大吨位冶金桥式起重机桥架严重变形和局部断裂的修复工艺

彭国锋

（曲靖市质量技术监督综合检测中心，云南曲靖 655000）

0 前言

起重机现已成为工业发展过程当中不可或缺的一种重要设备，用途非常广泛，属于空中作业的一种特种装备。起重机安全运行状态的好坏，可直接影响到人身安全以及产品的质量，包括生产的效率。因为起重机需要长时间地完成起吊作业，如果不按照正确的操作使用方法，就会容易导致起重机的桥架出现非常严重的变形，或者是一系列局部断裂的情况，将严重影响起重机的正常使用以及机械的寿命。

1 概况

某钢厂的冶金起重机的起重量是150/63t，大车跨度是26.4m，起升的高度为26m。因为在使用的过程当中，出现超载的行为，导致冶金起重机的四梁结构当中的两根主梁出现非常严重的塑性变形，桥架的轨道出现断裂，主梁的T型钢以及主、副腹板局部都出现严重的变形，冶金起重机的导电侧主梁上盖板局部出现的最大变形面积甚至已经达到了1600mm×2400mm，最大的凹陷深度已经达到了200mm，整个机械QU120轨道出现非常严重的断裂情况，以至于整台机械完全无法投入到正常工作当中，严重影响了钢厂的顺利生产。为了能够保障钢厂可以顺利的运营下去，就必须由专业的检修人员，针对现场具体的情况进行检修及修复，只有通过检修及修复，才能够使大吨位冶金起重机重新投入到生产当中。

2 起重机桥架变形产生的原因分析

2.1 桥架的主要变形形式

起重机经过长时间超负荷的使用之后，很容易出现桥架变形的情况，而桥架变形的主要的形式包括主梁拱度下沉，产生超规定的旁弯及箱形梁出现超规定的波浪变形或者是端梁出现了变形，或是整个金属结构出现了非常严重的整体变形等。

2.2 主梁出现下沉的原因

2.2.1 结构的内应力出现了影响

起重机的金属结构存在受不同方向的拉力以及压力等应力影响，主要是在制造的过程当中，通过强力组装以及焊接收缩等方式，导致主梁内部产生了一些残余的应力。所以，主梁在经受交变载荷作用的情况下，就会导致其产生很大的内应力，最终使主梁在日复一日的工作当中出现下沉的情况。

2.2.2 高温所产生的影响

在非常高的温度环境下，金属的屈服强度会产生降低的现象，有的时候还会产生温度应力，这样就会导致主梁出现下沉。

2.2.3 低温所产生的影响

在温度过低的环境，有一些区域的温度甚至会低于零下40℃，在这个时候，金属的脆性是非常大的，很容易在使用的时候出现裂纹等一系列情况。

2.2.4 其他情况

除上述所描述导致主梁下沉的原因以外，其他的一些现象也会导致主梁出现下沉，例如不够合理的起吊及存放，包括运输安装等环节当中存在的问题，都容易使其在后期的使用过程当中出现下沉。

3 选择修复方案

通过针对该钢厂大吨位冶金起重机的实际情况进行研究，最终决定更换其局部损坏的轨道以及T型钢，包括上盖板以及主、副腹板，然后再对其进行整体的修复和加固，使用这样的方法来修复大吨位冶金起重机，整体的修复成本最低，修复时间较短。

4 主梁的修复工艺

因为该冶金起重机出现了非常严重的变形，而且在进行修复的时候，所有的工作都必须要在厂房上方来进行。所以在起重机修复的过程当中，下半部分必须架设一个空中的脚架，这样才能够方便进行修复。在修复之前，需要把主副小车移动到大车的导线端进行固定。考虑到在进行主梁气割孔洞换板的时候，可能会影响桥架的整体稳定性，为了防止在修复的时候出现对桥架或主梁造成一些额外的不良影响，要求在施工的过程当中，杜绝桥架当中的两根主梁进行同时施工，应该把气割孔洞修复工作分开进行，每一根主梁的上盖板以及主、副腹板，也不能同时进行气割孔洞的修复，而且必须按照相应的顺序来进行施工。首先是上盖板的修复，然后是主腹板的修复，其次是副腹板的修复。另外，当进行到主梁的气割孔洞换板的时候，整个起重机必须停车，绝对不能够运行，否则可能会危害工作人员的生命安全，严重时可能会出现非常大的事故。

4.1 导电侧主梁修复

导电侧主梁需要更换新的材料，具体的更换部位以及尺寸如下：①上盖板局部更换一件，具体的尺寸为1600mm×2800mm；②主腹板局部更换一件，具体尺寸为650mm×4000mm；③副腹板局部更换一件尺寸为600mm×800mm；④T型钢需要换成一件5000mm；⑤小车轨道换成8500mm一件。

4.1.1 上盖板局部修复

在对上盖板进行修复的时候，切记不能全体切掉，必须在上盖板跟副腹板侧留出200mm左右的边，以免在切割之后因为副腹板失稳导致主梁出现下榻，所以在进行施工的时候，要求必须按照以下步骤来进行：

