特大型龍門吊主梁焊接變形控制分析

彭小東

（上海振華重工(集團)股份有限公司，上海 200125）

如今，主梁是特大型龍門吊設備的核心工作部件，該部件的結構變形控制成效將會直接影響設備的實用性。因此，深入研究特大型龍門吊主梁焊接變形控制十分必要。在實踐工作當中，相關工作人員應該從實際出發，明確特大型龍門吊主梁的結構特點和焊接要求，從而為有效開展主梁焊接變形控制提供輔助。

1 主梁結構與焊接性概述

特大型龍門吊設備的實用性極高，能夠有效提升大型艦船施工質效。這種設備額度核心部件是主梁，設備中還包含上小車、剛性腿和柔性腿等其他結構件。而特大型龍門吊的主梁結構則主要分為左右腹板、上頂板、中底板、下底板、球扁鋼以及T型支撐梁。這些結構相互連接，共同保障主梁的結構穩定性。在生產主梁的過程中，往往需要開展上下層分段制作和整體拼裝，所以保證各結構部件的參數協調性與一致性十分重要。

開展主梁結構焊接性分析時，需要重點關注其箱體分段。特大型龍門吊主梁共有21個箱體分段，不同龍門吊主梁的箱體分段尺寸和參數也存在差異，所以焊拼接焊縫坡口也不相同。從施工角度來看，焊接尺寸與焊接量成正比關系，尺寸越大工程量越大，且施工環節所面對的變形和收縮壓力也會隨著焊接尺寸擴大而擴大。對于特大型龍門吊主梁箱體而言，冷熱溫度變化均會造成焊接變形，進而影響特大型龍門吊的使用效果。正是這一焊接性特點，才使得控制特大型龍門吊主梁焊接變形成為了設備管理和施工管理工作的重要內容。

2 特大型龍門吊主梁焊接控制變形分類

2.1 腹板變形

在焊接過程中，若出現特大型龍門吊主梁焊接的橫截面或焊縫過大，就會使腹板橫向收縮變形，這種變形就被稱為腹板波浪變形。在特大型龍門吊主梁焊接變形控制環節，腹板變形控制十分常見，而這一結構經常出現變形的根本原因是，腹板是由不同的板材拼接而成的，且焊接坡口為雙面、單面輪流交換的形式，所以容易出現變形。為避免影響特大型龍門吊主梁結構穩定性和設備使用成效，相關工作人員應該重視腹板的波浪變形問題。

2.2 主梁箱體變形

特大型龍門吊的主梁箱體常常出現彎曲變形，這種變形會嚴重干擾后期修正和矯正工作質效，對施工質量控制有著極為嚴重的影響。主梁箱體以分片組裝工藝制造，所以會形成偏離中性面焊接和不對稱焊接，進而引發結構的彎曲變形。若是主梁箱體的尺寸出現偏差，則出現彎曲變形的幾率會大幅上升，且產生的不良影響將無法預估。為避免出現這種變形，相關工作人員應以正面45°或反面55°坡口的標準開展焊接工作，還應基于反變形法開展腹板拼接。

2.3 T型接頭變形

T型接頭也是特大型龍門吊主梁結構中的重要組成部分，該部分的變形問題主要表現為局部翹曲。焊接特大型龍門吊主梁箱體的T型梁和腹板時，若出現角焊縫受熱不均問題，就會引發局部過熱和翹曲變形。這種變形情況產生條件比較固定，出現的幾率相對較小，所以變形控制難度也相對較低。

3 主梁焊接變形工藝控制節點

特大型龍門吊主梁屬于大箱體結構，所以焊接難度大、技術要求高。但特大型龍門吊主梁變形控制事關工程質量，必須得到施工單位的重視，也必須找到正確的時間路徑。為此，相關工作人員需要強化特大型龍門吊主梁焊接變形工藝控制的節點把控，為切實提高焊接變形控制成效奠定基礎。

3.1 預留收縮量

焊接收縮量與鑄件材質和結構特點有關，合理控制和計算焊接收縮量并做好收縮量預留實現特大型龍門吊主梁箱體焊接變形工藝控制的主要方法。在這一環節，施工人員必須科學開展施工主梁箱體分段的參數設計，明確分段拱度數據和結構圖，進而確定主梁分段箱體的翼板和腹板下料尺寸。此時，應充分考慮主梁箱體的上下翼板，為有效預估焊接收縮量做好充足準備。計算預留焊接收縮量時，施工人員應考慮材料特質并從多角度出發，保證焊接收縮量預留的全面性。比如，從寬度和長度方面著手計算焊接收縮量，保證橫縱方向均有焊接收縮量預留，有效開展修割調整奠定基礎。

