鑄造起重機主梁裂紋修復方法研究與應用

蘇二龍 莘建平 郝延恒 商仕金

摘?要：鑄造起重機在運行過程中，因制造缺陷、載荷異常等因素，造成主梁焊縫開裂。本文主要闡述了造成主梁焊縫開裂的各種原因及修復方案和實施效果。

關鍵詞：鑄造起重機;腹板;焊縫;裂紋

前言

鑄造起重機是煉鋼連鑄工藝中的主要設備之一。主要用于吊裝高溫熔融液體的鐵（鋼）水包進行兌鐵、轉運工作。其總體構造根據(jù)承載噸位不同可分為：雙梁雙軌、四梁四軌、四梁六軌。

1主梁焊縫裂紋原因分析

1.1熱裂紋

屬于制造工藝缺陷，其原因是由于焊接熔池在結晶過程中存在著偏析現(xiàn)象，低熔點共晶和雜質在結晶過程中以液態(tài)間層形式存在從而形成偏析，凝固后強度較低，當焊接應力足夠大時，就會將液態(tài)間層或剛凝固不久的固態(tài)金屬拉開形成裂紋。

1.2冷裂紋

焊縫在冷卻過程中溫度降到馬氏體轉變溫度范圍內(nèi)（300-200℃以下）產(chǎn)生的，可以在焊接后立即出現(xiàn)，也可以在焊接后較長時間才發(fā)生。其形成的基本條件有3個：焊接接頭形成淬硬組織;擴散氫的存在和濃集;存在較大焊接拉伸應力。

1.3載荷異常對焊縫的影響

超載作業(yè)對起重機結構危害很大，會造成主梁下?lián)希仙w板及腹板出現(xiàn)裂紋、脫焊。7#天車已在線運行16年，焊縫為新生裂紋且發(fā)生在焊縫邊緣，腹板母材伴隨有局部裂紋，綜上所述超載作業(yè)是造成焊縫裂紋的根本原因。

2焊接工藝探究

7#天車原始設計按照GB/T1591-1994《低合金高強度結構鋼》的要求，選擇Q345B作為主梁材料，腹板厚度12mm，其化學成分見表1。

根據(jù)GB/T 5118-1995《低合金鋼焊條》、GB/T 8110-1995《氣體保護電弧焊用碳鋼，低合金鋼焊絲》、GB/T 12470-2003《埋弧焊用低合金鋼焊絲和焊劑》等相關國家標準，確定符合要求的焊接工藝和焊接材料選擇如表2所示。

根據(jù)7#天車需在大車動態(tài)讓車的工況下施工，且現(xiàn)場環(huán)境復雜，優(yōu)先選擇手工電弧焊工藝進行裂紋修復。考慮Q345B鋼板焊接接頭的淬硬性和冷裂紋敏感性比低碳鋼略大，在氣溫較低，剛性較大或板厚較厚的情況下焊接時，接頭中可能產(chǎn)生淬硬組織或冷裂紋，合理的焊接工藝可以避免接頭冷裂紋的產(chǎn)生。

3焊接工藝應用

3.1工具材料準備

3.2施工步驟

3.2.1將裂紋處用砂輪把油漆污物打磨干凈，在腹板裂紋的延伸末端用鉆打上8mm的止裂孔，并進行PT探傷查看止裂孔內(nèi)是否還存在其它裂紋，若還存在其其它裂紋，則需重復以上工作，直至止裂孔處無裂紋為止。

3.2.2采用碳弧氣刨將原有開裂焊縫刨除干凈，用角磨機對焊口處進行打磨至露出金屬光澤清除細微裂紋，焊縫兩邊各50mm打磨干凈見金屬光澤不得有油污、油漆、鐵銹、焊疤、氧化物等雜物。

3.2.3采用手工電弧焊選用E5015焊條，打底焊采用φ3.2mm焊條、填充和蓋面選用φ4.0mm焊條，電流A=120～130A（焊條按規(guī)定350℃烘干1.5h，焊接期間保溫箱有2包待用）。

3.2.4為了避免焊接變形，焊接時采用分段焊接形式，即先修復焊接中間段裂紋，焊接完畢，再焊接南北段開裂處。

3.2.5焊前預熱部分，由于天車主梁腹板厚度不大于30mm，且廠房環(huán)境溫度達到20度，不做預熱處理。

3.2.6焊接時采用多層多道焊接。每層施焊完成后，用電錘對焊道進行錘擊去應力處理。每層的焊接接頭相互錯開避免應力集中。為了減小焊接熱裂紋傾向，需要控制層間溫度，一般情況下待表面溫度下降到150度以下后再焊接下一層焊縫。

3.2.7焊接順序選擇一個方向焊接、以達到減少焊接應力的目的。

3.2.8內(nèi)部焊接3層后，在外部和內(nèi)部同時焊接，以達到減小焊接變形。蓋面焊縫余高不超過3mm。

3.2.9焊接結束焊縫表面打磨平齊，為進一步增加結構強度需在主梁內(nèi)部按圖1對T型鋼與主腹板的焊縫裂紋增加補強板進行局部補強，補強板雙面焊接，焊高8mm;規(guī)格：16*500*500，材質Q235B。對裂紋處均布，補強板間距300mm即可。

3.2.10焊后檢查焊縫無裂紋、氣孔、夾渣等焊接缺陷，并進行UT探傷檢驗，達到GB/T10559中一級，隨環(huán)境溫度冷卻。

4結語

自2021年2月9日修復完畢使用至今，各焊縫狀態(tài)良好，均未再次發(fā)生裂紋現(xiàn)象。通過本次修復方案的有效實施，及時治理了重大安全生產(chǎn)隱患，保證了特種設備安全穩(wěn)定運行，為公司生產(chǎn)經(jīng)營提供了保障。

參考文獻

[1]橋式起重機監(jiān)察規(guī)程，TSG Q0002-2008.

[2]低合金鋼焊條，GB/T 5118-1995.