歐式鋁電解多功能起重機主梁座板焊接變形修復

張永勤

(中國有色(沈陽)冶金機械有限公司， 遼寧 沈陽 110141)

0 前言

鋁電解多功能天車又稱鋁電解多功能天車機組，英文名為Pot Tending Machine，簡稱PTM，它是集打殼、更換陽極、覆蓋氧化鋁、出鋁、抬母線、撈渣、設備安裝和檢修等多功能于一體的預焙陽極鋁電解生產的關鍵設備，適用于預焙陽極鋁電解工藝生產，能滿足鋁電解車間高熔鹽、大電流、強磁場、多粉塵的工作環境。

PTM主要由大車部、工具小車、出鋁小車、液壓系統、氣動系統和電控系統等部分組成[1]。其中的大車部分主要是由橋架機構和運行機構組成，主梁屬于橋架機構重要部件，與端梁組成橋架機構，是整個機組的運行和承載基體；它是重要的受力焊接構件，必須具有足夠的強度、剛度和穩定性，它質量的好壞直接影響著PTM的整體質量，因此主梁的制作質量尤為重要。

1 情況介紹

在沈冶公司與德國NOELL公司合作的歐式PTM橋架項目承制過程中，發現第3臺PTM橋架有一個端梁車輪出現內傾超差。經過檢查，由于主梁座板與下蓋板對接焊縫焊接完成后，產生了焊接變形，導致橋架裝配后車輪內傾超差，如圖1所示。因此必須對焊接變形進行修復，如圖2所示，在采取了火焰加熱方法進行校型修復后仍未達到合格。

圖1 座板焊接變形導致車輪內傾超差

圖2 座板焊接變形應修復狀態

2 制定修復方案

經過分析，采取火焰校型修復沒有合格，火焰校型的加熱部位若進行二次加熱，則必然會破壞主梁鋼板材質的組織性能和材料強度，進而會對鋼材使用性能產生不良影響，因此必須采取其他方法進行修復。通過研究，決定采取更換座板的方法進行修復。

3 修復過程

歐式鋁電解多功能起重機主梁座板焊接變形修復時所采取的工藝路線為：首先是切割方案的選擇和座板的切割，之后是根據切割掉的座板，測量出需要重新補充焊接的材料，再然后就是主梁座板及切割補充的隔板和腹板的組焊以及增加強度的筋板焊接，最后就是總體檢驗，包括焊后外觀尺寸的檢查、焊縫的無損檢查、橋架裝配試車檢驗等。

3.1 切割方案

切割時，將原火焰校型的加熱區域和變形部位切割去除，切割前應先在主梁腹板上畫出切割線，割口位置與切割線預留2～3 mm余量，待切割后對割口按切割線進行打磨，保證割口面平齊，露出金屬光澤。

切割采取手工切割，應控制割炬穩定緩慢切割，切割直線時應用直線輔助擋板進行輔助切割，以保證割口平直。切割時在兩腹板外側、第1塊隔板位置加防變形背板。

3.1.1 切割操作過程

(1)先切割掉兩側筋板，共4處，如圖3所示；

(2)按線切割兩側腹板，共2處，尺寸為340 mm×475 mm，位置如圖3所示；由于第2塊隔板不進行更換，在進行腹板切割時，不應破壞第2塊隔板，切割時應先對第2塊隔板與腹板角焊縫兩側的腹板進行切割，剩余量采打磨去除，如圖1所示；

(3)按線切割第一塊隔板，共1件，尺寸為800 mm×900 mm，切割時不應破壞兩側腹板，如圖3所示。

圖3 切割位置圖

(4)切割掉座板，共1件，應先對座板與腹板剩余連接部位切割，然后對第2塊隔板與座板之間的角焊縫部位進行切割，切割時不應破壞第2塊隔板；最后切割座板與下蓋板的對接焊縫，切割時不應破壞下蓋板；切割完成后狀態如圖4所示。

圖4 切割完成后狀態示意圖

3.1.2 割口探傷

切割完成后，對所有割口50 mm范圍內進行PT檢測，應保證無缺陷。

3.2 備料

3.2.1 下料

按切割部位實際尺寸測量后進行下料，材質Q345D，包括補充的隔板料1件、腹板料2件、座板料1件、筋板料4件。

3.2.2 焊接坡口制備

對修復時腹板對接焊縫部位開60°V型坡口，如圖5所示，對補充下料的2件腹板部位采用切割機器人切割，對主梁切割后腹板部位采用手工打磨，應保證坡口規則。

圖5 腹板對接坡口圖

對座板對下蓋板焊接坡口進行機械加工，如圖6所示；并加工出座板把合孔。

圖6 座板坡口圖

3.3 焊接

所有焊縫在焊前首先應對焊口及周邊20 mm范圍區域進行打磨，露出金屬光澤。

3.3.1 腹板焊接

將腹板按位置組對，需在第2塊隔板與腹板交接處，切割R40 mm過焊孔，如圖7所示。

圖7 第二塊隔板開過焊孔

組對后進行對接焊縫焊接。焊接采用富氬(80%Ar+20%CO2)二氧化碳氣體保護焊(135)，焊絲選用ER50- 6，Φ1.2 mm實芯焊絲，電流200～255 A，電壓20～26 V，背部應清根。對接焊縫的表面焊完并檢測合格后應進行磨平處理。如圖8所示。待腹板焊接完成后，應對過焊孔進行封堵焊接并磨平。

圖8 腹板焊接修復后狀態示意圖

3.3.2 隔板焊接

將隔板按位置組對，組對后進行對接焊縫、角焊縫焊接，焊材及參數與腹板焊接相同。如圖9所示。

圖9 隔板焊接修復后狀態示意圖

3.3.3 座板焊接

(1)將座板按位置進行裝配，為避免發生不可控的收縮變形，在焊接之前務必保證隔板、腹板與主梁座板無縫隙接觸。

(2)在橋架完成裝配、調整后，對主梁下蓋板進行按位置劃坡口切割線，并進行坡口切割，采取手工切割、修磨，如圖10所示。

圖10 座板對下蓋板對接焊縫示意圖

(3)對座板與下蓋板對接焊縫的焊接，由于之前采取的正面二氧化碳氣保焊接，背面氣刨清根后采取埋弧自動焊接，造成焊后變形較大，因此將焊接工藝單面焊雙面成型的焊接方法。焊接時，對接接口留3～6 mm間隙，底部加陶瓷襯墊，焊材及參數與腹板焊接相同，應保證第一層打底焊質量，電流不宜過大，嚴格控制熱輸入。

圖11 座板焊后狀態示意圖

3.3.4 筋板焊接

將筋板按位置組對，組對后進行角焊縫焊接，焊材及參數與腹板焊接相同。

3.4 焊后檢測

(1)焊后對外觀及外形尺寸進行檢測，重點檢查是否變形；

(2)對座板下蓋板的對接焊縫進行RT檢查，其余對接焊縫進行UT檢測；對所角焊縫進行PT檢測。

圖12 筋板焊后狀態示意圖

4 結語

按上述工藝進行PTM主梁座板變形的修復，解決了座板焊接變形問題，端梁車輪裝配后沒有出現超差現象。

后續所有PTM主梁座板全部采用單面焊雙面成型的焊接工藝，在實際生產中應用效果良好，產品全部合格。取得的效果能夠推廣到其他同類產品生產制造中。