1、实 腹 式 大 型 吊 车 梁 制 作 工 法作者简介：方才银同志 1984 年毕业于抚顺石油学院炼机系，现任金属结构厂压力容器工艺责任师，高级工程师。该同志有着丰富的工艺设备设计审核经验，除负责审核球罐、再生器、气柜、外取热器等各类塔、罐压力容器非标设备制造工艺文件及各装置钢结构措施的审核外，还参加了槽车修复方案、天津乙烯冷箱气密试验方案、双相不锈钢设备制造及我国第一台多管式第三级旋风分离器等项目的攻关。该文所编写的工法被评为 98 年度总公司级（二级） ，该工法是作者的处女作。一、前言焊接实腹式工字型吊车梁广泛应用于各种工业厂房的重级工作制吊车梁系统中，它是吊车梁系统中的关键构件。典型吊车
2、梁系统如图 1 所示，典型吊车梁结构型式如图 2 所示。吊车梁不仅承受一定的静载，还承受由于吊车运行而产生的动载，它的制造质量不仅影响整个结构的外形和承载能力，而且关系到厂房内人身和设备的安全。因此钢结构工程施工及验收规范 （GB50205-95）对焊接实腹式吊车梁的制造质量规定相当严格，而要实现这些质量指标，关键是控制吊车梁的制造变形和焊接质量。我厂采用“自动焊与手工焊相结合，预测控变形与矫形相结合”的制造工艺，成功地制造了大量的焊接实腹式工字型吊车梁。达到了质量要求，并创造了良好的经济效益和社会效益。图 1 吊 车 梁 系 统 示 意 图制动板或制动桁架吊车梁 辅助桁架下翼板水平支撑211
3、 1-1（ a） 突 缘 支 座11 1-1（ b） 平 板 式 支 座图 2 吊 车 梁 典 型 结 构 示 意 图二、工法特点1、本工法采用予测控变形和矫形相结合的工艺，以予控变形为主，从工艺上控制制造质量，减少了制造成品的矫形后遗症。2、本工法采用流水线作业，专用胎具组装，劳动组织合理，易于形成系列化产品。3、质量容易控制，工期短，经济效益好。三、适用范围1、本工法适用于各种规格、材质的焊接实腹式工字型吊车梁。2.石油化工装置中管廊、框架及工业炉的 H 型钢类立柱、横梁的制作可参照执行。四、工艺程序及要点1、工艺程序吊车梁不管规格大小、材质如何，由于其结构基本相同，其制造工艺基本一致，吊
4、车梁制造工艺流程为：实腹式工字型大型吊车梁制造工法3材料检验板材酸洗除锈零部件下料和翼腹板配料翼腹板拼接坡口加工拼接缝组焊拼接缝焊后矫形拼缝检验翼腹板宽度方向下净料翼板侧弯矫正翼腹板组对成工字型工字梁长角焊缝焊接翼板倾斜及平面度矫形角焊缝检验筋板及连接板位置划线筋板与梁组焊筋板焊后矫形连接板组焊梁长度划线切割端板组焊矫形钻孔位置划线钻孔总体检验。2、工艺要点1）翼板下料简 图 工 序 说 明焊 后(a)焊 后 拼 缝 切 割 后(b) (c)由 于 翼 板 长 度 随 跨 度 而 定 ， 一 般 较 长 。 其宽 度 都 较 窄 ， 下 料 时 ， 先 把 宽 板 组 焊 （ V型 坡 口 ）
5、 拼 焊 成 长 板 ， 然 后 切 割 成 条 板 ，条 板 宽 度 方 向 下 净 料 ， 长 度 方 向 则 下 毛 料（ 长 度 方 向 两 边 各 留 1520mm 余 量 ） 。翼板宽度方向下净料时选择合理的切割方式，以减少弯曲变形的产生，这包括尽可能多地采用多台切割机同时进行切割，或者在单台机切割时，采取板的两头各预留 150200mm 长先不切割，如图 3 所示。若板料较长，宜在中间也留出150200mm 长先不切割，待冷却后再逐块切割，从而控制因切割引起翼板侧弯变形。150200 1502004图 3 单 机 切 割 翼 板 时 侧 弯 变 形 控 制 图2）腹板下料简 图
6、工 序 说 明对 于 腹 板 来 说 ， 其 宽 度 一 般 比 翼 板 大 许 多 ，因 此 腹 板 一 般 先 将 窄 板 对 接 （ V 型 坡 口 ）拼 焊 成 宽 度 基 本 相 同 的 几 块 板 ， 再 对 接 拼 焊成 长 条 板 ， 如 图 所 示 焊 接 顺 序 ， 然 后 进 行 切割 宽 度 方 向 成 净 料 ， 长 度 方 向 下 毛 料 （ 长 度方 向 两 边 各 留 1520mm 余 量 ） 。腹板宽度方向下料加宽 46mm，主要考虑了长角焊缝焊接引起的腹板宽度方向收缩量，该值可按实测值选取或应用公式计算，用以避免焊接造成的吊车梁高度超差的可能。腹板下料时，实
