重型吊车轨道联结及接头焊接工程实践.pdf

董工程设计l 重型吊车轨道联结及接头焊接工程实践 E n g i n e e r i n g P r a c t i c e o f T r a c k F a s t e n i n g s a n d T r a c k W e l d J o i n t so n H c a v y d u t y C r a n e s 金亚春，程嫒，冯秋红 ( I - 海电气桩港重型机械装备有限公司，上海3 1 0 0 2 2 ) J I N y a - c h u n ，C H E N G Y u a n , F E N G Q i u - h o n g ( S h a n g h a i E t e e t 】d c L i n g a n g H m v y M a e h n m y C o L t d ，S a a n g h i3 1 0 0 2 2 ，C h i n a ) 黼要】从大吨位行车轨i 置J 睢蛄的设计选型入手，根据重型轨道的材质度力学性能特点探讨重型轨道压轨嚣的选 用、轨遗接头焊接工艺厦实战经验，供工程设计施工参考 【A b 暑l T h i s 粥b e g i n s 椭血e m c l b 耐t o c b o o 踞p I 叩盯吼盘咖n j n 擎a n d 衄c k _ u j 血b h c 蚪y _ 血时伽D u e 协也e m 曲喇m m p 硎o n 柚d m 叫c n p l 叩e 唧o f 砬l 恤p r 扯d c d 既 五缸a 珊蛔l c 她州1 w h i c h c 町H 珥d y r e f 蛆- e n c e t o e u g l n e e r i n gh a s b e e u d i s c u s s 缸 I 关麓词】钢吊车粱，压轨嚣，轨道焊接，远红外加热，理化试验 【K l ，y 帅r d 8 】蛐第l c f a 址垂D 咄戗吐血咖缸铲；n k w 啦细岫曲_ 盯c d m 凼删帅h 鲥n 岛删1 0 9 呷b k 慨t 【中圈分类号 T U 8 5 7 【文献标志码】B【文章编号】1 0 0 7 - 9 4 6 7 ( 2 0 1 2 ) 0 3 - ( m 6 9 - 0 3 1 工程概况 上海电气临港重型机械装备制造基地联合厂房1 区4 区为单层四跨钢结构厂房总宽度1 2 6 m ，总长度3 6 2 5 m 建筑 高度最大4 2 1 5 m 。厂房各个跨度分别为l 区2 4 m ，2 区3 0 m ，3 区3 6 m 。4 区3 6 m ，厂房柱距均为1 8 m 。其中1 区最大吊车为 1 0 0 t 轨高为1 6 m ；2 区最大吊车为1 6 0 t ，轨高为1 6 m ；3 区上 层最大吊车为5 0 0 t 。轨高为2 3 m ，下层最大吊车为1 6 0 t ，轨高 为1 6 m ；4 区E 层最大吊车为7 0 0 t ，轨高为勰5 m ，下层最大吊 车为2 0 0 t ，轨高为2 1 m ，4 区最大一次起吊能力为2 台7 0 0 t 。 图l 为I 区4 区厂房剖面示意图。 【作者简介】金亚( 1 9 6 8 ) 女，上恕人，高级工程师从事工程 管理研究。( 电子朗) w m j 倒n a e e m o 田11 区4 区厂房剖面示意田 行车轨道设计选用Q U 8 0 、Q U l 0 0 、Q U l 2 0 即行车起重 吨位l t 的选用Q U S O 、2 t 的选用Q U ! O O 、 2 0 0 t 的选 用Q U l 2 0 。 本工程为核电产昴陛产用厂房。厂房内最大吊车起重吨 位为7 0 0 t ，厂房极限起重能力1 4 d o t ，国标0 5 G 5 2 5 ( 吊车轨道 联结及车档凋集已不能直接选用，设计意见融道联结全面采 用“焊接型勒道固定件”及“勒道焊接接头”。