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大跨度大截面吊车梁现场制作工艺

年夫臣 汪炎胜 罗 浩
（杭州恒达钢结构实业有限公司，杭州311223）
摘 要：介绍STX（大连）重工5号弯曲分段工业厂房大跨度、大截面吊车梁现场制作，特别对大跨度、大截面吊车梁现场制作工艺及制作要求等方面进行详细阐述，为今后同类工程制作提供借鉴。

关键词：大跨度；大截面；现场制作工艺

1 工程概况
STX（大连）重工5号弯曲分段工业厂房工程，位于辽宁省大连市长兴岛工业区，该工程由中国市政工程东北设计研究院设计，韩国STX（大连）重工有限公司投资建设，总建筑面积为66337㎡，建筑物最长边为379.5m，最短边为331.8m，宽度186m；连续51m跨3跨，再加一个33m跨；最大柱距35m，最小6m；以12m柱距最多，檐口高度37.7m，建筑总高度45.9m，行车最大起吊质量350t。
工程材料：主厂房钢柱、屋面钢梁采用Q345-B；檩条、支撑采用Q235-B；主厂房吊车梁采用Q345-C；制动桁架、辅助桁架、下翼缘水平支撑、墙架系统采用Q235-B；直爬梯、栏杆采用Q235-A。

2 工程难点
该工程吊车梁长度、截面较大，翼腹板钢板厚度较厚（截面分别为：H5600×1200×40×60、H5500×1200×40×60及H5500×900×25×50，长度为35.57m）且有拱度要求（设计要求按L/3000mm起拱）。同时道路无法运输，因此，只能采用工厂下料，现场装配、焊接。该工程在大连长兴岛上，当地气候条件恶劣，时值11月份，天冷风大，给制作带来更大的困难。

3 制作工艺
3.1 下料
1）检查来料尺寸、牌号、表面质量及不平度（即不平度不大于3mm/m），合格后按吊车梁拼板示意（图1）尺寸用数控多头直条机切割上、下翼板板料（其中上、下翼板中的板10、板9下料时长度方向各留50mm的二次切割余量）；并分别按翼、腹板对接坡口示意（图2-图4）坡口形式用半自动火焰切割机割出坡口（或机加工），用角向磨光机打磨去除坡口表面的氧化物及渗碳层等。

2）腹板下料时，将板1与板2、板3与板4及板5与板6分别单独下料（长度方向留50mm余量）；注意按L/3000mm分段起拱，并分别按翼、腹板对接破口示意（图2—图4）的坡口形式用半自动火焰切割机割出坡口（或机加工），再用角向磨光机打磨去除坡口表面的氧化物及渗碳层。
3.2 翼、腹板拼焊
1）将分块下料钢板按吊车梁翼、腹板拼接图中尺寸在钢平台上将翼、腹板分别拼装就位，各形位尺寸检查合格后进行焊接。焊接时先在大坡口一侧用气保焊打底（气保焊施焊时，要求用箱体罩住，人在箱体内焊接，箱体随人移动）；反面用碳弧气刨清根（刨去正面打底焊缝根部缺陷，清根时刨出U槽及斜面，并用角向磨光机打磨平滑至露出金属光泽，去除渗碳层）；然后用气保焊打底，再用埋弧自动焊填充及盖面；然后翻身用埋弧自动焊填充、盖面；要求采用多层多道焊，气保焊打底主要是控制变形。
2）严禁在焊缝以外的母材上引弧，拼接焊缝的两端必须设置引弧板和收弧板（尺寸为δ40×100×120、δ60×100×120，且需开构件同样坡口），焊缝的起弧、收弧处必须满焊。
3）焊前应清楚焊件上的铁锈、油污、水分等杂质。
4）埋弧焊施焊时，焊剂采用SJ-101，焊前焊剂须经300～350○C烘培2h
5）腹板拼接时采用分段退焊（或跳焊法焊接），长度控制在1.5～2m 内，其中图1中缝1、缝2及缝3应单独施焊（即该3条焊缝应在整体拼装前施焊完成）；缝4与缝4，同时施焊。焊接时先焊大坡口一侧，焊至约1/3后反面清根焊至约1/2，在轮流施焊，焊满为止，焊接序顺见图5。

6）焊前用远红外加热器进行预热（图6），预热温度为：120～150○C（用温控器控制预热温度，且预热温度不得超出200○C）；预热范围为对接焊缝两侧200mm范围内，焊接层间温度控制在150～200○C。焊接完成后，应立即进行后热处理（去氢），后热温度为250○C，后热时间为2h。整个焊接过程应连续，一条焊缝间隔时间不超过2h，否则重新预热。

7）焊接工艺参数见表1。
表1 焊接工艺参数

8）焊后在指定部位打上焊工钢印。
3.3 矫正
施焊完成后，用氧、乙炔火焰沿焊缝进行螺旋加热起拱部位，温度控制在750～900○C，然后自然冷却，严禁浇水急冷，控制腹板整体不平度满足设计及规范要求。
3.4 检验
焊缝除VT（表面裂纹、气孔、咬边等）检验合格外，还应进行超声波（UT）探伤，探伤标准按GB11345-89《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》（以下简称GB11345-89）BII级执行。
3.5 二次切割
去除引弧板和收弧板后，其边缘应打磨平整，引弧板和收弧板不得用锤击落；切割长度方向余量，且切割处打磨至要求。
4 制孔
1）以翼板中心线为基准向两端划螺栓孔位线，用摇臂钻床加工螺栓孔（摇臂钻床放置与轨道上），保证孔位尺寸的精度。考虑到构件的制作难度，吊车梁制动螺栓孔可比相应螺栓直径大4mm，以便于安装。
2）孔的允许偏差超过设计或规范规定时，不得采用钢块填塞，应采用与母材材质相匹配的焊条补焊后重新制孔。
3）高强螺栓孔孔距的允许偏差应符合表2的规定（普通螺栓孔可放大1倍）