7、行予起拱的方法，对于跨度 12 米以下的吊车梁，予起拱量 f 为L/1000L/2000，L=1500mm；对于跨度 12 米以上的吊车梁予起拱量 f 为L/1500L/2000，L=2000 mm，见图 4 所示。其目的是为了控制工字梁筋板焊接及火焰矫形上翼板倾斜而引起拱度的变化。注：翼腹板长度方向两边各留 1520mm 余量，这主要是考虑三道主要工序在翼、腹板长度方向引起的收缩而制定的。图 4 腹 板 予 起 拱 示 意 图3）组对工字型简 图 工 序 说 明工 字 梁丝 杠支 架利 用 工 字 型 组 对 胎 卧 式 组 对 ， 胎 具应 预 先 找 平 ， 胎 具 每 2m 左 右 布
8、置 一 个 组 对 点 ， 先 将 腹 板 置 于 胎 具上 ， 调 整 好 尺 寸 ， 然 后 将 翼 板 置 于胎 具 上 ， 检 查 翼 腹 板 组 对 尺 寸 和 彼此 的 垂 直 度 ， 点 焊 成 型 。257 LfL实腹式工字型大型吊车梁制造工法5组 对 工 字 型 胎 具 示 意 图4）工字梁长角焊缝焊接简 图 工 序 说 明工 字 梁 长 角 焊 缝 焊 接 示 意 图工 字 梁 设 计 要 求 ， 上 翼 板 与 腹 板 连接 处 采 用 K 型 熔 透 焊 ； 下 翼 板 与腹 板 连 接 处 采 用 T 型 贴 角 焊 。K 型 、 T 型 接 头 均 采 用 埋 弧
9、自 动 焊进 行 船 形 位 置 焊 接 。长角焊缝焊接前，实测侧弯、拱度、扭曲变化情况，据测量结果通过改变长角焊缝焊接顺序控制变形。实测拱度值较低时，采用图 5 中(a)所示焊接顺序。拱度适中时，由于不需提高或降低拱度，按图 5 中(b)的顺序焊接。拱度过高时，由于需降低拱度，按图 5 中(c)的顺序焊接。上 翼 板 上 翼 板 上 翼 板2 1（ a） （ b） （ c）图 5 吊 车 梁 控 制 拱 度 长 角 焊 缝 焊 接 顺 序为了控制侧弯变形，吊车梁长角焊缝每种焊接顺序先焊的一侧均为梁受拉的一侧，焊接时各道焊接焊接方向尽可能一致。吊车梁较长时，采用 2 台以上的焊机，同时退步焊来
10、控制梁的扭曲变形。如图 6 所示。焊机4 3.5 1.6 2.34 51.3 25 4焊接6图 6 吊 车 梁 长 角 焊 缝 焊 接 方 向5）筋板及连接板焊接工 序 简 图 工 序 说 明筋板焊接 下 翼 板弯 曲 变 形 示 意吊 车 梁 筋 板 大 部 分 集 中 在 吊车 梁 上 部 ， 在 腹 板 两 侧 对 称布 置 ， 有 长 筋 、 短 筋 、 横 筋 、通 长 筋 板 ， 组 焊 时 ， 筋 板 与上 翼 板 连 接 处 要 求 顶 紧 ， 无间 隙 。 施 焊 时 一 般 采 用 平 焊位 置 ， 这 样 会 提 高 焊 接 效 率 ，保 证 焊 缝 外 观 质 量连接板
11、焊接吊 车 梁连 接 板 仅 布 置 在 吊 车 梁 的 一侧 ， 该 焊 缝 一 般 采 用 熔 透 焊 ，焊 缝 焊 接 一 般 在 梁 矫 形 后 进行 。吊车梁长角焊缝焊完后，焊接筋板前应实测拱度和侧弯及扭曲，通过分析实测结果，运用改变焊接顺序来控制梁的拱度变形，侧弯变形及腹板的波浪变形。当实测拱度较高时，采用手工电弧焊焊接筋板，较大地降低拱度；当实测拱度较低时，采用 CO2 气体保护焊焊接筋板，较小地降低拱度。但是不论哪种焊接方法，均应从梁受拉侧开始焊接，以减少侧弯变形。为避免梁扭曲变形，控制其拱度变化并避免腹板产生过大的波浪变形，通过控制筋板焊接顺序加以控制，筋板焊接顺序如图 7
12、所示。 连接板实腹式工字型大型吊车梁制造工法7图 7 筋 板 焊 接 顺 序筋板焊接顺序说明：是上翼板与短筋之间的焊缝，焊接时，梁立置，上翼板朝下，两侧各设 2 名焊工，从中间向两边同时开始，采用退步两面对称跳焊法。是通长筋或长筋板与上翼缘的焊缝，焊接方法同。是短筋板与腹板的焊缝，焊接时，梁卧置，先焊受拉侧，用 4 名或 2 名焊工，分区跳焊，以避免热量集中。是通长筋或长筋板与腹板的焊缝，方法同。是横筋与腹板的焊缝，方法同。是横筋与短筋之间的焊缝，焊接时梁立置，方法同。、分别是刀板焊缝和垫板焊缝，在梁齐头后焊接。是通长筋与下翼板相连的焊缝，在刀板、垫板焊后进行。另外，筋板焊接在条件许可的情况下
