焊接工字型吊車梁反變形制作施工工藝研究

王瑞卿

（山西五建集團有限公司，山西太原 030013）

0 前言

鋼吊車梁作為工業建筑中一道保障生產的重要結構構件，直接承擔并傳遞著桁車運行過程中出現的動力荷載，作為生產過程中保證桁車安全平穩運行的“基礎”，吊車梁的加工質量尤為關鍵。吊車梁的傳統加工工藝為減小焊接過程中因焊接變形而造成的誤差，施焊前首先對構件加以固定，后期用型鋼校正機對變形進行矯正。這種傳統方法會對構件的焊縫造成不利影響，為消除該不利因素，經過認真研究、試驗，總結形成一套先進可靠的工藝方法。

1 技術特點

（1）減小了殘余應力，縮減了焊接變形，利于保證構件焊接質量。

（2）減少了后期矯正工序，降低了生產成本，保證了高效生產。

（3）減小了構件加工過程中剛性固定與強制校正的不利影響。

（4）工藝方案詳實，有較好的操作實踐可行性。

2 適應范圍

適用于焊接工字型鋼吊車梁制作工程施工。

3 工藝原理

因翼緣板在板材對接時，會因焊縫收縮而產生變形，通過生產過程中通過理論與試驗綜合總結而出的經驗公式數據化模擬計算出其變形角度，使其作為抵抗變形的反變形值，與板材對接過程中產生的變形值相互抵消，從而使最終焊接板面平整。加工過程中造成變形的因素除此之外尚多，除設置反變形角控制外，還應控制合理的焊接工藝，減少額外的變形，確保構件加工質量。

4 工藝流程及操作要點

4.1 工藝流程

首先結合設計圖紙對焊接工字型吊車梁的規定要求，對翼緣接板和翼緣板與腹板焊接后的角變形進行測定。用測定的基準值結合施工經驗總結公式合理確定反變形方向和反變形量，在翼緣板接板時采用反向墊板法設置反變形，用自制壓折機加工翼緣板反向角變形，然后根據設計要求的起拱合理確定焊接順序焊接，檢查校正合格后再按設定的加勁板焊接順序，組對焊接，焊完后對有超過偏差的情況采用火焰校正法校正，然后進行整體檢查驗收，工藝流程圖如圖1所示。

圖1 工藝流程

4.2 操作要點

（1）在加工前根據相關文件給定的相關參數與要求，結合鋼結構焊接規范與相關施工規范的要求、加工環境、加工廠的生產設備狀況，確定焊接位置、坡口開設形式、焊縫形式、焊接方式及相應的焊接參數，并預先進行實體試件焊接變形測定工作。

①翼緣板接板過程的反變形角度測定。

拼接位置：翼緣板在接板過程中應避開梁跨中的1/3范圍，焊接位置采用雙面坡口全熔透焊縫，使用二氧化碳氣體保護焊進行焊接。

試件制作規格選用：試件翼緣板寬度不小于設計圖紙翼緣板寬度，長度不小于設計圖紙各邊600mm。

試件制作工藝：用相應合適的加工工藝切割下料、組對焊接，組對的錯邊量要求小于0.5mm。

反變形角測定工藝：使用角度檢測儀準確測出C值，用其作為反變形角度代表值。

②翼緣板與腹板焊接過程的反變形角度測定。

翼緣板與腹板連接采用全熔透坡口焊縫，吊車梁試件制作依照設計圖紙截面尺寸，構件長不小于1m，用相應合適的工藝標準切割下料、零部件組裝、焊接。組對時需要保證腹板中心線偏移不大于2mm，除此之外還需控制翼緣板與腹板的垂直度。組裝時首先采用雙面點焊的方式，點固焊長度控制在30mm、間距控制在200mm左右，焊縫高度為焊縫的2/3，且不大于8mm。點焊組裝固定后開始分兩步施焊，第一步先使用二氧化碳氣體保護焊進行打底，第二步再使用自動埋弧焊進行焊接。焊接過程中，將零部件的一端予以固定，另一端開始施焊。試件制作完成后，上下翼緣板存在因焊縫收縮而產生的變形，用角度檢測儀測出其C反角，以此作為反變形的角度代表數值。

（2）合理確定反變形量。

依據核定的焊接工藝制作相應的試件后，將按照角變形測定法測得的焊接角變形值作為反變形基準值。如果嚴格按照理論的試測條件制作吊車梁，所測得的變形基準值即可作為構件加工過程中的反變形加工值。

反變形值（C反）的確定公式：

C反=C+C1+C2+C3...