表2 高强螺栓孔孔距的允许偏差

5 现场组焊
5.1 现场H型钢组焊
1）现场吊车梁翼板与腹板T形对接采用卧式组立、焊接，腹板采用不对称坡口。组焊胎架见图7。

图7 组焊胎架
2） 首先对现场的场地进行平整，然后搭设组焊胎架，胎架间距3m左右，立柱及横梁均用H400×400×13×21的热轧H型钢。
3）画好基准线，将已经拼接好的吊车梁腹板平放在胎架上，两侧放吊车梁翼板，进行卧式组立。组立时，注意螺栓孔方位，且点焊牢固（焊长50mm，间隔400mm），如图8所示。

图8 H型钢组立装配示意
4）对组立装配的间隙、错位、垂直度、中心对称度、平行度均要严格控制，H型钢组立的基本要求如表3所示。
表3 H型钢组立允许偏差 mm

5）由于吊车梁断面相当大，H型钢的组立采用卧式放置，要求大坡口朝上；在翼缘板和腹板T型接头处加设角向支撑（即：Q235-B，δ20×500×500，倒70mm×45○的倒角），间距为1200mm一处，以控制焊接变形（焊前已经加拘束板，工艺评定合格）。
6）装配吊耳，每侧4只，以备翻身时使用，具体位置见图1。
7）组立完毕后，先焊下翼缘的T形缝，再焊上翼缘的全熔透焊缝。下翼缘不要求熔透的部分（但两端L/8范围内为全熔透二级焊缝），采用K形坡口，小坡口侧角度60○，大坡口侧角度45○（见图4）。打底焊缝厚度控制为6mm左右，先焊大坡口一侧，再翻身（用2台100t汽车吊翻身或1台150t汽车吊），先加角向支撑，然后清根打磨（做法同“3.2节”）。
8）按“3.2节”要求对焊缝进行预热及后热。
9）焊接顺序见图9。
10）焊接工艺参数同表1。
11）气刨焊打底时，由4名合格焊工从中间向两端同时施焊，4人焊接速度应基本相同，熔敷金属量也应基本相同；多层多道焊。埋弧焊接时，由2名合格焊工从中间向两端同时分段退焊（长度每次约为1m左右）。
12）严禁在焊缝以外的母材上引弧，H型钢的两端必须设置引弧板和收弧板（尺寸为δ40×100×120、δ60×100×120，且需开构件同样坡口），焊缝的起弧、收弧处必须满焊。焊后清根打磨见图10。

图9 焊接顺序示意

图10 现场清根后打磨
5.2 二次切割
去除引弧板、收弧板及支撑后，切割处补焊、打磨至五缺陷。
5.3 矫正
施焊完成后，用氧、乙炔火焰沿H型翼板外侧焊缝进行螺旋加热，H型钢内侧两边同时用50t千斤顶并排矫正，温度控制在750～900○C，然后自然冷却，严禁浇水急冷。控制翼板和腹板的垂直度、翼板与腹板各自的整体不平度及拱高（拱高采用从中间向两端火焰加热三角形法处理）等，保证各形位尺寸满足设计及规范要求。
5.4 检验
焊缝除经VT（表面裂纹、气孔、咬边等）检验合格外，还应对上翼板与腹板及下翼板与腹板两端L/8内进行超声波（UT）探伤，探伤标准按GB11345-89BII级执行。
5.5 端板、筋板等组焊
1）H型钢各形位尺寸及焊缝检验全部合格后，按图纸尺寸装配端板和筋板，装配时注意控制端板、筋板与腹板及翼板的垂直度和间隙，点焊牢固。
2）端板和腹板焊缝需加角向支撑（即：Q235-Bδ20×500×500，倒50mm×45○的倒角），间距为1200mm左右一处，以控制焊接变形。
3）焊接方法：采用混合气体药芯焊丝气体保护焊GMAW（80%Ar+20%CO2）加埋弧焊丝SAW。
4）对端板、筋板进行焊接。筋板的焊接顺序为：4人同时对称从中间向两端施焊，筋板焊缝为从下翼板向上翼板焊接筋板与腹板焊缝，再焊接筋板与下翼板焊缝，最好焊接筋板与上翼板焊缝，见图11。

图11 筋板焊接顺序
5）对端板焊接时，焊接顺序同筋板，大坡口侧先焊1/3，然后背面用碳弧气刨清根，在焊至1/2，两侧轮流焊接；同时，端板与腹板及端板与下翼板焊缝进行预热及后热处理。
6 检验
1）检查所有焊缝外观质量及探伤焊缝质量。
2）检查吊车梁的拱高、端面高度、扭曲、侧弯矢高、总长、腹板局部平面度等。
3）检查相邻螺栓孔的孔距及螺栓孔孔径。
7 抛丸、油漆
现场手工抛丸除锈达Sa2.5级（表面平均粗糙度达40～70μm），按设计要求进行油漆喷涂。
8 结语
该工程吊车梁现场已全部制作、安装完成，并通过设计、工程监理、当地检测站及业主的联合验收，各项指标均达到设计及相关验收规范要求。