焊接工字型吊车梁反变形制作施工工艺研究

王瑞卿

（山西五建集团有限公司，山西太原 030013）

0 前言

钢吊车梁作为工业建筑中一道保障生产的重要结构构件，直接承担并传递着桁车运行过程中出现的动力荷载，作为生产过程中保证桁车安全平稳运行的“基础”，吊车梁的加工质量尤为关键。吊车梁的传统加工工艺为减小焊接过程中因焊接变形而造成的误差，施焊前首先对构件加以固定，后期用型钢校正机对变形进行矫正。这种传统方法会对构件的焊缝造成不利影响，为消除该不利因素，经过认真研究、试验，总结形成一套先进可靠的工艺方法。

1 技术特点

（1）减小了残余应力，缩减了焊接变形，利于保证构件焊接质量。

（2）减少了后期矫正工序，降低了生产成本，保证了高效生产。

（3）减小了构件加工过程中刚性固定与强制校正的不利影响。

（4）工艺方案详实，有较好的操作实践可行性。

2 适应范围

适用于焊接工字型钢吊车梁制作工程施工。

3 工艺原理

因翼缘板在板材对接时，会因焊缝收缩而产生变形，通过生产过程中通过理论与试验综合总结而出的经验公式数据化模拟计算出其变形角度，使其作为抵抗变形的反变形值，与板材对接过程中产生的变形值相互抵消，从而使最终焊接板面平整。加工过程中造成变形的因素除此之外尚多，除设置反变形角控制外，还应控制合理的焊接工艺，减少额外的变形，确保构件加工质量。

4 工艺流程及操作要点

4.1 工艺流程

首先结合设计图纸对焊接工字型吊车梁的规定要求，对翼缘接板和翼缘板与腹板焊接后的角变形进行测定。用测定的基准值结合施工经验总结公式合理确定反变形方向和反变形量，在翼缘板接板时采用反向垫板法设置反变形，用自制压折机加工翼缘板反向角变形，然后根据设计要求的起拱合理确定焊接顺序焊接，检查校正合格后再按设定的加劲板焊接顺序，组对焊接，焊完后对有超过偏差的情况采用火焰校正法校正，然后进行整体检查验收，工艺流程图如图1所示。

图1 工艺流程

4.2 操作要点

（1）在加工前根据相关文件给定的相关参数与要求，结合钢结构焊接规范与相关施工规范的要求、加工环境、加工厂的生产设备状况，确定焊接位置、坡口开设形式、焊缝形式、焊接方式及相应的焊接参数，并预先进行实体试件焊接变形测定工作。

①翼缘板接板过程的反变形角度测定。

拼接位置：翼缘板在接板过程中应避开梁跨中的1/3范围，焊接位置采用双面坡口全熔透焊缝，使用二氧化碳气体保护焊进行焊接。

试件制作规格选用：试件翼缘板宽度不小于设计图纸翼缘板宽度，长度不小于设计图纸各边600mm。

试件制作工艺：用相应合适的加工工艺切割下料、组对焊接，组对的错边量要求小于0.5mm。

反变形角测定工艺：使用角度检测仪准确测出C值，用其作为反变形角度代表值。

②翼缘板与腹板焊接过程的反变形角度测定。

翼缘板与腹板连接采用全熔透坡口焊缝，吊车梁试件制作依照设计图纸截面尺寸，构件长不小于1m，用相应合适的工艺标准切割下料、零部件组装、焊接。组对时需要保证腹板中心线偏移不大于2mm，除此之外还需控制翼缘板与腹板的垂直度。组装时首先采用双面点焊的方式，点固焊长度控制在30mm、间距控制在200mm左右，焊缝高度为焊缝的2/3，且不大于8mm。点焊组装固定后开始分两步施焊，第一步先使用二氧化碳气体保护焊进行打底，第二步再使用自动埋弧焊进行焊接。焊接过程中，将零部件的一端予以固定，另一端开始施焊。试件制作完成后，上下翼缘板存在因焊缝收缩而产生的变形，用角度检测仪测出其C反角，以此作为反变形的角度代表数值。

（2）合理确定反变形量。

依据核定的焊接工艺制作相应的试件后，将按照角变形测定法测得的焊接角变形值作为反变形基准值。如果严格按照理论的试测条件制作吊车梁，所测得的变形基准值即可作为构件加工过程中的反变形加工值。

反变形值（C反）的确定公式：

C反=C+C1+C2+C3...

