大噸位冶金橋式起重機橋架嚴重變形和局部斷裂的修復工藝

彭國鋒

（曲靖市質量技術監督綜合檢測中心，云南曲靖 655000）

0 前言

起重機現已成為工業發展過程當中不可或缺的一種重要設備，用途非常廣泛，屬于空中作業的一種特種裝備。起重機安全運行狀態的好壞，可直接影響到人身安全以及產品的質量，包括生產的效率。因為起重機需要長時間地完成起吊作業，如果不按照正確的操作使用方法，就會容易導致起重機的橋架出現非常嚴重的變形，或者是一系列局部斷裂的情況，將嚴重影響起重機的正常使用以及機械的壽命。

1 概況

某鋼廠的冶金起重機的起重量是150/63t，大車跨度是26.4m，起升的高度為26m。因為在使用的過程當中，出現超載的行為，導致冶金起重機的四梁結構當中的兩根主梁出現非常嚴重的塑性變形，橋架的軌道出現斷裂，主梁的T型鋼以及主、副腹板局部都出現嚴重的變形，冶金起重機的導電側主梁上蓋板局部出現的最大變形面積甚至已經達到了1600mm×2400mm，最大的凹陷深度已經達到了200mm，整個機械QU120軌道出現非常嚴重的斷裂情況，以至于整臺機械完全無法投入到正常工作當中，嚴重影響了鋼廠的順利生產。為了能夠保障鋼廠可以順利的運營下去，就必須由專業的檢修人員，針對現場具體的情況進行檢修及修復，只有通過檢修及修復，才能夠使大噸位冶金起重機重新投入到生產當中。

2 起重機橋架變形產生的原因分析

2.1 橋架的主要變形形式

起重機經過長時間超負荷的使用之后，很容易出現橋架變形的情況，而橋架變形的主要的形式包括主梁拱度下沉，產生超規定的旁彎及箱形梁出現超規定的波浪變形或者是端梁出現了變形，或是整個金屬結構出現了非常嚴重的整體變形等。

2.2 主梁出現下沉的原因

2.2.1 結構的內應力出現了影響

起重機的金屬結構存在受不同方向的拉力以及壓力等應力影響，主要是在制造的過程當中，通過強力組裝以及焊接收縮等方式，導致主梁內部產生了一些殘余的應力。所以，主梁在經受交變載荷作用的情況下，就會導致其產生很大的內應力，最終使主梁在日復一日的工作當中出現下沉的情況。

2.2.2 高溫所產生的影響

在非常高的溫度環境下，金屬的屈服強度會產生降低的現象，有的時候還會產生溫度應力，這樣就會導致主梁出現下沉。

2.2.3 低溫所產生的影響

在溫度過低的環境，有一些區域的溫度甚至會低于零下40℃，在這個時候，金屬的脆性是非常大的，很容易在使用的時候出現裂紋等一系列情況。

2.2.4 其他情況

除上述所描述導致主梁下沉的原因以外，其他的一些現象也會導致主梁出現下沉，例如不夠合理的起吊及存放，包括運輸安裝等環節當中存在的問題，都容易使其在后期的使用過程當中出現下沉。

3 選擇修復方案

通過針對該鋼廠大噸位冶金起重機的實際情況進行研究，最終決定更換其局部損壞的軌道以及T型鋼，包括上蓋板以及主、副腹板，然后再對其進行整體的修復和加固，使用這樣的方法來修復大噸位冶金起重機，整體的修復成本最低，修復時間較短。

4 主梁的修復工藝

因為該冶金起重機出現了非常嚴重的變形，而且在進行修復的時候，所有的工作都必須要在廠房上方來進行。所以在起重機修復的過程當中，下半部分必須架設一個空中的腳架，這樣才能夠方便進行修復。在修復之前，需要把主副小車移動到大車的導線端進行固定。考慮到在進行主梁氣割孔洞換板的時候，可能會影響橋架的整體穩定性，為了防止在修復的時候出現對橋架或主梁造成一些額外的不良影響，要求在施工的過程當中，杜絕橋架當中的兩根主梁進行同時施工，應該把氣割孔洞修復工作分開進行，每一根主梁的上蓋板以及主、副腹板，也不能同時進行氣割孔洞的修復，而且必須按照相應的順序來進行施工。首先是上蓋板的修復，然后是主腹板的修復，其次是副腹板的修復。另外，當進行到主梁的氣割孔洞換板的時候，整個起重機必須停車，絕對不能夠運行，否則可能會危害工作人員的生命安全，嚴重時可能會出現非常大的事故。

4.1 導電側主梁修復

導電側主梁需要更換新的材料，具體的更換部位以及尺寸如下：①上蓋板局部更換一件，具體的尺寸為1600mm×2800mm；②主腹板局部更換一件，具體尺寸為650mm×4000mm；③副腹板局部更換一件尺寸為600mm×800mm；④T型鋼需要換成一件5000mm；⑤小車軌道換成8500mm一件。

4.1.1 上蓋板局部修復

在對上蓋板進行修復的時候，切記不能全體切掉，必須在上蓋板跟副腹板側留出200mm左右的邊，以免在切割之后因為副腹板失穩導致主梁出現下榻，所以在進行施工的時候，要求必須按照以下步驟來進行：