采用焊接型轨道 固定件( 简称“压轨器”，见图3 ) 与钢吊车粲三面围焊将吊车 万方数据 l I 程建设与设计 表1 压轨器选用表 横向水平力平稳均匀地传递给钢吊车粱，避免了在吊车粱上 翼缘大量开- ：L 起的削弱翼缘截面的缺陷；采用轨道焊接接 头有效地消灭了轨道接缝，减少出现轨道表面磨损的情况，确 保重型起重机运行安全及轨道的使用寿命。图2 为4 厂房实 样图。 图24 区t 2 台7 0 0 0 厂房实样图 y 一一 L J J 图3 压轨器示意 2 焊接型轨道国定件选型 根据马鞍山唐氏螺纹紧固件有限公司( 设计推荐) 提供样 本参数，与厂商充分地技术沟通，并经设俐币确认分别选用厂 商防松轨距可调节型压轨器- r c L ) 、抗水平力大吨位行车 压轨器- T S L ) - - - 类压轨器，其采用“唐氏螺纹紧固件”的专 啦 术较好地解决了装置容易松动的问题及大吨位行车轨道抗水 平力的间题此压轨器结构允许轨道作一定距离的调整( 最大 可调尺寸为_ + 2 0 r a m ) 给现场轨道的安装及 厂房轨道定期的检修 调整带来了极大的方 便。具体压轨器选用见 表1 。 3 轨道接头焊接 本工程共涉及轨 道接头3 3 0 只，考虑到 轨道接头铝热焊接的 技术要求高濡铁道工 程专业单位施工，且每只接头需 3 0 0 0 元戚本过高，故通过对U T l d n 钢轨焊接性能的分析， 参考国标0 5 0 5 2 5 吊车轨道联结及车档轨道焊接接头的要 求咨询大连起重运输机械厂，编制了轨道焊接工艺，并对轨 道焊接试件进行了抗拉强度试验及钢材金相试验。 311 1 7 1 M n 钢轨焊接性分析 其力学性能：抗拉强度o - 6 P $ 8 0 M P a ，伸长率最为9 ，落 锤试验不裂不断。 金相组织：珠光体+ 少量铁素体。 碳素钢中决定强度和可焊性的因素主要是含碳量，而合 金钢( 主要是低合金钢) 除碳以外的各种合金元素对钢材的强 度与可焊性也起着重要作用。为便于表达这些材料的强度性 能和焊接性能便通过大量的试验数据的统计简单地以碳当量 ( C ) 来表示，当c o 5 5 哪寸通常既要预热又要 后热。U 7 1 I d n 钢轨的碳当量C 计算如下： 最小C 蛐书+ M 0 寸M 寸v ) 5 州一c 9 1 5 = o6 5 + 1 1 1 5 + 0 = 08 5 ( 1 ) 曷呋c 皿茸+ M 1 6 邯棚寸1 , 3 5 + ( N I + C J 1 5 = 0 7 6 + 1 4 6 + 0 4 5 - d ) = 1 0 7 ( 2 ) 从表2 中c 、帆的含量可知，U 7 I v l n 钢耖曲高碳中锰钢 其碳含量高达0 6 5 o7 6 而碳当量更是高达0 8 5 1 0 7 0 * ，钢轨的可焊性较差，其淬硬倾向大焊接过程中。由于 部分母材熔化进入焊缝，从而使焊缝中台碳量增高，一旦冷却 速度过快极易产生马氏体，并极易形成冷裂缝；另一方面焊接 万方数据 循环中的最高加热温度和在高温停留时间等参数都对焊接质 量及组织产生严重影响，共析钢在6 5 0 C 5 5 0 范围内的片 层较细可得到细珠光体或极细珠光体，而在A I ( 7 2 7 6 5 0 ) 范围内形成的片层较厚将得到粗大珠光体。珠光体片层间 距对共析碳钢的力学性能有重要影响，片层间距越小其强度 硬度越高，塑性也越大。 袭2U 7 1 9 n 钢轨化学成分及含量 科1 广鼍学萼丁丁 U 7 1 M n0 6 5 0 7 60 1 5 0 3 51 1 0 一1 4 0 0 0 3 0 0 30 1 0 o 4 0 故影响钢轨焊接质量的因素为化学成分( 碳当量) 、冷却 速度、最高加热温度和高温停留时间等参数。U T I M n 钢轨在 工艺试验和现场焊接实践时，妊须采取合理的焊接工艺来改 善此钢焊接件，以获得符合要求的焊接接头。 3 2U T I M n 钢轨接头焊接工艺 3 2 I 轨道焊接材料准备 轨道：须订购全长非热处理钢轨，若钢轨二端头为热处理 过的标准轨道，则二端头须各割除1 0 0 m m 。 