140T吊车大梁悬挂支架更换工艺

张永强 庞志远

摘要：文中简要论述140T吊车大梁悬挂支架发生裂纹原因，主要论述140T吊车大梁悬挂支架更换工艺及措施、应力消除等内容，概括说明修复后140T吊车大梁悬挂支架投入露天煤矿生产之后保持完好的近况。为此，140T吊车大梁悬挂支架更换的成功为以后此类结构件的焊接维修提供可借鉴经验。

关键词：新悬挂支架；氧乙炔；架碳弧气刨；CO2焊；多层多道焊

140T吊车的主要任务是黑矿大型设备的组装和检修，任务非常之重，出动率要求非常高，最大载重为140T。一旦该车出现问题，会极大地影响黑矿的正常工作。

一、悬挂支架开裂的原因分析

1）任务繁重，工作时间较长，设备得不到休息。

2）工作环境较差，支车的平衡度有一定的的偏差。

3）路况不好，车在行走过程中颠簸较大。

4）维修人员点检不到位，导致裂纹尺寸增加，该车不能安全运行。

5）设备自身的服役时间较长（10多年），部分结构件已达到疲劳极限。

6）过去该设备的焊接，主要是外维修理。本单位的维修人员虽然也焊过几次，但因质量不好，运行周期较短，基本上就不在焊接。重复的焊接导致悬挂支架焊接部位及附近金属晶粒粗化，组织硬化，塑性韧性急剧下降，综合力学性能已不能满足吊车的工作要求。返修率提高，严重影响着设备的出动率和产量。

由于上述这些原因，该悬挂再没有焊接的价值，对此要更换新的悬挂支架，下面阐述了更换悬挂的具体工艺。

二、悬挂支架的清理和附件拆卸

首先将悬挂支架上油污和泥土清理干净，以便后面的切割。再将悬挂支架上的一些附件拆卸掉，例如，转向拉杆、油管和一些连接电线等。并且用石棉布将这些拆卸的附件包裹好，以免在切割和焊接的时候损伤附件影响再次连接。

三、旧件的测量与切割

1）测量的要点：首先要找出悬挂支架的中心线，悬挂支架上中心点为O点，下中心点为C。由O点分别向两侧延伸至OA=OB=350mm，来确定左右的距离。测量AC=BC=765mm，来确定支架的垂直情况。在测量支架0点到大梁底板断头的距离为16mm以及支架内侧到另一端支架内侧的距离，来确定支架前后的距离。

2）开始切割主要采用碳弧气刨，原因是热影响区小，这样可以降低大梁组织的改变，间接的保证焊接质量。刨削前，要测量一下新件的尺寸确保新件的可以完全替代旧件。刨削时，要有专人监护，旁边要备有2个干粉灭火器。顺序是由里到外，并且要做好支护。

3）大梁和新件的打磨用角磨机和角刀对梁和新件的焊接处进行打磨，让大部分露出金属光泽。同时，为利于盖面焊接，减少焊接缺陷，还要打磨焊接处两侧约30mm左右。在打磨新件的焊接部分时，要将焊接部分打磨成K型的破口。

四、新件的组对

将新件放到可以升降的液压小车上，推到大梁下开始组对。高低可以用小车来调整，前后可以人为进行调整。组对前，要用角尺测量大梁和新件焊接部分的平直度，如有高点要用角磨机打磨。根据前面测量的尺寸来进行定位，在到达微调试时，要用小锤敲击和勤测量保证组对尺寸，把误差降到最小（02㎜）。待尺寸合适后，要用液压小车顶好，再进焊接点固。

五、焊接工艺

焊接过程中要考虑到预热温度的选择、焊道层间温度的控制、焊接方法的选择，以及如何降低低焊接应力、以及人员的分配情况等多方面问题。虽然工件的厚度只有12mm，但该材料为进口材料，强度和刚度极高，综合力学性能极好，因此对焊接工艺的要求也极高。此次自己更换也是首次，没有类似经验。以前140T大梁焊接工艺的成功，给我提供了强有力的借鉴。此次焊接工艺如下