式中：C——测试得出的基准值；C

1——焊接电流改变角度修正值（经验数值）；

C2——焊接速度改变角度修正值（经验数值）；

C3——坡口变化（热应区）角度修正值。

C1、C2、C3...随条件变化变形减小者为负值，变形增大者为正值。

制作过程中根据确定的反变形值加工反变形。

（3）构件的反变形加工。

①反变形钢板拼接。

翼缘板钢板的拼接按照全熔透焊缝进行加工，使用二氧化碳气体保护焊进行焊接，加工中依照计算所确定的反变形值适当增设垫块。用电子测角仪检查得到所需反变形角度，使焊后反变形与焊接变形相抵消，达到接板平整。

②翼缘板反变形加工。

根据所确定的反变形量将翼缘板进行反变形加工，通过折压加工设备，当安装角度检测仪显示达到所测角度时，专用液压千斤顶工作停止。

（4）翼缘板与腹板组对焊接。

①将已加工的翼缘板与腹板按照反变形测试时的组对方法、焊接方法、施焊方法、施焊顺序、施焊参数及操作工艺进行焊接，翼缘板与腹板的焊接顺序要结合吊车梁制作后不允许下挠的强条要求，或设计小量起拱要求合理确定。

②吊车梁跨度小于12m，要求防止出现下挠且有小量上拱时，不需要腹板放样下料时起拱，通过焊缝的收缩计算和经验值合理安装焊接顺序，以达到设计条件要求。

③大量的实验证明在下翼缘板的焊接过程中，下翼缘与腹板焊缝的收缩量受上翼缘的约束程度影响很大，由于吊车梁加劲肋处于与上翼缘连接处，对称布置且一般为直角焊缝，每对加劲肋因板厚不同收缩量也有所不同，因此加工过程中需综合考虑，可以调整焊接顺序控制变形。

④焊完后人为制造的变形与焊接变形相抵消，焊接检查分为设计要求的焊缝质量无损探伤检查和尺寸校正偏差的检查，有个别出现超出规范的微小偏差，用火焰校正法校正后再进行合格验收。

⑤工字型构件加工验收合格后再进行加肋板的焊接。

工字型构件焊接校正完毕进行加劲板焊接，加劲板焊接顺序不当，最容易造成构件的扭曲等变形。中间肋板上端头均要刨平，组装时顶紧，焊接采用从下到上，先里后外的焊接顺序，支座肋板与腹板的连接焊缝采用先中间后两边，与翼缘板连接焊缝先里后外的焊接顺序，两侧肋板对称施焊或跳焊法施焊，防止焊接变形。肋板端头起弧和落弧位置距端头保持距离≥10mm，端头连续围焊

⑥加劲板等部件组装焊接完成后按照现行《钢结构施工质量验收规范》。

要求整体验收，个别偏差用火焰校正法校正合格。

5 材料与设备

5.1 主要材料

Q345钢板，埋弧焊焊丝，电焊条，二保焊焊丝，CO2气体，氧气，乙炔气，碳棒。

5.2 机具设备

电子测角仪，钢卷尺，焊缝尺，直角尺，无损探伤仪，多头自动切割机，组立机，直流弧焊机，自动埋弧焊机，CO2气体保护焊机，压折机，摇臂钻床，摇臂钻床，刨口机，中型烘箱。

6 质量控制

（1）依照企业的施工质量管理体系，建立对加工厂成品构件的质量验收标准。

（2）加工前编制相应的技术方案，组织参与加工的管理及操作人员开展培训，使相关作业人员能够从根本上能够解决加工过程中存在的问题提。

（3）相关质量控制操作规范。

《建设钢结构焊接技术规程》（JGJ 81—2002）。

《钢结构工程施工质量验收规范》（GB 50205—2001）。

《钢结构焊接规范》（GB 50661—2011）。

7 安全措施

（1）钢吊车梁在制作前应编制加工方案或加工工艺，制定相应的安全技术保证措施，并做好安全技术交底。

（2）作业人员必须应熟知生产当中操作的机械设备安全操作规程和本工种安全技术操作规程，并严格按照其规程操作安全作业。

（3）生产车间或场地的用电必须由专职电工负责管理并持证上岗。

（4）电氧焊工必须取得相应的电气焊工合格证。

（5）材料、半成品、成品在制作、翻身、吊运过程中应缓慢平稳起吊或放置，以防撞伤或翻倒压伤人员。起重作业人员必须有相应的资格证书。

（6）所有作业人员按规定佩戴防护用品。

（7）各种加工设备必须有良好的接地和接零。

（8）设专职安全员对作业现场进行安全检督、巡查，发现不安全因素，及时提出整改措施并落实。

8 环保措施

（1）施工现场应保持清洁一切物品应及时整理，摆放有序。

（2）作业期间应控制噪声，合理安排作业时间，减少对周围环境的影响。

（3）夜间作业灯光应向场内照射，焊接电弧应采取防护措施。

（4）作业机械所用油料等不得随意倾倒，防止污染。

（5）作业时所剩废料、钢料、电焊头、焊丝头等应分类收集，统一处理或回收利用。

9 结语

使用该工艺方法可以有效保证钢吊车梁的加工质量，减少矫正工作工程量，降低生产成本，加快生产速率，减小加工过程中对半成品的刚性固定和强制校正等措施对焊缝产生的不利影响，对钢吊车梁的加工工艺改进有着积极作用。