（1）将上盖板和T型钢连接处变形比较严重的位置，采取局部气割。

（2）准备材料一件，尺寸为12mm×1600mm×2800mm，在切割材料的时候，需要切割出四周单面45度焊接坡口，坡口面需要打磨光滑，去掉熔渣。

（3）按照备料的尺寸，在主梁上划出相应的气孔轮廓，随后组装定位焊接，其头部需要留出5mm的间隙，和T型钢外接处不能留间隙，焊接坡口都要在主梁的外侧，采用二氧化碳气体来保护焊接，里侧三面需要加上陶瓷来衬垫，使用单面焊双面成型的焊接工艺，以避免在焊接的过程当中出现仰焊操作以及碳弧气刨清根这样的工序。

（4）可以暂时先不去焊接跟T型钢对接的那一部分，等到换完T型钢之后再进行焊接。

4.1.2 主腹板局部修复

（1）选取T200mm×400mm×13mm-5000mm一件的T型钢，一件10mm×650mm×4000mm的主腹板。

（2）使用氧-乙炔气体火焰加热来预制T型钢备料，加热预制上拱度为8mm，主腹板的上半部分气割预制，上拱度为8mm和T形钢对应下半部分的两角气割成R250的圆角，四周气割成单面45°的焊接坡口。

（3）应该先把主腹板跟T型钢在地面上组织好，然后焊接成型，并且跟T型钢的端部互相错开500mm左右，两侧面在焊接之前都需要加四件工艺筋板，工艺筋板的尺寸为16mm×100mm×400mm。为了防止在焊接的时候焊接脚出现变形的情况，所以应该先焊接坡口面，采用二氧化碳气体保护焊接，背面用碳弧气刨清根焊透，并且使用ut100%探伤检验。

（4）按照上述的实际尺寸，在主梁和主腹板当中划出气割孔轮廓线，在接头部位留出5mm间隙。并且坡口面需要放到主梁的里侧，在T型钢对接的地方使用气割单面45°焊接，坡口面需要朝上。同时需要在主梁腹板的外侧和上盖板的里侧以及T型钢的对接下半部分加陶瓷焊接来衬垫，确保焊透，使用ut100%探伤检验。

4.1.3 副腹板侧局部修复

（1）准备一件600mm×800mm的材料，下半部分两角气割为R250的圆角，跟腹板U型对接的位置，气割成为单面45°的焊接坡口，与上盖板的连接焊缝不需要气割出坡口，使用两面角焊缝，焊脚为8mm。

（2）按照实际的尺寸，在主梁副腹板上面切割出孔洞轮廓线，然后装好定位焊接，各个接头部分都需要留出5mm的间隙。坡口面放到主梁的里侧，并且在外侧三面对接处加上陶瓷衬垫，确保焊透，并做到ut100%探伤检验。

4.2 导电侧主梁上拱度的修复

在三处局部换板在进行修复之后，恢复了原先的大隔板以及纵向水平，并且完成了全部的焊接，采取了氧-乙炔火焰烤修，在主梁的两侧，操作人员可以同时从主腹板以及副腹板的上半部分往下烤，烤宽为20mm左右，两侧在烤完之后再烤下面的盖板。烤修加热之后，板面没有烧损的情况，一共需要烤四火，一气烤完之后中间不能够停歇，这样才能够增强烤修的效果。经研究发现，烤修之前的主梁上拱实测为－2.5mm，烤修之后为26mm，依据相关的机械行业标准，该烤修的拱度在允许的范围之内。

为了能有效地提高在修复之后主梁的承载刚性，选择维修的时候在主梁的内下盖板和主副板及副腹板的两角之间，使用200mm×75mm×9mm的一个槽钢来对其进行全程的加固。槽钢的两端和大隔板进行满焊处理，槽钢的中间采取并列断续的角焊缝，焊段长为100mm，焊脚为8mm。

4.3 小车轨道修复

更换的轨道长为8500mm，将更换好的轨道放到主梁上面，接头处各留出20mm的间隙，使用轨道焊接工艺来对其进行焊接，焊接之后的接头处需要进行磨平处理，使用着色的方法来针对于表面进行检验或者采用其他焊缝探伤检验，确定没有任何裂纹，没有任何缺陷，符合技术要求。

5 试车

修复之后的起重机进行静载超负荷实验，荷载为187.5t，起升高度是300mm，悬空10min，在试车之后，检测主梁的实有上拱度，分别为21mm跟20mm，符合行业标准。在试验之后修复的焊缝没有再次出现裂纹，或者对起重机的性能没有造成影响，因此符合维修标准，起重机在经历过维修之后，再次投入到了使用当中，3个月后再次针对主梁上拱进行了检测，为20.5mm和19.5mm，该数据跟静载实验之后的数据基本保持一致，证明主梁修复成功，并且承载能力非常可靠。

6 结语

大吨位冶金起重机桥架严重变形，会导致其轨道出现断裂，在一般情况下，为了能够确保整机的安全可靠，应该将主梁报废重新制作。本文论述的修复工艺采取的是非常严谨的科学态度，经过严格审核之后才进行的，注重整体的施工质量，并且对主梁进行了加固，通过实践证明修复是非常成功的，可以做到为用户解决燃眉之急，并且也能够在最短的时间内有效地帮助恢复生产，从而为钢厂节约成本资金。