1）焊接方法：半自动 CO2气体保护焊焊接，仰角焊，采用多层多道堆焊。

2）焊丝：HOBARTTM771 Φ1.6 药芯焊丝。焊接设备及焊接参数：使用米勒（miller dimension812）焊机及配套移动送丝机，CO2气体的纯度要求99.5%，具体焊接参数见下表。焊接方法为CO2气体保护焊优点是生产效率高，焊接变形小、热影响区小、耗能少、适用范围比较广、抗锈能力强、灵活强、操作简单、焊接综合成本低、最大的缺点是飞溅较大。控制飞溅的方法 调整恰当的焊接参数、选择药芯焊丝和含碳量低的焊丝、以及脱氧性好的焊丝、调整好焊枪角度。

CO2焊的参数表

焊道层次（mm）焊丝直径（mm）焊接电流（A）电弧电压（V）送丝速度（cm/min）气体流量

（L/min）

打底层1.6160——18026——2718515

填充层1.6180——20027——2820015

盖面层1.6160——18026——2717515

3）焊前预热与焊后热处理：根据母材的厚度、刚性、使用要求和工作环境的选择恰当预热温度，焊后保温时间和热处理方法是进行重要结构件的工艺步骤。根据结构件的形状，材质，厚度来选择加热方法，使用氧乙炔火焰预热坡口两侧50～100mm范围。预热的目的是提高焊缝的起始温度减小温差，降低焊缝的淬硬倾向和裂纹倾向，对焊缝的组织没用改变。为了防止高温时冷速过低而产生脆性组织，预热温度不宜过高，一般控制在120℃～150℃之间，这次预热温度为140℃左右。预热温度过高，将使材料塑性韧性下降，脆性增加。

4）焊接要点：多层多道焊在焊接过中能够减小焊接应力，前道焊缝为后道焊缝预热，后道焊缝对前道焊缝进行热处理，获得良好的焊缝质量。多层多道焊接时焊枪尽可能不摆动，降低焊接线能量，防止焊缝晶粒粗化。由于空间受限制和以及线能量的控制，焊接全程使用一台焊机焊接，一里一外两人轮流焊接。形成焊道后用风动扁铲或渣锤锤击焊缝，一方面是能使焊缝焊接应力得到良好的释放，另一方面有效的清除药皮飞溅等焊道间杂物。焊缝层间最高温度为200℃。焊接过程中严认真观察检测焊缝是否出现裂纹，夹渣气孔等焊接缺陷。如有应立即去除缺陷，选择合理的工艺方式再次焊接。焊后要进行热处理，焊道完成后用厚石棉布覆盖焊缝，让其自然缓慢冷却。冷却到室温后先用角向磨光机将焊缝进打磨平滑，去除余高，再用超聲波探伤，检测是否有无缺陷，确保焊缝质量。焊后，必要的情况下还要进行后热消氢处理，焊后立即将焊件的全部或局部进行加热并保温，让其缓慢冷却，使扩散氢充分逸出的工艺方法。后热的目的时使扩散氢充分逸出接头，防止焊接冷裂纹的措。加热温度一般在250℃～300℃，保温时间一般在2～4小时。

焊后应力释放：对焊缝采取局部高温回火热处理措施，回火温度600℃680℃，保温一定时间后用加厚石棉布覆盖焊缝，让其自然缓慢冷却。目的在于消除部分残余应力，降低裂纹倾向，细化晶粒，改善组织，提高综合焊缝性能。

5）焊缝检测：首先对焊缝外观进行检查，主要是利用肉眼、低倍的放大镜以及焊口检测尺。根据焊缝的重要性，若外观没用问题就要进行内部检查。而内部是选用超声波探伤仪，经检查后，对超出标准的缺陷要进行处理，并进行再次检测。

六、总结

焊后使用，近1年的跟踪检查，没有发现裂纹。进一步证明我们的焊接工艺方法是成功的。采用此焊接工艺解决了移动吊国外部分设备结构件的焊接难题，同时135T、300T等吊车结构件的裂纹焊接修复提供了极有说服力的借鉴和经验，创造了一定的经济价值，确保了设备的正常、高效运行。

作者简介：第一作者张永强（1983），男，内蒙古包头人，大专，工程师， 毕业院校：内蒙古机电职业技术学院。