安鋼120t轉(zhuǎn)爐-爐卷軋機(jī)工程大吊車梁制作安裝工藝及質(zhì)量控制
張維銘

摘 要:安鋼轉(zhuǎn)爐--爐卷軋機(jī)工程大吊車梁的制作安裝是目前冶金行業(yè)最大吊車梁（跨度63～64.5米、高度6米、單根重250～280噸），因其自重過大，對制作和安裝是個難題。在施工中結(jié)合以往成功經(jīng)驗對大吊車梁的制作工藝及質(zhì)量控制作了細(xì)致的分析研究，為其成功制作和安裝起到關(guān)鍵性的作用。
關(guān) 鍵 詞: 分段制作、起拱控制 、 焊接工藝、 預(yù)拼裝、高強(qiáng)螺栓連接 、質(zhì)量控制。
一．工程簡介
安鋼120t轉(zhuǎn)爐-爐卷軋機(jī)工程，共有4根長63m和64.5m、高6m、翼緣板截面寬1m的大型實腹吊車梁。吊車梁材質(zhì)為Q345-C板，其中翼緣板厚100mm、寬1000mm；腹板厚40mm；支座板厚100mm；端頭板厚50mm，高2400mm；縱向加筋板厚30mm，按間距3000mm布置；橫向加筋板在距上翼緣板1500mm處布置，板厚25mm。上翼緣板與腹板設(shè)計為K型60°坡口，焊角寬度達(dá)30mm以上；下翼板與腹板兩端頭處8000mm范圍為K型55°坡口，其余段設(shè)計要求必須平面頂緊，其焊縫全部采用埋弧自動焊焊接。整個吊車梁設(shè)計要求起拱50mm，實際制作按80mm起拱操作。按設(shè)計要求，腹板連接處采用高強(qiáng)螺栓連接，每條接口大約912顆螺栓，上下翼緣板共分布著4條安裝焊縫，其中上翼緣板安裝焊縫采用埋弧自動焊和手工電弧焊相結(jié)合，下翼緣板安裝焊縫采用手工電弧焊。
施工工藝特點：本工程屬于特大型鋼結(jié)構(gòu)吊車梁的制作和安裝，跨度大、單根重量大、焊接質(zhì)量要求高、施工工藝復(fù)雜，在冶金工業(yè)廠房施工中實屬少見。由于重量太大，現(xiàn)有加工廠行車無法滿足施工要求，且受到運輸?shù)南拗�，最后采取現(xiàn)場分段制作安裝。起吊設(shè)備為：一臺80噸履帶吊，一臺120噸履帶吊。
二．施工工藝
1．下料：
1．1. 下料控制：
采用標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺（日本田島）、劃針、粉線等工具進(jìn)行號料，按擬定工藝起拱（80mm），每500mm計算起拱1.25mm劃線。所有板材對接焊縫采用X型坡口，下料必須考慮焊接收縮，一般按每米3mm實施。下料及開坡口全部采用半自動切割機(jī)切割，并打磨平整坡口均勻。每根吊車梁分三段分別制作，每段上下翼緣板連接處相互錯開2000mm左右。下料的準(zhǔn)確是制作質(zhì)量的重要保證，既要考慮焊接工藝的基本要求，還要考慮成品外觀及尺寸偏差的質(zhì)量，尤其是起拱量的控制和開坡口的質(zhì)量。
1．2.起拱控制:
按照吊車梁設(shè)計要求（ YI=16H[X（L-X）/L2]2 ），理論起拱值為H=50mm，在實際制作時，考慮到焊接收縮和安裝就位后自重對起拱的影響因素，起拱值控制在H=80mm，采用全長比例法計算分解，每500mm起拱1.25mm劃線下料。如何保證最后的設(shè)計起拱值(H=50mm)，是整個制作中的重中之重。但從最后的實測結(jié)果來看，處于以上因素的考慮還是比較合理的，具體實測數(shù)據(jù)如下：
空中對接完成后實測起拱值：79mm、77mm、75mm、80mm
拆除支撐平臺后實測起拱值：48mm、56mm、50mm、53mm
1．3.焊接余量控制：
由于此吊車梁屬于特大型構(gòu)件，余量控制的好壞，對整個吊車梁截面尺寸會有影響。根據(jù)經(jīng)驗，每米按3mm控制焊接余量，特別是腹板高度方向；長度方向余量每段按500mm預(yù)留，待預(yù)組裝時視具體情況切除。
2．翼緣板及腹板接料：