焊条：选用低氢纳型4 , 4 0 r a m 焊条，型号按轨底、轨腰、轨 顶位置的不同分别选用：轨道底部选用E 5 0 1 5 或称J 5 0 7 焊条 ( 咸性焊条) ，轨道中部选用E 8 0 1 5 焊条或称J 5 5 7 ( 低合金焊 条) ，轨道顶部选用E D P M n 2 1 5 或称D 1 0 7 焊条( 锰型堆焊焊 条) 。焊条化学成分详见表3 。 表3 焊条化学成分 焊条化学成分惭 型号C 毛 E 5 0 1 5 O 1 5 1 6 0 E 踟1 5 n 1 2 1 D 1 0 70 5 - 0 7o 6 - 1 0 墨 SJ p 蹦猫 O 7 5O 0 3 5 n 0 4 0 3 0 0 0 3 0 0 3 0 7n 5 0 - 0 3 5 0 3 _ 0 ，5 抗拉强度 F 矿慨 4 9 0 豺8 0 焊条在使用前须在3 5 0 4 0 0 的干燥箱内烘焙l h 2 h ，烘干后的焊条放人1 0 0 一1 5 0 保温箱内，随取随用。如 果焊条在空气中暴露超过l b ，需重新进干燥箱烘焙，焊条重复 烘培不得超过2 次。 3 2 2 轨道焊接变形控制 在钢轨的接头处用1 0 m m 厚的2 0 0 m m x l 0 0 m m 的紫铜板 垫高，作轨底焊接垫板及反变形控制之用；轨底留间隙 2 2 m m 2 5 r a m ，利用压轨器固定钢轨，确保两根钢轨端头对 齐，在焊接前和施焊过程中须确保两根钢轨中心线的位置在 条直线上。焊接轨腰、轨头时采用弹簧钳固定紫铜衬板，紫 铜衬板其弯曲形状应与钢轨外形相吻合。 3 2 3 预热与焊后热处理 加热方法：采用远红外电加热的方法替换常规的火焰加 热，确保加热的均匀和对层间温度的控制，电加热器须围绕轨 头、轨腰和轨底固定，尽可能使加热器紧贴钢轨。 预热：对接头的两侧钢轨端头各1 5 0 m m 范围进行远红外 电加热预热，预热温度为3 0 0 3 5 0 ，升温速度2 0 0 h ，使用自运测温记录仪测量预热温度。 焊后热处理：钢轨接头焊接完成后，对凄头及其两便懒鼽 端头各1 5 0 m m 范围进行远红外电加热加热升温至6 0 0 6 5 0 C ，后保温l h ，升降温速度2 0 0 C h 确保消除焊接应力。 3 2 4 接头焊接 1 ) 焊接要求 采用手工电弧焊，直流反接，焊缝底部及轨腰轨头两侧装 紫铜村板，在预热温度至位后对轨底、轨中、轨顶进行分层焊 接，每焊完一层须将焊渣清理干净后才能焊下一层，每个钢轨 接头的焊接须一次完成。若中途因故停焊须重新预热到位后 续焊。 2 ) 焊接方法 轨底焊接：当轨道变形控制固定就位且预热温度达到规 定要求后，用E 5 0 1 5 直径4 , 4 0 r a m 焊条进行轨底焊接焊接 电流1 8 0 A 2 2 0 A ，焊接电压2 2 V 2 8 V ，采用直流反接直道 焊，摆动幄度小于3 倍焊条直径。底部应焊满焊平，并及时清 渣。 轨中焊接：当轨底焊接好后，迅速装上轨腰、轨头两侧的 紫铜衬板后，用E 8 0 1 5 直径4 ) 4 0 m m 焊条进行轨中焊接，焊 接电流1 8 0 A 2 2 0 A ，焊接电压2 2 V2 8 V ，在高温条件下采 用直流反接不清渣连续密封焊接，焊至轨顶面下8 m m 1 0 m m 处停焊清渣。 轨顶焊接：当轨中焊接好后，待钢轨温度降至3 0 0 时开 焊，用D 1 0 7 直径咖4 0 m m 焊条，采用直流反接窄焊道多道堆 焊法焊接，焊接电流1 8 0 A 2 2 0 A ，焊接电压2 2 V 2 8 V 。焊接 完成后采用远红外电加热器对焊缝及钢轨影响区进行焊后热 处理。 3 2 5 接头的磨平处理 钢轨接头焊后热处理完成后，焊缝接头用砂轮磨平，表面 进行磁粉探伤。 ( 下转第7 4 页) 7 1 万方数据 成。功能分析系指在设计前期收集设计中的各种资料形成一 业化生产的基础上的一种初步集成，这种集成只是将相同性 定