炼钢厂行车主梁拱度下挠原因分析及修复处理

赵鹏

摘要：主要结合生产现场桥式起重机使用情况，使用金属疲劳研究得出的理论进行分析。经过分析之后，对于行车大梁的受损情况进行必要的修复与检测，以保证安全的工作状态，并提升该行车梁的使用寿命。根据行车大梁的损伤情况的严重性，还有修复策略的繁杂性，便需要对于行车梁的变形、断裂情况进行必要的检测和预防，通过检测其使用寿命的情况下保证整个体系的安全。

关键词：行车梁;劣化分析;裂纹修复

1研究背景

在钢铁行业的各个生产流程均少不了起重机械设备的支撑。在众多的起重机械中又以桥式起重机为主要起重设备。目前中国的钢铁冶金行业已经相对发达，很大一部分起重设备已经接近、达到甚至超过了设计使用年限。但由于我国国际标准还没有指定起重设备强制报废年限。起重设备造价相对较高、目前使用的起重设备并没有对生产造成影响等原因，很多行车还在正常使用中。

2 存在的问题

冶金行业一般属于不间断生产作业。生产设备根据设备状况会有不定时间的设备维修，但起重设备在地面设备维修期间也要为维修施工进行服务。在比较大型、管理相对科学的生产厂，对行车也有定时的维护修理，但仅仅是对车轮、钢丝绳、卷筒、减速机、驾驶室等零部件进行更换作业。

对于承重的行车梁很少进行挠度、塑性變形等检测。在行车频繁使用过程中，其结构强度，疲劳强度，可靠性和安全性水平均随着使用年限的增加而逐步降低。特别是起重机在循环往复的交变载荷的作用下，其金属结构可能出现裂纹并发生扩展，导致金属结构的突然断裂破坏。

3行车大梁变形修复方法举例

3.1液压张拉法

用液压张拉法主要修复大梁的下挠变形，使大梁上拱值f恢复到规定值L/1000范围之内，其原理见下图所示。在大梁的下翼板（或端板）顶端各焊上一支座，其上各挂一根钢丝绳，钢丝绳一端连接液压缸，并使缸杆伸出到最大置，开动油泵，使缸体逐渐收缩，这样使大梁受到弯曲力矩M，也就是下翼板受压被压缩，上翼板受拉而伸长，一直收缩到使上

拱度达到要求为止，保持一段时间，使上拱度稳定后，再使油泵卸荷，解除装置，即达到修复目的。

3.2加热法

加热法即用氧气—乙炔施烤行车大梁某部位，使其施烤部位产生角变形，达到矫正目的。其原理是利用对金属构件进行局部的、不均匀的加热和冷却所产生的收缩来补偿已产生的永久变形。利用此法可矫正大梁腹板波浪变形及下挠变形。操作方法是：当腹板凸起时，施烤凸起部位后再用头敲平。当腹板起凹坑时施烤后则要用拉马拔平。处理下挠时，一定要施烤大梁的下半部（主要是下翼板及靠近下翼板的腹板部分），这样才能在加热区形成压应力，达到预期效果。

3.3顶压法

用顶压法主要修复大梁的侧弯变形。由于双梁行车大梁内外侧结构不对称，当大梁产生下挠变形时，伴随着二大梁对称向内水平弯曲。而技术文件规定，大梁侧弯度f≤L/2000，

而且只许向走道侧弯，所以必须进行修复。在两大梁之间安放3个千斤顶，千斤顶二端各加放一块空心钢垫块。但要注意，千斤顶一定要放在大梁有筋板的地方，否则腹板会顶出凹坑。一切准备就绪后，中间千斤顶先顶出，旁边2个千斤顶也跟着循序渐进，直到恢复f侧为止。单梁行车侧弯也可采用此法处理。如下图所示：

3.4补强法

补强法即在已矫正好的行车大梁上加焊一些型钢或钢板，从而增加大梁的抗弯强度，使修复后的大梁的上拱度或侧弯保持稳定，不再发生第二次下挠或侧弯，这对加热矫正过的大梁尤为重要。选择补强方案时，要考虑补强体的重量尽量轻，又便于焊接及工艺美观等诸因素，同样对补强体也要采取合理的装配及焊接顺序，这样才能起到事半功倍的效果。一般来讲，对侧弯的补强可在两梁之间的跨中位置加焊无缝钢管.对上拱的补强，一般可在大梁下翼板上加焊一对槽钢或工字钢，并覆盖一块下盖板。

4起重机主梁修复方案

第一，协调好生产后，将行车开到施工区域，小车开到行车修复位的最远端，减小大梁修复端受力;然后停电挂牌，夹好路轨夹轨器并拉好警示旗。

第二，在大梁需修复侧挂好吊篮，以方便打磨、清根、焊接、探伤等工作的顺利进行。

第三，用磨光机将行车裂纹部位及周围100mm内的油漆打磨自露出金属光泽，以便对裂纹进行磁粉探伤;

第四，用磁粉探伤机或超声波探伤对大梁开裂处进行检查，将裂纹的全段位置和最终点找到;做好记号;然后在裂纹的最终点用手枪钻进行打止裂孔，孔直径为6.35mm。

第五，用碳弧气刨将裂纹部位刨出坡口，坡口角度为60度，并用磨光机刨好部位打磨干净，然后对裂纹处进行焊接，焊接起点从止裂孔处开始，往裂纹起点方向进行。对于焊接设备的选用，尽量选用线能量较小的，如CO2气保焊（其线能量小、热影响区小、变形小、应力小）。焊接采用ER50-6、φ1.2mm二氧化碳气体保护焊，焊接电流120A，所有焊缝由行车维保单位邀请机修厂焊接技术能手进行施焊;对接焊缝采用单面焊双面成型，并符合压力容器II级（超声波探伤）标准，焊后应进行消除应力。

第六，裂纹焊接后先进行磁粉或超声波探伤，探伤合格后用磨光机对焊缝进行打磨，以便外侧覆板加固;

第七，外侧覆板用Q345-B材质钢板（详见附件1），板厚16mm，板上加工有6个φ30mm的圆孔，覆板焊接时先在6个圆孔处塞焊将覆板和母板联结固定，然后再将覆板外侧进行焊接;覆板焊缝要从中间向两头焊接，可减少焊接应力。为了减小热应力的产生，一般一次焊缝不长于10cm;

第八，覆板焊接后先进行磁粉或超声波探伤，探伤合格后同样用火焰对焊缝进行去应力处理。20分钟后，再次用小锤对覆板和焊缝处进行敲击3～5次，再次做下去应力处理。

最后，裂纹修复完成后在后期的跟踪过程中没有发现异常情况，工作状态良好。本次行车大梁修复工作为今后冶金吊行车的维护保养积累了丰富的经验，在提高行车的使用寿命和确保安全生产方面奠定了夯实的基础。

参考文献

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