翼緣板及腹板接料根據(jù)方案中的排版圖具體下料，其中翼緣板和腹板縱向焊縫應(yīng)相互錯開200mm以上，且要考慮到加筋板焊縫必須避開。對于腹板接料，要求先焊縱縫焊縫，校平整后再進(jìn)行橫向接料，以減少T型接頭處的應(yīng)力集中。整塊腹板接料完成校平后，才能進(jìn)行腹板高度方向的下料，否則截面高度就無法保證。
3．焊接工藝控制及要求：
3.1．接料焊接：采用E5015 φ3.2焊條正面打底，H08MnA焊絲、HJ431焊劑埋弧自動焊焊接，第一、二層焊絲直徑φ3，以后為φ5。焊接前必須對焊縫打磨清理，特別是浮銹層一定要處理干凈，以確保焊接質(zhì)量。在施焊前，根據(jù)接料長度，考慮反變形系數(shù)。
3.2．H型鋼焊接：H型鋼組對后，在焊接胎架上進(jìn)行埋弧自動焊焊接，先下翼緣后上翼緣，以保證吊車梁起拱要求。焊縫打磨清理干凈后，采用埋弧自動焊接，焊絲直徑φ3～φ5，機(jī)頭內(nèi)側(cè)夾角角度為112.5°～120°。對于上翼緣板與腹板的T型縫打底焊接，考慮反變形控制，采用反面打底，將焊縫坡口基本填滿后再上胎架焊接。焊前預(yù)熱應(yīng)采用半自動切割機(jī)勻速加溫，以便達(dá)到加溫均勻之目的。
3.3．加筋板焊接：H型鋼焊接完畢并校正好垂直度和平整度后（特別是上翼緣軌道面要求），進(jìn)行加筋板組裝，并調(diào)整好頂緊面間隙（一般0.03mm塞尺不入為準(zhǔn)），就可進(jìn)行加筋板焊接。焊接時采用手工分段反向焊接法，即可降低和分散熱輸出量，又可減少了焊縫收縮、應(yīng)力和變形。
3.4．吊車梁安裝對焊：翼緣板對接焊縫采用不對稱型坡口（下小上大），預(yù)組裝后在地面切割打磨好坡口。上翼緣板焊接先手工仰焊后埋弧自動焊焊接，下翼緣板焊接全部采用手工電弧焊。
3.5．所有對接焊縫都必須進(jìn)行超聲波探傷，滿足一級焊縫要求。
4．H型鋼組對：
4.1．H型鋼組對：必須在已操平的制作平臺上進(jìn)行，一般采用水平組對。首先將腹板放在平臺上，注意墊實以免焊接時變形嚴(yán)重。根據(jù)事先劃好的翼緣板中心線，采用底部支墊調(diào)整翼緣板中心，側(cè)面加千斤頂頂緊翼緣板，盡量使腹板與翼緣板緊貼無縫隙，再采用間斷焊（100mm）焊接，保證整個吊車梁此處焊縫緊密貼合。
4.2.加筋板組裝：加筋板焊接前首先要校正好翼緣板和腹板的垂直度。特別是上翼緣板，在調(diào)整好兩者的垂直度前，校平上翼緣板的平直度，才能保證吊車梁軌道面的平整度要求（1mm/1000mm）。同時要保證上翼緣板與加筋板端頭充分頂緊；其次，要校平腹板，保證加筋板與腹板頂緊。采用火焰校正和千斤頂頂緊相結(jié)合，采用“門”形架附加千斤頂加壓校平，充分保證了加筋板與腹板的頂緊。
4.3.端頭板組裝：端頭板組裝時必須保證與腹板頂緊，在腹板端部坡口加工時，還要注意加工斷面的直線度，以保證焊接后端板不變形。
5．預(yù)組裝：
5.1.吊車梁分三段制作完成后，在地面進(jìn)行水平預(yù)拼裝。在安裝大梁臨時砼支墩附近設(shè)置預(yù)裝胎架，在端部及接頭部位采用安鋼常用鋼錠簡易裝配胎架，三段就位沉降穩(wěn)定后測標(biāo)高加支撐找平。
5.2.先吊放中段梁，后吊放兩端梁。三段梁基本就位后，在上下翼緣板中心線兩端梁處以及安裝支座下平面處掛鋼線，利用三條掛線檢查調(diào)正整個梁長度、高度、對接間隙、支座水平度并做好實測記錄。
5.3.以中段梁為基礎(chǔ)（原則上不動），計算兩端梁所需長度和上下翼緣板與腹板錯位長度，劃線切除多余余量。
5.4.按5.2條操作方法再次預(yù)裝配三段梁為整體，掛線檢查預(yù)裝實測起拱值，并詳細(xì)做好記錄。
5.5.根據(jù)設(shè)計起拱值（50mm），調(diào)整實測起拱值，此吊車梁按80mm起拱控制。
