大型钢吊车梁的制作施工工艺.doc

大型钢吊车梁的制作
第1章 摘要：
本文介绍了大型钢吊车梁的单元制造流水线，变形的矫正，焊接顺序及胎具、吊具的运用。
关键词：单元件制造 反向变形 刨平顶紧 无余量下料
第2章 工程概况：
大转炉工程钢结构制作工作量为2.8 万吨，钢吊车梁的制作量5000 吨左右，厂房内天车起重量大，又属于重型工作制。特别是接受跨，最大天车为200t/63t/20t 两台，最大轮压490kw/台，小车重量102t/台，天车总重量399t/台。工作制为A7，轨道采用Qu120。最大柱间跨距24.5m。吊车梁采用焊接工字钢。最大的吊车梁截面为-900*48，-3104*28，-800*48，自重36.8t。吊车梁支座一律为平板式支座，采用螺栓与柱子连接，上翼板与柱子采用绞板、销钉连接。因吊车梁截面大，长度长，自重大，钢板厚等特点，施工任务又重，这对整个施工加大了难度。

第3章 吊车梁的基本结构
吊车梁是由上翼板、下翼板、腹板、薄板、端头板组成，它的俯视和正视均为“一”字型，断面为“工”字型制作特点，（1）部件下料几何尺寸严格，边沿整齐。（2）组对尺寸水平度、垂直度、精确度要求严格、准确。（3）焊接量大，自身质量大，翻转移位困难。（4）焊接工艺复杂，变形不易控制。（5）制作场地放样平台需平整。（6）
吊车梁组拼时，不能在翼板、腹板上任意打火与焊接临时部件，腹板与翼板采用k 形焊缝，均要求坡口焊透，焊缝质量二级。因以上特点这给大型吊车梁的制作带来更大的困难。

第4章 钢吊车梁的单元划分
1 由于钢梁的板厚，长度大，部件数量多，但尺寸统一，适合大批量板件进行流水线生产。确定其板件尺寸，绘制排版图，进行钢板定尺，统一下料，大大减少损耗量，工作工期，提高了流水线工作胎架的利用率，工位数也降低了。我们把吊车梁划分为5个单元，上、下翼板单元，腹板单元，支座板单元，加筋板单元。
2 单元制造流水线
钢吊车梁分解后的单元件按类型设置生产流水线，单元件制造工序为：材料预处理——划线——下料——拼接——焊接——矫正——存放。
3 单元件制造中的应用技术
3.1 火焰半自动切割及无余量下料
单元件的零件在火焰切割机上切割时，将焊接收缩量及切割缝量等要考虑到，使切割好的零件制作成后无余量成品。切割几何尺寸=施工图几何尺寸+焊接收缩量+切割缝余量，无余量下料就是将零件一次下料后，经过单元件装焊矫正后，到钢梁拼装施工焊后，其零件经过多次冷热处理，最终零件尺寸的变化正好是施工完后的所需尺寸，这样零件不需二次切割加工，既节约钢材又节省大量劳动力。
无余量下料切割尺寸的确定使用倒推法，首先确定钢梁完工后，所需零件尺寸，再加上钢梁上、下翼板的对接拼板施焊的收缩量，拼装成H 型梁施焊的收缩量，单元件的切割余量，即为无余量下料的切割尺寸。这些收缩变化量要经过大量的模拟式试验数据，实践操作累计分析得到。一般情况下，火焰自动切割余量为1~2mm，钢板厚L>20mm 时，使用自动切割割嘴型号2#氧气气体压力0.16~0.41Mpa，乙炔气压力0.02Mpa,气割速度在250~380mm/min,而H 型钢的组对焊接，与筋板的多少，翼、腹板的厚度等情况而定，如某条天车梁48mm 的翼板，28mm 腹板，筋板为共10 对20 块，经过试验与实践操作， 焊接收缩余量在10 mm~15 mm 左右。断面高h=1200mm>1000mm,四条纵焊缝每米共缩0.2mm,焊透梁高收缩1.0mm,每对加劲焊缝。梁的长度收缩0.5mm,收缩量L=0.2*24.5+1.0+0.5*10。
3.2 装配元件
1) 钢吊车梁制作易变形，制作变形分两种情况：一是下料、组对、堆放不合理造成的变形，二是焊接工艺不合理造成的应力变形，变形的形式主要有上、下翼板弯曲变形（侧弯）上拱、下拱变形，扭曲变形三种，变形的因素：腹板因下料边缘不齐和组对不平整会造成上拱、下拱变形。因火焰切割下料，翼板两边切割受热的时间和温度差异，以及焊接顺序，焊缝的高度、宽度不同而造成侧弯变形，梁翻转、固定，支垫不合理造成的扭曲变形。
2) 根据以上变形情况制定反变形焊接、胎具组对等措施：
a. 首先合理下料
几何尺寸（包括焊接收缩余量，切割余量）长度偏差不大于3mm，上、下翼板的不直度不大于5mm，腹板上、下边缘不直度不大于5mm，高度不大于2mm，部件划线精度控制在2mm，对角线不大于3mm,火焰切割割纹深不大于1mm，所有划线和下料后及组对前必须进行尺寸复核，并做必要休整，确保组对的精确度。经过实验操作，假设以腹板与翼板垂直90焊接，焊后翼板与腹板的角度a=98，取a=91、93、95、97、98，a1 为焊后角度取最大值，
如下表所示：

