浅谈桥式起重机箱形梁的变形及矫正

李翔 安徽省特种设备检测院淮南分院

浅谈桥式起重机箱形梁的变形及矫正

李翔 安徽省特种设备检测院淮南分院

前言

随着国民经济的快速增长需要，箱形梁已越来越广泛地运用在大型设备的结构件中，但箱形梁在制作过程中不同程度地存在着焊接变形问题，如果产品产生的变形超出技术设计允许的变形范围，应设法进行矫正，使其达到合格产品要求。假如变形的结构件不予于矫正，不仅影响设备的整体安装，严重的还会降低安全可靠性。实践证明，大多数的变形构件是可以通过各种手段来进行矫正的，矫正的方法都是设法造成新的变形来抵消已发生的变形。目前普遍应用的矫正方法有：机械矫正法、火焰矫正法，依据多年检测工作实践，本文着重对桥式起重机箱形梁进行火焰矫正的方法进行探讨。

1、箱形梁的矫正秩序

箱形梁广泛应用于桥式起重机设备的结构中，由于箱形梁截面大、长度较长、技术标准要求较高、制作难度较大，构件在焊接时的不均匀加热常出现扭曲变形、上拱和旁弯变形。针对箱形梁的变形，我们对其实施火焰矫正。火焰矫正的关键在于要仔细分析变形情况，恰当选择加热位置，加热方式，控制加热温度在一定范围。箱形梁在刚性梁中结构比较复杂，刚性比较大，用火焰矫正比较方便，易于操作，方法实用，但是火焰矫正是一项较难掌握的技术工作，需要有着长期实践经验和技术娴熟的操作者来完成。

箱形梁焊接结构件、部件要求技术指标较为严格，但由于焊接秩序不当，焊后产生了严重的扭曲变形，并伴有上拱、旁弯现象，对这三种变形同时存在，几近报废的钢结构件，我们要进行冷静分析，变形如何产生？1)．要分析构件变形的原因，弄清楚构件是由外力还是由内力引起。2)．分析构件的内在联系，搞清楚个部件相互间的制约关系。3)．选择正确的矫正部位，先解决主要矛盾，然后再解决次要矛盾。4)．要掌握构件所用材料的性质，以防采用不适合的矫正方法而造成构件的损坏。5)．应根据构件的实际情况来确定矫正方法并计划好先后顺序。先矫正哪一种变形?不同的矫正秩序，往往会产生不同的效果，要防止矫正一种变形而引起另一种变形。一般情况下可首先选择变形较为严重现象进行，那就是先扭曲，后上拱，再旁弯的顺序来进行。

扭曲现象发生的原因与焊缝角变形沿长度上分布不均匀性有关，如：箱形梁的四条翼缘焊缝，如果在点固后不采用适当夹具或固定方式，不采用合理的工艺顺序焊接，则可能产生扭曲变形现象发生，这是因为角变形沿长度方向逐渐增大，使构件扭转所以变形。

2、矫正方法

2.1 箱形梁扭曲变形的矫正方法

先将已变形的箱形梁用压板固定在钢制平台上，用拉紧螺栓沿欲要矫正的方向将构件与平台连接拉紧，然后在箱形梁的中部三酉进行加热，加热的宽度在30～40mm，加热的温度和速度视构件变形程度而适当掌握，加热温度可控制在700～900℃温区来选择，当构件变形较大需较高温度时，可选用两至三把烤枪在构件顶部和两侧同时进行加热，还可在两端立板处同时进行线状加热，加热线倾斜40度，目的是配合拉紧螺栓的外力，减少各板问的牵制作用，加热后同时拧紧螺栓。这种方法可交替重复进行，但每次加热位置不可与前次重合，在这种方法中加热是为了增加材料的塑性，降低构件抵抗变形的能力，值得一提的是腹板在加热时温度要低于盖板的温度，因为腹板较薄，温度过高可引起腹板局部凸凹变形难以修复矫正。

2.2 上拱及旁弯的矫正方法

上拱变形和旁弯变形一样，主要是由于在施焊时没有对焊缝加热区均匀对称分布，而是单纯采取一面焊接，如上拱只在底板两条焊缝施焊，旁弯只在单侧两条焊缝施焊，结果造成焊缝冷却后单面收缩，这就形成了上拱或旁弯现象的产生。

上拱变形矫正加热位置应分布在凸起的一面，即上盖板上，加热线长度等于上盖板宽度，腹板加热长度应是构件标高的1／3～1/4处，加热区应呈倒三角形，三角形的顶部应和盖板的加热宽度相吻合，若一次未成，可再来一次。如拱起变形较大可加予外力配合，比如：用拉紧螺栓或再凸起部位放置大型配重铁以施加压力。当旁弯值不大的时候，矫正不需要施加外力，只需加热上下盖板的边缘即可，当旁弯较为严重时则要施加外力，加热方法同上压力作用在凸起处。

3、火焰矫正方法应注意的事项

3.1 根据变形程度，加热温度视情形应控制在700～900℃范围内，温度过高或过低可能发生过火和变脆现象发生，对构件产生伤害。

3.2 正处烤火面积，在一个截面上不可过大，可多选几个截面进行。选用点状加热方式以改善加热区的应力状况。

3.3 加热时烤枪嘴不要来回晃动，束状火焰要垂直于钢板，加热点数要适中，以免增加不应有的应力。

3.4 根据钢板的厚度δ≤10，可采取水火成型方式来进行，以提高工作效率。

4、预防变形的措施

火焰矫正引起的应力与焊接应力一样，都是内应力，不恰当的矫正产生的内应力与焊接内应力和负载应力叠加会使梁柱的纵应力超过允许应力，从而导致承载安全系数降低，因而在钢结构制造中，一定要从设计和工艺两方面来防止和减少焊接变形：

4.1 从设计方面

4.1.1 合理选择焊缝的尺寸和形式，尽可能地减少焊接的工作量和变形量而不影响结构的承载能力。

4.1.2 综合考虑多方面因素，尽可能减少不必要的焊缝，从而减少变形的可能。

4.1.3 合理安排焊缝的位置，尽可能接近构件的中性轴和对称位置。

4.2 从工艺方面

4.2.1 反变形法，即在装配时给予构建一个相反的变形，使其与焊后变形相抵消。

4.2.2 刚性固定法，在一定程度上能制约构件的挠曲变形，但效果不及反变形。

4.2.3 合理选择焊接方法和工艺参数。

4.2.4 选择合理的装配焊接顺序一系列措施，减少变形的发生。

5、结束语

若桥式起重机箱型梁变形发生超出设计要求时，尽量采用机械矫正。如没有机械条件，或加工能力不足时，才可能考虑火焰矫正，因为火焰矫正是一项较为难掌握的技术工作，需要有着长期实践经验技术娴熟的操作者来完成。虽然矫正工作是一项很复杂的工作，但矫正变形的道理比较简单，只要掌握了客观规律，在实践中仔细分析变形情况，掌握变形的规律，对付各种变形都可以得心应手，如“T”型梁、“H”型梁及其他构件反变形都可用上述方法进行矫正。

10.3969/j.issn.1001-8972.2010.15.033