塔机下支座焊缝开裂探讨与分析

2015-04-23彭成辉万传芳

金属加工(热加工) 2015年16期

关键词：拐角处塔机坡口

彭成辉万传芳

下支座是塔式起重机受力关键的零部件，其焊接质量的好坏直接影响到塔机整体结构的稳定性，一旦出现焊缝开裂，将存在很大的安全隐患。

塔机回转部分主要由下支座、回转支承、回转机构及上支座等零部件组成。安装形式为下支座下部与塔身及爬升架相连接，下支座上部与回转支承相连接。常见的中小型塔机的下支座一般由上面板、围筒、下面板、主弦及若干筋板焊接而成，构成简易箱形结构。

经过对现场勘察和分析, 下支座裂纹产生位置，取决于塔机与建筑物和建筑材料的相对位置,大多产生于建筑物及搅拌机位置的反方向部位。

以上所述下支座裂缝产生位置在塔机工作时常处于受拉力作用状态，产生破坏的趋势较其他位置要大得多。从裂纹扩展路径还可看出，其裂纹源位于上盖板、外筋板、围筒三个零件相焊的拐角处（见图1）。

以下针对开裂现象进行原因分析，并提出改进措施。

1. 坡口表面质量

通过外筋板坡口表面沟痕较多，焊前未打磨平整进行试验，结果显示焊接过程的电弧不稳，极易形成不熔合或孔洞缺陷（试验结果见图2），如果是火焰切割的坡口则还可能形成夹渣等缺陷。

解决方案及预防措施：经分析，表面坡口质量直接影响焊缝的质量，故需在控制文件中明确坡口沟痕的范围，并对坡口表面及施焊表面20mm区域内砂轮打磨，金属表面无油污、氧化物、铁锈，直至呈现金属光泽。

2. 坡口钝边过大

模拟焊接坡口钝边P=4~6mm时，与坡口P=0作比较，结果同等焊接条件下，P=0时根部全熔透，P=4~6mm根部4mm未熔合（见图3）。

图1

图2

图3

图4

解决方案及预防措施：将坡口的下料方式改为火焰切割下料，并在控制文件中设定钝边的尺寸为2mm以下。

3. 焊接参数

打底分别使用220A与280A的电流，小电流打底熔透性较好（见图4），但有间隙（大于2mm）时不能用大电流打底焊接，否则极易在根部形成应力裂纹（见图4）。

解决方案及预防措施：在控制文件中明确打底焊的电流值，并通过对焊接设备进行焊接限流将电流控制在280A以内。

4. 引弧、收弧

在拐角处引弧或收弧与越过拐角处焊接作对比，在拐角处引弧或收弧或都在拐角处定位焊，其熔透性都较差（见图5）。

解决方案及预防措施：细化工艺，在控制文件中明确越过拐角处引弧或收弧，确保其熔透性良好。

5. 焊接顺序

焊接顺序遵循：先里后外，先主后次，先焊焊接量大或收缩量大的，再焊焊接量小的。图6、图7为“改进前后焊接顺序”相比较：有利于主焊缝自由收缩释放部分焊接应力，减小焊接残余应力。针对下支座而言，应将围桶圆周焊缝先焊完，且避免在相交点接头。以上对下支座筋板焊缝开裂原因进行了分析，并提出了相应的解决方案和预防措施，为的是与同行们进行探讨和交流，后期还会对外筋板结构设计优化，以减少焊缝的应力集中。