13、，尽量避免将一侧焊缝一次焊完，以避免产生过大的侧弯变形。筋板焊后，焊接制动连接板前应实测侧弯、拱度，在对称型吊车梁结构制造时，连接板宜置于梁受拉的一侧。另外，在拱度不符要求时，应将拱度矫正合格后再组焊连接板。6）矫形矫形主要采用机械和火焰矫形，如钢板和拼缝矫正采用平板机或滚板机或千斤顶局部处理，上翼板的平面度，宜采用工字型调直机进行矫正，而翼板的倾斜度、腹板的波浪变形及梁的侧弯变形过大时，宜利用火焰矫正，加热温度控制在 850以下，加热位置视情况而定。例如：长角焊缝焊接后，工字梁翼缘往往发生图 8 所示的三种变形，矫形时首先选用工字型调直机将翼板调平，如图 9 所示，然后再用火焰调整翼板与腹板
14、之间的垂直度（无工字型调直机，可按图 8 所示加热处进行热矫） 。加热处加热处加热处加热处加热处8(a) (b) (c)图 8图 9对于吊车梁的侧弯变形，按图 10 所示加热受拉一侧，并成三角形烤矫。图 10对于腹板的波浪变形，采用点状加热来矫正，加热点分布在产生波浪的部位。五、主要施工机具以一条生产流水线为例，所需机具如下：序 号 设 备 名 称 规 格 型 号 数 量 备 注1 工 字 型 矫 正 机H=500 3000mm翼 板 厚 46， 宽b=200 10001 自 制2 组 装 胎 具 长 L=27000宽 =3000 1 自 制3 工 字 型 吊 车 焊 接 胎 L=27000
15、2 自 制4 H 型 钢 切 割 机 15 硅 整 流 自 动 焊 机 ZPG6 1000 16 直 流 埋 弧 自 动 焊 机 MZ-1 1000 17 直 流 焊 机 A5 500 148 半 自 动 切 割 机 CZ-30 49 摇 壁 钻 床 Z-3040 110 桥 式 吊 车 20t 2加热处实腹式工字型大型吊车梁制造工法9六、质量标准1、焊接实腹式工字型吊车梁施工执行国家钢结构工程施工及验收规范（GB50205-95） 。2、焊接实腹式工字型吊车梁质量指标见下表：焊 接 实 腹 式 吊 车 梁 的 允 许 偏 差项 次 项 目 允 许 偏 差 示 意 图1 梁跨度 L 的偏差 -
16、5mm2 端部高度（H）：H2m H2m2.0mm3.0mm3 起拱度的偏差：L24m L24m L/5000(不得下挠)+L/10004 两端最外侧安装孔距离 3.0mm5 侧弯矢高（f）扭曲（梁高 h） L/2000 且10mmh/2506腹板局部不平度（f 2）14mm14mm f23L/1000 f22L/10007 翼缘板倾斜度（q） 2.0mm8 吊车梁上翼缘与轨道接触面不平直度 1.0mm七、劳动组织以一条流水作业线为例，铆工 2024 人，电焊工 1416 人，气焊工 46 人，起重工 46 人，天车工 34 人，油工 23 人，机械工、钻工 23 人。八、安全注意事项1、参加
17、施工的人员必须熟悉工作内容、施工程序、检验要求，并严格按措施要求施工。2、拼接后的钢板较长，在翻板时应用翻板勾子并根据起吊板重量选用翻板勾子的吨位和数量，可与扁担配合使用。3、吊车梁立置时，应用斜支撑固定牢固，严防倾倒。4、火焰调直区周围，严禁放置易燃易爆物品，液化气罐应放在阴凉且无明火处。5、加高固定的钻床，应有钻孔平台和护栏杆，行走用铺设的轨道应设有车档。LHLf1 L 11L f21-1bq106、各岗必须遵守安全操作规程。九、效益分析本工法采取了予测控方法，减少了吊车梁制造过程中所产生的变形，这样不仅大大减少了专门矫形，还避免了像吊车梁高度收缩变形满足不了设计要求的现象，并提高了工作效益，缩短了施工工期，创造了显著的经济效益。十、工程实例1、我厂承担制造的天津重点工程天津无缝钢管总厂管加工车间、粗坯精整车间及精炼浇注车间的吊车梁近 448 根，4060t ，其结构为焊接实腹梁，长度为26m、24m 和 18m，截面高度为 15003000mm，翼板宽度为 450800mm，单根重量为 1037t。该工程采用本工法安全顺利优质地完成了制造任务，受到了用户的好评，并为该项工程取得优质工程做出了贡献。2、我厂承担的浦铁钢结构中吊车梁及各装置框架、管架中 H 型钢等，采用本工法均顺利地、快速、优质地完成了制造任务。