3.2 優選焊接方法與順序

焊接方法與焊接順序不合理，也是特大型龍門吊主梁箱體焊接變形的主要原因。因此，在開展特大型龍門吊主梁焊接變形工藝控制時，相關工作人員基于實際需要科學選定焊接方法與順序。

從焊接方法優選角度來看，相關工作人員必須明確特大型龍門吊主梁分段箱體和結構部件的焊接需求差異性，進而有針對性地選用焊接方法，保障焊接有效性。比如，基于結構自由狀態，相關工作人員可選用埋弧焊方式拼接腹板，從而有效釋放和降低焊接殘余應力，規避大幅度變形風險。同時，面對擁有特殊結構特點或焊接要求的主梁部件，相關工作人員也需要靈活選用焊接方法。比如，基于二氧氣體保護焊接方式，開展T型梁、球扁鋼和腹板焊接，為減少焊接線能量輸入提供輔助。總之，在選用焊接方法時，相關工作人員需要重點關注易變形結構和特大型龍門吊主體箱梁的特殊焊接需求，以保障焊接質量、提升焊接效率和有效控制焊接變形為根本目的優選焊接方法。

從焊接順序優選的角度來看，相關工作人員應該重點關注腹板拼接的裝配式施工有效性。特大型龍門吊主梁腹板需要通過裝配焊接的方式組合而成，所以在拼接過程中理順工序、明確要點十分必要。比如，基于拼版、裝配球扁鋼、裝配T型梁的順序裝配焊接特大型龍門吊主梁腹板可以有效提高主梁變形控制有效性。焊接時，還應該著重關心角焊縫處理問題，應確定腹板和T型梁的相交與相互間角焊縫焊接順序。比如，先焊接二者的相互間角焊縫，再焊接二者的相交角焊縫，最后焊接T型梁間的相交上翼板坡口角焊縫。為有效控制特大型龍門吊主梁焊接變形，相關工作人員應合理選用主梁拱度形式，從而降低T型接頭和腹板變形風險。比如，基于以直代拱形式設計主梁拱度，保證腹板與T型板的完整連接、降低腹板變形可能性，進而從根源解決主梁焊接控制變形問題，延長特大型龍門吊設備的使用年限。

3.3 優化參數設計

特大型龍門吊主梁變形工藝控制環節，最為重要的參數設計就是焊接坡口尺寸設計。在此環節，相關工作人員必須保證設計的精確性，從而為提高變形控制有效性奠定基礎。設計時，需深入研究焊接坡口差異，并且基于實際要求合理設計坡口尺寸。以特大型龍門吊主梁腹板拼裝焊接為例，若腹板較厚則可選用K型坡口焊接并將間隙焊縫控制設定為2mm；在此基礎之上，頂板和底板的焊接坡口應采取正面45°和反面55°形式，以便于降低熱輸入量，減少焊接變形幾率。

3.4 動態化調整變形

特大型龍門吊主梁焊接變形影響因素眾多，無論是焊接參數、結構特點、焊接材料屬性，還是坡口尺寸、焊接方法順序和環境溫度，都會容易引發變形。所以，為有效開展特大型龍門吊主梁焊接變形控制，必須基于動態化眼光完成變形調整。這樣一來，相關工作人員就能對眾多不確定性因素進行綜合考量，理清焊接收縮變形規律，從而制定科學調整方案。比如，基于特大型龍門吊主梁橫縱向動態化監控結果，靈活調整焊接參與進度，依托于將要產生的變形抵制已有變形，進而保證特大型龍門吊主梁控制變形符合相關標準。為切實達到這一目標，施工單位需要選用經驗豐富、技術嫻熟的焊接技術人員進入生產一線，為特大型龍門吊主梁焊接變形控制工作的有效開展提供關鍵性指導。

4 結語

總之，在特大型龍門吊制造環節，做好主梁焊接變形控制有助于提高生產質量。在實踐工作當中，特大型龍門吊主梁的焊接變形主要有腹板、主梁箱體和T型接頭變形三種類型。在應用變形控制工藝時，相關工作人員不僅要從實際情況出發，更需要加強收縮量預留、焊接方法選定、參數設計和變形動態化調整等節點控制。