铸造起重机主梁裂纹修复方法研究与应用

苏二龙 莘建平 郝延恒 商仕金

摘 要：铸造起重机在运行过程中，因制造缺陷、载荷异常等因素，造成主梁焊缝开裂。本文主要阐述了造成主梁焊缝开裂的各种原因及修复方案和实施效果。

关键词：铸造起重机;腹板;焊缝;裂纹

前言

铸造起重机是炼钢连铸工艺中的主要设备之一。主要用于吊装高温熔融液体的铁（钢）水包进行兑铁、转运工作。其总体构造根据承载吨位不同可分为：双梁双轨、四梁四轨、四梁六轨。

1主梁焊缝裂纹原因分析

1.1热裂纹

属于制造工艺缺陷，其原因是由于焊接熔池在结晶过程中存在着偏析现象，低熔点共晶和杂质在结晶过程中以液态间层形式存在从而形成偏析，凝固后强度较低，当焊接应力足够大时，就会将液态间层或刚凝固不久的固态金属拉开形成裂纹。

1.2冷裂纹

焊缝在冷却过程中温度降到马氏体转变温度范围内（300-200℃以下）产生的，可以在焊接后立即出现，也可以在焊接后较长时间才发生。其形成的基本条件有3个：焊接接头形成淬硬组织;扩散氢的存在和浓集;存在较大焊接拉伸应力。

1.3载荷异常对焊缝的影响

超载作业对起重机结构危害很大，会造成主梁下挠，上盖板及腹板出现裂纹、脱焊。7#天车已在线运行16年，焊缝为新生裂纹且发生在焊缝边缘，腹板母材伴随有局部裂纹，综上所述超载作业是造成焊缝裂纹的根本原因。

2焊接工艺探究

7#天车原始设计按照GB/T1591-1994《低合金高强度结构钢》的要求，选择Q345B作为主梁材料，腹板厚度12mm，其化学成分见表1。

根据GB/T 5118-1995《低合金钢焊条》、GB/T 8110-1995《气体保护电弧焊用碳钢，低合金钢焊丝》、GB/T 12470-2003《埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂》等相关国家标准，确定符合要求的焊接工艺和焊接材料选择如表2所示。

根据7#天车需在大车动态让车的工况下施工，且现场环境复杂，优先选择手工电弧焊工艺进行裂纹修复。考虑Q345B钢板焊接接头的淬硬性和冷裂纹敏感性比低碳钢略大，在气温较低，刚性较大或板厚较厚的情况下焊接时，接头中可能产生淬硬组织或冷裂纹，合理的焊接工艺可以避免接头冷裂纹的产生。

3焊接工艺应用

3.1工具材料准备

3.2施工步骤

3.2.1将裂纹处用砂轮把油漆污物打磨干净，在腹板裂纹的延伸末端用钻打上8mm的止裂孔，并进行PT探伤查看止裂孔内是否还存在其它裂纹，若还存在其其它裂纹，则需重复以上工作，直至止裂孔处无裂纹为止。

3.2.2采用碳弧气刨将原有开裂焊缝刨除干净，用角磨机对焊口处进行打磨至露出金属光泽清除细微裂纹，焊缝两边各50mm打磨干净见金属光泽不得有油污、油漆、铁锈、焊疤、氧化物等杂物。

3.2.3采用手工电弧焊选用E5015焊条，打底焊采用φ3.2mm焊条、填充和盖面选用φ4.0mm焊条，电流A=120～130A（焊条按规定350℃烘干1.5h，焊接期间保温箱有2包待用）。

3.2.4为了避免焊接变形，焊接时采用分段焊接形式，即先修复焊接中间段裂纹，焊接完毕，再焊接南北段开裂处。

3.2.5焊前预热部分，由于天车主梁腹板厚度不大于30mm，且厂房环境温度达到20度，不做预热处理。

3.2.6焊接时采用多层多道焊接。每层施焊完成后，用电锤对焊道进行锤击去应力处理。每层的焊接接头相互错开避免应力集中。为了减小焊接热裂纹倾向，需要控制层间温度，一般情况下待表面温度下降到150度以下后再焊接下一层焊缝。

3.2.7焊接顺序选择一个方向焊接、以达到减少焊接应力的目的。

3.2.8內部焊接3层后，在外部和内部同时焊接，以达到减小焊接变形。盖面焊缝余高不超过3mm。

3.2.9焊接结束焊缝表面打磨平齐，为进一步增加结构强度需在主梁内部按图1对T型钢与主腹板的焊缝裂纹增加补强板进行局部补强，补强板双面焊接，焊高8mm;规格：16*500*500，材质Q235B。对裂纹处均布，补强板间距300mm即可。

3.2.10焊后检查焊缝无裂纹、气孔、夹渣等焊接缺陷，并进行UT探伤检验，达到GB/T10559中一级，随环境温度冷却。

4结语

自2021年2月9日修复完毕使用至今，各焊缝状态良好，均未再次发生裂纹现象。通过本次修复方案的有效实施，及时治理了重大安全生产隐患，保证了特种设备安全稳定运行，为公司生产经营提供了保障。

参考文献

[1]桥式起重机监察规程，TSG Q0002-2008.

[2]低合金钢焊条，GB/T 5118-1995.