式中：C——測試得出的基準值；C

1——焊接電流改變角度修正值（經驗數值）；

C2——焊接速度改變角度修正值（經驗數值）；

C3——坡口變化（熱應區）角度修正值。

C1、C2、C3...隨條件變化變形減小者為負值，變形增大者為正值。

制作過程中根據確定的反變形值加工反變形。

（3）構件的反變形加工。

①反變形鋼板拼接。

翼緣板鋼板的拼接按照全熔透焊縫進行加工，使用二氧化碳氣體保護焊進行焊接，加工中依照計算所確定的反變形值適當增設墊塊。用電子測角儀檢查得到所需反變形角度，使焊后反變形與焊接變形相抵消，達到接板平整。

②翼緣板反變形加工。

根據所確定的反變形量將翼緣板進行反變形加工，通過折壓加工設備，當安裝角度檢測儀顯示達到所測角度時，專用液壓千斤頂工作停止。

（4）翼緣板與腹板組對焊接。

①將已加工的翼緣板與腹板按照反變形測試時的組對方法、焊接方法、施焊方法、施焊順序、施焊參數及操作工藝進行焊接，翼緣板與腹板的焊接順序要結合吊車梁制作后不允許下撓的強條要求，或設計小量起拱要求合理確定。

②吊車梁跨度小于12m，要求防止出現下撓且有小量上拱時，不需要腹板放樣下料時起拱，通過焊縫的收縮計算和經驗值合理安裝焊接順序，以達到設計條件要求。

③大量的實驗證明在下翼緣板的焊接過程中，下翼緣與腹板焊縫的收縮量受上翼緣的約束程度影響很大，由于吊車梁加勁肋處于與上翼緣連接處，對稱布置且一般為直角焊縫，每對加勁肋因板厚不同收縮量也有所不同，因此加工過程中需綜合考慮，可以調整焊接順序控制變形。

④焊完后人為制造的變形與焊接變形相抵消，焊接檢查分為設計要求的焊縫質量無損探傷檢查和尺寸校正偏差的檢查，有個別出現超出規范的微小偏差，用火焰校正法校正后再進行合格驗收。

⑤工字型構件加工驗收合格后再進行加肋板的焊接。

工字型構件焊接校正完畢進行加勁板焊接，加勁板焊接順序不當，最容易造成構件的扭曲等變形。中間肋板上端頭均要刨平，組裝時頂緊，焊接采用從下到上，先里后外的焊接順序，支座肋板與腹板的連接焊縫采用先中間后兩邊，與翼緣板連接焊縫先里后外的焊接順序，兩側肋板對稱施焊或跳焊法施焊，防止焊接變形。肋板端頭起弧和落弧位置距端頭保持距離≥10mm，端頭連續圍焊

⑥加勁板等部件組裝焊接完成后按照現行《鋼結構施工質量驗收規范》。

要求整體驗收，個別偏差用火焰校正法校正合格。

5 材料與設備

5.1 主要材料

Q345鋼板，埋弧焊焊絲，電焊條，二保焊焊絲，CO2氣體，氧氣，乙炔氣，碳棒。

5.2 機具設備

電子測角儀，鋼卷尺，焊縫尺，直角尺，無損探傷儀，多頭自動切割機，組立機，直流弧焊機，自動埋弧焊機，CO2氣體保護焊機，壓折機，搖臂鉆床，搖臂鉆床，刨口機，中型烘箱。

6 質量控制

（1）依照企業的施工質量管理體系，建立對加工廠成品構件的質量驗收標準。

（2）加工前編制相應的技術方案，組織參與加工的管理及操作人員開展培訓，使相關作業人員能夠從根本上能夠解決加工過程中存在的問題提。

（3）相關質量控制操作規范。

《建設鋼結構焊接技術規程》（JGJ 81—2002）。

《鋼結構工程施工質量驗收規范》（GB 50205—2001）。

《鋼結構焊接規范》（GB 50661—2011）。

7 安全措施

（1）鋼吊車梁在制作前應編制加工方案或加工工藝，制定相應的安全技術保證措施，并做好安全技術交底。

（2）作業人員必須應熟知生產當中操作的機械設備安全操作規程和本工種安全技術操作規程，并嚴格按照其規程操作安全作業。

（3）生產車間或場地的用電必須由專職電工負責管理并持證上崗。

（4）電氧焊工必須取得相應的電氣焊工合格證。

（5）材料、半成品、成品在制作、翻身、吊運過程中應緩慢平穩起吊或放置，以防撞傷或翻倒壓傷人員。起重作業人員必須有相應的資格證書。

（6）所有作業人員按規定佩戴防護用品。

（7）各種加工設備必須有良好的接地和接零。

（8）設專職安全員對作業現場進行安全檢督、巡查，發現不安全因素，及時提出整改措施并落實。

8 環保措施

（1）施工現場應保持清潔一切物品應及時整理，擺放有序。

（2）作業期間應控制噪聲，合理安排作業時間，減少對周圍環境的影響。

（3）夜間作業燈光應向場內照射，焊接電弧應采取防護措施。

（4）作業機械所用油料等不得隨意傾倒，防止污染。

（5）作業時所剩廢料、鋼料、電焊頭、焊絲頭等應分類收集，統一處理或回收利用。

9 結語

使用該工藝方法可以有效保證鋼吊車梁的加工質量，減少矯正工作工程量，降低生產成本，加快生產速率，減小加工過程中對半成品的剛性固定和強制校正等措施對焊縫產生的不利影響，對鋼吊車梁的加工工藝改進有著積極作用。