淺談輪胎吊小車軌道裂紋成因分析及安裝處理方案

孫國鑒 周玨

摘要：輪胎吊是港口常見的大型集裝箱裝卸和搬運機械，其常用的小車軌道有方鋼80'80型和P43型。但由于小車軌道與大梁箱體的連接方式為焊接式，隨著輪胎吊使用年限的上升，其在使用過程中也會出現一些問題，小車軌道裂紋的現象也引起了輪胎吊使用方的重視。本文對小車軌道裂紋的成因進行了探討，針對軌道裂紋在前期制作時的預防，以及后期運營時產生裂紋后如何處理兩個方向進行分析，為小車軌道裂紋的預防和處理提出了有現實意義的意見和建議。

關鍵詞：小車軌道；裂紋；預防；處理

中國分類號：TB472 文獻標識碼：A

文章編碼：1672-7053（2018）03-0131-02

港口集裝箱裝卸機械的小車軌道主要采用壓板固定和焊接固定2種固定方式。焊接固定方式因成本低而被輪胎吊廣泛使用。隨著物流業的飛速發展，很多港口以提供輪胎吊的起升速度、小車運行速度和額定載荷來提升生產率。從而小車軌道在使用過程中局部會產生變形和裂紋，影響小車機構在運行中的安全。由于港口機械在國內起步較晚，對輪胎吊的輪軌的重視度不高。本文針對輪胎吊的軌道裂紋現象進行分析，對輪胎吊小車軌道制作時焊接實踐，以及產品投入使用后軌道更換具有一定的指導作用。

1 小車軌道簡介

小車軌道是港口起重機中的主要部件，它可以引導起重機上小車總成的車輪運行，并直接承受車輪的載荷和沖擊；還可以為車輪提供聯系、平順和阻力最小的滾動表面。在輪胎吊設計時，選擇的鋼軌必須滿足以下條件：良好的焊接性和精度較高的斷面尺寸；既有足夠的硬度，又有良好的韌性；既有足夠的剛性，又有適當的可繞性；既要求軌面光滑，又要求適度粗糙。

鋼軌的分類有：通常是以鋼軌每延長米的重量來區別或稱呼不同型號的鋼軌，比如P43，另一種分類方法是以鋼軌的材質區分，如碳素軌、合金軌、錳軌等，方鋼80*80型的就為合金軌。輪胎吊常用的軌道：方鋼80*80型和P43型：

2 小車軌道裂紋產生的原因

軌道裂紋分為橫向裂紋，縱向垂直裂紋、斜裂紋、鋼軌焊接處裂紋、其他裂紋。鋼軌裂紋的判斷：（1）有一定的長度和深度；（2）裂紋的位置比較復雜；（3）裂紋面不平整；（4）裂紋是氣體，對聲波吸收小；（5）裂紋大多產生在應力比較大的部位。輪胎吊小車軌道通常采用焊接形式制作在大梁頂部，其產生裂紋的主要原因有以下幾點：

1）應力裂紋——軌道焊接前預熱未達到要求，或者焊后保溫工作沒有實施到位，或者軌道在裝焊時的燒焊速度不一致，都會導致軌道應力集中，產生裂紋（國1）。

2）載荷裂紋——因軌道裝焊時的尺寸偏差，導致小車運行時車輪存在啃軌現象，長期以往，會造成軌道的載荷裂紋。

3）收縮裂紋——軌道燒焊后從高溫冷卻下來，由于各部位收縮不均一而造成的裂紋（圖2）。

3 處理方案

之前曾有輪胎吊項目在制作過程中，項目總裝前發現軌道存在裂紋。發現裂紋后第一時間根據MT檢查后，確定軌道上存在裂紋數量、裂紋走向，以及軌道在裝焊過程中返修的次數，判斷軌道需局部返修還是更換軌道返修。

3.1 只在軌道局部區域內出現單個細微裂紋，返修方案如下：

1）碳刨軌道裂紋區域，MT再次檢查裂紋是否已完全去除。

2）對補焊區域進行清理，保證無水漬、油污、油漆、鐵銹等雜質。

3）對補焊區域進行預熱，溫度需達到300℃，預熱時要求預熱范圍超出返修區域兩端各150mm以上，預熱需要連同軌道腰部區域的溫度同時達到300℃，測溫槍檢測。返修順序由大梁中間向兩端進行，返修點可以每隔一處進行返修以降低應力。

