm高，是普通CO2保護(hù)焊的3倍，焊接時(shí)工件工件擺放位置較為固定，不能隨意調(diào)整。為了提高埋弧焊接適用范圍，采取多項(xiàng)技術(shù)改進(jìn)措施，對(duì)翼板、腹板有變尺寸形成缺口的H型鋼，采取墊支的方式，使焊縫部位保持平直及與軌道的相應(yīng)位置，滿足了埋弧自動(dòng)焊接要求。

埋弧自動(dòng)焊支架跨度為1.5 m，對(duì)于長度小于該尺寸的H型鋼，不能直接放在支架上進(jìn)行焊接，創(chuàng)新了工件擺放方式，對(duì)于不規(guī)則外形的采取掛靠在其他較長的H型鋼上，對(duì)于規(guī)則外形的采取多件斷焊在一起，滿足了埋弧自動(dòng)焊接的要求，如圖5、圖6所示。

圖5 掛靠在其他型鋼上

圖6 多件點(diǎn)焊在一起

5 拓寬設(shè)備矯正范圍

由于焊接過程焊縫部位不均勻的受熱、冷卻，焊接后型鋼會(huì)產(chǎn)生翼緣彎曲變形，翼板料較薄、寬度較寬、H型鋼外形不規(guī)則，變形量較大，翼緣變形在翼緣矯正機(jī)上進(jìn)行矯正。矯正機(jī)允許矯正高度為200 mm，為了實(shí)現(xiàn)小于200 mm型鋼的矯正，又制作了一套相應(yīng)尺寸的扶正輪，與原部件互換，可以滿足170 mm型鋼的矯正，解決了該類型鋼的矯正問題。

6結(jié)語

焊接H型鋼由于用途廣泛，型式復(fù)雜多樣，技術(shù)要求高，給現(xiàn)場施工各工序帶來了一些問題，結(jié)合多年工作實(shí)際，本文就異型H型鋼生產(chǎn)各工序進(jìn)行了技術(shù)創(chuàng)新及設(shè)備改進(jìn)，解決了制約異型H型鋼生產(chǎn)的瓶頸問題，保證了各類異型焊接H型鋼的優(yōu)質(zhì)高效生產(chǎn)，促進(jìn)了大型鋼結(jié)構(gòu)件及整機(jī)產(chǎn)品的順利產(chǎn)出。

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