（1）將上蓋板和T型鋼連接處變形比較嚴重的位置，采取局部氣割。

（2）準備材料一件，尺寸為12mm×1600mm×2800mm，在切割材料的時候，需要切割出四周單面45度焊接坡口，坡口面需要打磨光滑，去掉熔渣。

（3）按照備料的尺寸，在主梁上劃出相應的氣孔輪廓，隨后組裝定位焊接，其頭部需要留出5mm的間隙，和T型鋼外接處不能留間隙，焊接坡口都要在主梁的外側，采用二氧化碳氣體來保護焊接，里側三面需要加上陶瓷來襯墊，使用單面焊雙面成型的焊接工藝，以避免在焊接的過程當中出現仰焊操作以及碳弧氣刨清根這樣的工序。

（4）可以暫時先不去焊接跟T型鋼對接的那一部分，等到換完T型鋼之后再進行焊接。

4.1.2 主腹板局部修復

（1）選取T200mm×400mm×13mm-5000mm一件的T型鋼，一件10mm×650mm×4000mm的主腹板。

（2）使用氧-乙炔氣體火焰加熱來預制T型鋼備料，加熱預制上拱度為8mm，主腹板的上半部分氣割預制，上拱度為8mm和T形鋼對應下半部分的兩角氣割成R250的圓角，四周氣割成單面45°的焊接坡口。

（3）應該先把主腹板跟T型鋼在地面上組織好，然后焊接成型，并且跟T型鋼的端部互相錯開500mm左右，兩側面在焊接之前都需要加四件工藝筋板，工藝筋板的尺寸為16mm×100mm×400mm。為了防止在焊接的時候焊接腳出現變形的情況，所以應該先焊接坡口面，采用二氧化碳氣體保護焊接，背面用碳弧氣刨清根焊透，并且使用ut100%探傷檢驗。

（4）按照上述的實際尺寸，在主梁和主腹板當中劃出氣割孔輪廓線，在接頭部位留出5mm間隙。并且坡口面需要放到主梁的里側，在T型鋼對接的地方使用氣割單面45°焊接，坡口面需要朝上。同時需要在主梁腹板的外側和上蓋板的里側以及T型鋼的對接下半部分加陶瓷焊接來襯墊，確保焊透，使用ut100%探傷檢驗。

4.1.3 副腹板側局部修復

（1）準備一件600mm×800mm的材料，下半部分兩角氣割為R250的圓角，跟腹板U型對接的位置，氣割成為單面45°的焊接坡口，與上蓋板的連接焊縫不需要氣割出坡口，使用兩面角焊縫，焊腳為8mm。

（2）按照實際的尺寸，在主梁副腹板上面切割出孔洞輪廓線，然后裝好定位焊接，各個接頭部分都需要留出5mm的間隙。坡口面放到主梁的里側，并且在外側三面對接處加上陶瓷襯墊，確保焊透，并做到ut100%探傷檢驗。

4.2 導電側主梁上拱度的修復

在三處局部換板在進行修復之后，恢復了原先的大隔板以及縱向水平，并且完成了全部的焊接，采取了氧-乙炔火焰烤修，在主梁的兩側，操作人員可以同時從主腹板以及副腹板的上半部分往下烤，烤寬為20mm左右，兩側在烤完之后再烤下面的蓋板。烤修加熱之后，板面沒有燒損的情況，一共需要烤四火，一氣烤完之后中間不能夠停歇，這樣才能夠增強烤修的效果。經研究發現，烤修之前的主梁上拱實測為－2.5mm，烤修之后為26mm，依據相關的機械行業標準，該烤修的拱度在允許的范圍之內。

為了能有效地提高在修復之后主梁的承載剛性，選擇維修的時候在主梁的內下蓋板和主副板及副腹板的兩角之間，使用200mm×75mm×9mm的一個槽鋼來對其進行全程的加固。槽鋼的兩端和大隔板進行滿焊處理，槽鋼的中間采取并列斷續的角焊縫，焊段長為100mm，焊腳為8mm。

4.3 小車軌道修復

更換的軌道長為8500mm，將更換好的軌道放到主梁上面，接頭處各留出20mm的間隙，使用軌道焊接工藝來對其進行焊接，焊接之后的接頭處需要進行磨平處理，使用著色的方法來針對于表面進行檢驗或者采用其他焊縫探傷檢驗，確定沒有任何裂紋，沒有任何缺陷，符合技術要求。

5 試車

修復之后的起重機進行靜載超負荷實驗，荷載為187.5t，起升高度是300mm，懸空10min，在試車之后，檢測主梁的實有上拱度，分別為21mm跟20mm，符合行業標準。在試驗之后修復的焊縫沒有再次出現裂紋，或者對起重機的性能沒有造成影響，因此符合維修標準，起重機在經歷過維修之后，再次投入到了使用當中，3個月后再次針對主梁上拱進行了檢測，為20.5mm和19.5mm，該數據跟靜載實驗之后的數據基本保持一致，證明主梁修復成功，并且承載能力非常可靠。

6 結語

大噸位冶金起重機橋架嚴重變形，會導致其軌道出現斷裂，在一般情況下，為了能夠確保整機的安全可靠，應該將主梁報廢重新制作。本文論述的修復工藝采取的是非常嚴謹的科學態度，經過嚴格審核之后才進行的，注重整體的施工質量，并且對主梁進行了加固，通過實踐證明修復是非常成功的，可以做到為用戶解決燃眉之急，并且也能夠在最短的時間內有效地幫助恢復生產，從而為鋼廠節約成本資金。