5.6.高強(qiáng)螺栓制孔：先將連接板號孔并配鉆，再將連接板與腹板配鉆。號孔時應(yīng)采用劃針號孔，打五花眼。鉆孔時先將中心擴(kuò)大為φ3mm定位孔心（手槍鉆裝3mm中心鉆鉆孔），再進(jìn)行最終的鉆孔。配鉆制孔完成后，將連接板與吊車梁解體。扭剪型高強(qiáng)螺栓（M24×130）鉆孔孔徑26mm、縱橫孔距100mm。
5.7.三段預(yù)拼裝成整體后，檢查實際起拱度、線形、連接情況，合格后解體分為三段，準(zhǔn)備最后安裝就位。
6．安裝：
本工程屬于特大型吊車鋼梁結(jié)構(gòu)的安裝，本方案采取在安裝現(xiàn)場分段制作后，在地面進(jìn)行整體預(yù)拼裝，再解體安裝。
6.1.在柱子牛腿面上標(biāo)出十字交叉中心線，吊車梁端板上標(biāo)識出縱向中心線，以備安裝找正使用。
6.2.分別吊裝三段梁放在柱子和臨時安裝砼支墩上。
6.3.吊車梁就位基本找平找正后，再掛線精調(diào)。保證起拱度、旁彎度、連接板眼孔位置滿足設(shè)計和規(guī)范要求。
6.4.安放好連接板后上螺栓，初緊高強(qiáng)螺栓，檢查整根梁平直度和起拱度，并進(jìn)行微調(diào)后緊固高強(qiáng)螺栓 。
6.5.吊車梁就位：吊車梁分段吊裝后放置于鋼筋砼支墩平臺上的“吊裝就位橫梁”上，千斤頂放于支架平臺上，其標(biāo)高低于就位橫梁。利用千斤頂調(diào)整標(biāo)高，縱向移動用吊車和倒鏈，橫向移動采取在平臺梁上焊接支擋，利用千斤頂和倒鏈調(diào)整。分段就位后，上好高強(qiáng)螺栓連成整體，就可進(jìn)行安裝焊縫、彈簧板的焊接及水平支撐的安裝工作。最后經(jīng)實測檢查合格后，吊車梁臨時鋼筋砼支墩拆除，到此吊車梁安裝工作就完成了。
三．質(zhì)量控制
為了確保大吊車梁制作安裝質(zhì)量，在施工前就制定了相應(yīng)的質(zhì)量控制措施，并設(shè)置了關(guān)鍵控制點，具體如下：
1. 制定了詳細(xì)的施工方案及質(zhì)量控制措施。
2. 堅持工序報驗制度。大吊車梁制作安裝每個工序都必須及時報驗，未經(jīng)質(zhì)檢人員、監(jiān)理同意不得進(jìn)行下道工序。同時項目部、監(jiān)理、業(yè)主都有專人現(xiàn)場監(jiān)督，確保制作安裝時刻處于受控狀態(tài)。
3. 特殊工種必須持證上崗，不合格焊工及時調(diào)整更換。
4. 檢測工具必須經(jīng)檢定合格才能使用。下料前所使用的盤尺、卷尺必須檢定合格。
5. 設(shè)立質(zhì)量控制點，確保制作質(zhì)量合格。如：起拱檢測線、坡口形式及切割后的修補、下料余量控制、焊接控制（含材料因素）、吊車梁支座處的高度控制、組裝頂緊控制、連接板套鉆控制、起拱度控制等。
6. 特殊工序控制：焊接質(zhì)量直接影響整個工程的制作質(zhì)量，在嚴(yán)格執(zhí)行相應(yīng)的焊接工藝的原則上，對于焊接質(zhì)量先作焊接工藝評定，合格后才可專人操作實施焊接。
7. 實行嚴(yán)格的質(zhì)量檢查制度。每道一級焊縫按設(shè)計要求焊后及時探傷，焊縫外觀、焊縫高度偏差、組裝焊縫間隙要求等，檢查合格才能進(jìn)行后續(xù)工序施工。
8. 嚴(yán)把材料質(zhì)量關(guān)。無論是國內(nèi)鋼材、焊材，還是高墻螺栓，必須按照規(guī)范要求遵循先檢驗后使用的原則，決不允許不合格品流入下到工序。
四．實施結(jié)果
安鋼120t轉(zhuǎn)爐--爐卷軋機(jī)工程64m大吊車梁制作安裝，是制約該工程設(shè)備安裝順利完成的瓶頸工程，其最大的難點就是組裝和焊接控制。從實施的效果來看，大吊車梁制作安裝的質(zhì)量控制是成功的，無論是實測起拱度，還是整體的焊接質(zhì)量，都達(dá)到了預(yù)想的質(zhì)量目標(biāo)，也滿足了整個工期要求。

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