4）根據輪胎吊軌道焊接工藝評定，采用手工電弧焊進行補焊，焊條直徑為4mm，焊材選擇為J507NI。

5）焊接時弧坑需填滿，焊接參數電流為130-160A，電壓為25-27V，焊接速度為90-130mm/min。

6）焊縫修改區域進行錘擊，釋放應力。

7）焊后用保溫棉或者三防布包好緩慢冷，后熱300℃～350℃，并保持此溫度20分鐘，必要時使用保溫棉或者三防布多層保護。

8）保溫24小時后，對更換的軌道進行MT檢測。

3.2 針對軌道已出現嚴重裂紋，必須更換軌道，更換方案如下：

1）主小車停至停車位后，將輪胎吊斷電，然后用手拉葫蘆將小車架拉動一段距離，與電纜拖鏈牽引頭錯開，以防在小車架頂升時碰撞，其余影響頂升的電氣、液壓、潤滑線路需派專人檢查暫拆除。

2）在小車架原頂升支座下方使用4只32T千斤頂，4個墊塊，將小車架頂離軌道，頂升高度需達到150mm左右。頂升到位后再用墊塊及墊板將小車架與主梁之間墊實（圖3）。

3.3 小車架頂升狀態

1）軌道不受力后，將需要更換的軌道先用卡碼卡死。

2）把有嚴重裂紋的軌道以及墊板從大梁上碳刨下來，注意碳刨時不得傷及大梁上面板，碳刨后再將大梁上表面打磨平整。然后將軌道以5M為一段（圖4），把有嚴重裂紋的軌道斷開后利用吊帶綁扎好后，吊至地面，取下軌道時注意軌道內應力。

3.4 碳刨軌道及安裝

1）將新換軌道以及墊板在地面按工藝評定要求裝焊完成，組件制作完成后整體校平。

2）新的軌道組件吊裝時需利用兩臺汽車吊或者兩臺門機至少四個吊帶吊至大梁上，以防軌道變形。

3）軌道組件安裝前清理大梁表面雜質，并以大梁箱體中心線為基準劃線，劃出兩根軌道安裝線，復測軌距調整到位后定位焊接墊板與大梁面板焊縫。燒焊墊板與大梁面板焊縫時，需加載額定重量的配重箱，壓實后逐段進行點焊再燒焊到位，操作時根據實際位置，使用門機或者汽車吊將大梁中間部位稍稍吊起，達到大梁中間不下垂狀態（圖4軌道重新裝焊時吊點位置）。

軌道修補或更換時，為防止軌道焊接時的變形，需要2名焊工在軌道兩側同時進行，速度一致。修補或更換后，將小車重載后運行多個來回，便于釋放應力，確認軌道符合要求后，將焊縫打磨、補涂產品油漆。并且操作時不得在大風陰雨等天氣作業，高空作業需考慮防風措施，施工人員安全帶要高掛低用，做好高空作業安全措施。

4 裂紋預防

輪胎吊軌道安裝使用后出現裂紋，可以參考以上案例進行修復，但最終還是需要生產廠家在前期制作時的控制和預防。

生產廠家前期制作時方案如下：

1）檢驗軌道來料是否合格：軌道采購后需采集試樣，做相應的力學實驗，軌道踏面硬度達到200-220HR。

2）軌道制作過程：合格后按焊接工藝規程（WPS）軌道燒焊到大梁上，裝焊時可利用工裝，將軌道壓實在大梁面板裝焊位置，確保軌道與面板之間無間隙，因輪胎吊軌道大多數為偏軌式，因此大梁面板另一側需要用配重塊壓死，防止面板上拱。然后由軌道中間向兩端且兩側同時對稱施焊，條件允許下可由4名焊工，3-4名加熱人員同時操作，若有自動焊接設備的，人數可相應減少。采用藥芯焊絲二氧化碳電弧焊，按下圖焊接工藝進行（圖5），每焊600～800mm長度后，及時后熱，并且用三防布進行保溫，軌道接頭與大梁上面板對接處需根據實際情況錯開>200mm。軌道與面板焊接完成后拆除壓軌工裝，因軌道燒焊后焊縫外側面板會上翹，將面板翻身后，對面板焊縫處進行校火，保證面板平整度。

3）軌道完工報驗：對軌道焊縫做MT100%。

5 總結

修補或更換軌道的輪胎吊，目前使用狀態良好，得到了用戶的一致認可，此維修方案可在其他大修項目上得以借鑒。軌道制作方案已在生產廠家全面實施，制作一次成型，無返工。完成后，軌道報驗全部合格，軌道質量得到了保證。

參考文獻

[1]全國焊接標準化技術委員會ISO焊接標準化文集，2006，12

[2]美國焊接學會鋼結構焊接規范，第22版，2010，3，11

[3]李森U71Mn起重機軌道焊接工藝[期刊論文] 起重運輸機械，2013（8）