b. 反变形控制
钢板组对时，在焊缝处反向垫高，反向变形控制。腹板与上、下翼板采用坡口焊接，使用组对胎具如图1.胎具的角度可根据梁的高度而定，胎具上的腹板与腹板拼按的角度＞90 度（具体角度根据实验数据与现场操作经验数据而定，如腹板28mm、 翼板48mm 的天车梁，插入选用拼接角度为97 度，翼板与腹板焊缝采用埋弧自动焊，反面气刨清根自动焊接。

c. H 型钢及单元件的矫正
因吊车梁自重大，截面大，采用两台天车进行起吊，采用如图2 机具，使施工工序减少，安全性系数高，施工简便，又便于H 型钢的翻身，因H 型钢截面大，通过天车吊住H 型钢、进行矫正机矫正。
三角形火焰烘烤矫正，对于单元件的小部位矫正、钢板的侧弯矫正，利用热胀冷缩的原理，因钢板冷缩的变形量大于热涨的变形量，三角形加温点的分布多少应视弯曲变形的轻重而异，如图3：某吊车梁腹板厚28mm,长度25.176m，切割下料后宽弯10mm,但温度一定要控制在650℃~900℃之间。如图3 编号1 加温在850,2 加温在780，3 加温在750，4 加温在700，5 加温在650。经过加温烘烤，自然冷却后宽弯曲值Δ=1mm。

第5章 钢吊车梁的组对与焊接：
1 H 型钢如图1 进行组对，矫正后在平台上进行筋板与端板的组对，操作平台要求水平度精确，严格掌握焊接顺序是吊车梁变形控制的关键，整个吊车梁的焊接顺序是：端头重点段焊——筋板与上、下翼板、腹板的角焊。
2 吊车梁的起拱Ｌ≤18m，吊车梁不要求具体起拱数值，但制作时应采用合适的焊接顺序，使吊车梁产生向上的上拱趋势。因≤18m 吊车梁腹板与上翼缘采用K 型焊缝，腹板与下翼缘采用角焊缝，因此，先焊腹板与上翼缘焊缝，再焊下翼缘与腹板的角焊，自然起拱。L>18m 的吊车梁采用1/1000 跨度起拱，在自动切割下料时，按计算得的起
拱数值划线切割，焊接顺序与L≤18m 以下的吊车梁一样。
3 吊车梁的对接焊缝按照一级焊缝质量标准，其余焊缝按二级焊缝质量标准。端头板焊是由中间向两端跳焊，如图4 是端头板立缝和横缝焊接顺序示意筋板与腹板焊接顺序如图5。筋板采用围焊缝如图6：起弧与落弧的尺寸L>10mm。翼板拼接焊缝一定要避开跨中1/3 跨度范围，翼板与腹板的拼接焊缝及加筋板三者之间不能设置在同一截面
上，应相互错开200m 以上。吊车梁的上、下翼板或腹板制作时不得焊接临时固定件，并不得在母材上引弧和打火。吊车梁的支座加筋板的上、下端应刨平顶紧。在与梁连接时必须保证支座加筋板与腹板的垂直度和支座加筋板下端刨平的小平度。吊车梁横向加筋板的上端应与上翼缘刨平顶紧，后焊接。

第6章 大型钢吊车梁制作应用优点
钢吊车梁在整个钢结构厂房中是重点，通过单元件制造流水线的工序，焊接反变形的措施，合理的焊接顺序，变形后的矫正方法，胎具及起吊具等的合理利用大大提高了施工质量、施工安全系数。缩短了施工工期，减少了材料损耗，降低了工位数，为韶钢转炉炼钢厂的钢结构制作工期与质量打下了良好的基础。
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