欧式铝电解多功能起重机主梁座板焊接变形修复

时间：2024-06-19

张永勤

(中国有色(沈阳)冶金机械有限公司，辽宁沈阳 110141)

0 前言

铝电解多功能天车又称铝电解多功能天车机组，英文名为Pot Tending Machine，简称PTM，它是集打壳、更换阳极、覆盖氧化铝、出铝、抬母线、捞渣、设备安装和检修等多功能于一体的预焙阳极铝电解生产的关键设备，适用于预焙阳极铝电解工艺生产，能满足铝电解车间高熔盐、大电流、强磁场、多粉尘的工作环境。

PTM主要由大车部、工具小车、出铝小车、液压系统、气动系统和电控系统等部分组成[1]。其中的大车部分主要是由桥架机构和运行机构组成，主梁属于桥架机构重要部件，与端梁组成桥架机构，是整个机组的运行和承载基体；它是重要的受力焊接构件，必须具有足够的强度、刚度和稳定性，它质量的好坏直接影响着PTM的整体质量，因此主梁的制作质量尤为重要。

1 情况介绍

在沈冶公司与德国NOELL公司合作的欧式PTM桥架项目承制过程中，发现第3台PTM桥架有一个端梁车轮出现内倾超差。经过检查，由于主梁座板与下盖板对接焊缝焊接完成后，产生了焊接变形，导致桥架装配后车轮内倾超差，如图1所示。因此必须对焊接变形进行修复，如图2所示，在采取了火焰加热方法进行校型修复后仍未达到合格。

图1 座板焊接变形导致车轮内倾超差

图2 座板焊接变形应修复状态

2 制定修复方案

经过分析，采取火焰校型修复没有合格，火焰校型的加热部位若进行二次加热，则必然会破坏主梁钢板材质的组织性能和材料强度，进而会对钢材使用性能产生不良影响，因此必须采取其他方法进行修复。通过研究，决定采取更换座板的方法进行修复。

3 修复过程

欧式铝电解多功能起重机主梁座板焊接变形修复时所采取的工艺路线为：首先是切割方案的选择和座板的切割，之后是根据切割掉的座板，测量出需要重新补充焊接的材料，再然后就是主梁座板及切割补充的隔板和腹板的组焊以及增加强度的筋板焊接，最后就是总体检验，包括焊后外观尺寸的检查、焊缝的无损检查、桥架装配试车检验等。

3.1 切割方案

切割时，将原火焰校型的加热区域和变形部位切割去除，切割前应先在主梁腹板上画出切割线，割口位置与切割线预留2～3 mm余量，待切割后对割口按切割线进行打磨，保证割口面平齐，露出金属光泽。

切割采取手工切割，应控制割炬稳定缓慢切割，切割直线时应用直线辅助挡板进行辅助切割，以保证割口平直。切割时在两腹板外侧、第1块隔板位置加防变形背板。

3.1.1 切割操作过程

(1)先切割掉两侧筋板，共4处，如图3所示；

(2)按线切割两侧腹板，共2处，尺寸为340 mm×475 mm，位置如图3所示；由于第2块隔板不进行更换，在进行腹板切割时，不应破坏第2块隔板，切割时应先对第2块隔板与腹板角焊缝两侧的腹板进行切割，剩余量采打磨去除，如图1所示；

(3)按线切割第一块隔板，共1件，尺寸为800 mm×900 mm，切割时不应破坏两侧腹板，如图3所示。

图3 切割位置图

(4)切割掉座板，共1件，应先对座板与腹板剩余连接部位切割，然后对第2块隔板与座板之间的角焊缝部位进行切割，切割时不应破坏第2块隔板；最后切割座板与下盖板的对接焊缝，切割时不应破坏下盖板；切割完成后状态如图4所示。

图4 切割完成后状态示意图

3.1.2 割口探伤

切割完成后，对所有割口50 mm范围内进行PT检测，应保证无缺陷。

3.2 备料

3.2.1 下料

按切割部位实际尺寸测量后进行下料，材质Q345D，包括补充的隔板料1件、腹板料2件、座板料1件、筋板料4件。

3.2.2 焊接坡口制备

对修复时腹板对接焊缝部位开60°V型坡口，如图5所示，对补充下料的2件腹板部位采用切割机器人切割，对主梁切割后腹板部位采用手工打磨，应保证坡口规则。

图5 腹板对接坡口图

对座板对下盖板焊接坡口进行机械加工，如图6所示；并加工出座板把合孔。

图6 座板坡口图

3.3 焊接

所有焊缝在焊前首先应对焊口及周边20 mm范围区域进行打磨，露出金属光泽。

3.3.1 腹板焊接

将腹板按位置组对，需在第2块隔板与腹板交接处，切割R40 mm过焊孔，如图7所示。

图7 第二块隔板开过焊孔

组对后进行对接焊缝焊接。焊接采用富氩(80%Ar+20%CO2)二氧化碳气体保护焊(135)，焊丝选用ER50- 6，Φ1.2 mm实芯焊丝，电流200～255 A，电压20～26 V，背部应清根。对接焊缝的表面焊完并检测合格后应进行磨平处理。如图8所示。待腹板焊接完成后，应对过焊孔进行封堵焊接并磨平。

图8 腹板焊接修复后状态示意图

3.3.2 隔板焊接

将隔板按位置组对，组对后进行对接焊缝、角焊缝焊接，焊材及参数与腹板焊接相同。如图9所示。

图9 隔板焊接修复后状态示意图

3.3.3 座板焊接

(1)将座板按位置进行装配，为避免发生不可控的收缩变形，在焊接之前务必保证隔板、腹板与主梁座板无缝隙接触。

(2)在桥架完成装配、调整后，对主梁下盖板进行按位置划坡口切割线，并进行坡口切割，采取手工切割、修磨，如图10所示。

图10 座板对下盖板对接焊缝示意图

(3)对座板与下盖板对接焊缝的焊接，由于之前采取的正面二氧化碳气保焊接，背面气刨清根后采取埋弧自动焊接，造成焊后变形较大，因此将焊接工艺单面焊双面成型的焊接方法。焊接时，对接接口留3～6 mm间隙，底部加陶瓷衬垫，焊材及参数与腹板焊接相同，应保证第一层打底焊质量，电流不宜过大，严格控制热输入。

图11 座板焊后状态示意图

3.3.4 筋板焊接

将筋板按位置组对，组对后进行角焊缝焊接，焊材及参数与腹板焊接相同。