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1、石油機(jī)械2011年第39卷第10期CHINAPETR0LEUMMACHINERY應(yīng)用技術(shù)鉆機(jī)平臺(tái)及軌道梁H型鋼焊接變形控制張振峰(渤海石油裝備制造有限公司中成裝備制造分公司)摘要為了對(duì)鉆機(jī)軌道及鉆機(jī)平臺(tái)主結(jié)構(gòu)H型鋼梁焊接變形的控制，制定了合理的焊接工藝及措施。具體包括設(shè)計(jì)方面的措施、氣割下料時(shí)的措施、翼緣板角變形的控制措施和焊接工藝和順序的控制措施。H型鋼梁焊接后殘余變形的矯正方法包括機(jī)械矯正和外力矯正及2種方法的綜合矯正；指出大型H型鋼焊接變形的矯正宜采用熱矯正，但一定要控制加熱溫度；鉆機(jī)改造過(guò)程中H型鋼焊接必須采用振動(dòng)時(shí)效
2、，以消除鋼內(nèi)的殘余應(yīng)力，提高尺寸穩(wěn)定性及鉆機(jī)移動(dòng)的安全性。關(guān)鍵詞H型鋼焊接工藝焊接變形變形矯正殘余應(yīng)力大小。焊角尺寸大不僅會(huì)增加工作量，而且會(huì)引起0引言更大的焊接變形，因此在保證結(jié)構(gòu)承載能力的前提下應(yīng)盡量減小焊角尺寸。一般H型鋼焊接腹板開(kāi)渤海石油裝備制造有限公司中成裝備制造分公坡口角度為55。，根據(jù)工件特點(diǎn)進(jìn)行了設(shè)計(jì)改進(jìn)。司近年來(lái)承攬了不少鉆機(jī)改造項(xiàng)目，其中鉆機(jī)軌道如圖1所示，H型鋼端部腹板100mm處不留鈍及鉆機(jī)平臺(tái)主結(jié)構(gòu)為焊接H型鋼梁，腹板40～50邊，開(kāi)坡口尺寸選擇了45。，腹板中部保留鈍邊4mm，翼緣板50～65mm，
3、主要承受交變載荷，焊～6mm，開(kāi)坡口角度50。，這樣不僅加強(qiáng)了承壓能角尺寸一般較大，焊接變形不易控制。通常需要投力，而且減小了焊角尺寸。入一定的人力、物力和工時(shí)進(jìn)行修校，有時(shí)還會(huì)造成結(jié)構(gòu)件報(bào)廢。鑒于此，中成裝備制造公司制定了合理可行的焊接工藝及順序，可有效防止焊接變形，保證項(xiàng)目的順利進(jìn)行。1H型鋼技術(shù)要求圖1H型鋼坡口尺寸圖鉆機(jī)平臺(tái)改造及鉆機(jī)移動(dòng)軌道所用H型鋼的縱2．2氣割下料時(shí)的控制措施向長(zhǎng)度為8～14m，高度600～700mm。根據(jù)鉆機(jī)的為防止由于腹板的旁彎導(dǎo)致整個(gè)H型鋼長(zhǎng)度使用工況和受力特點(diǎn)，對(duì)H型鋼有以下要求j：方向上
4、的拱起，必須嚴(yán)格控制下料時(shí)腹板的氣割變(1)型鋼全長(zhǎng)保留4～6mm鈍邊開(kāi)坡口焊接，形。為此，采用留取兩端，從中間取點(diǎn)下料的方焊縫等級(jí)為一級(jí)；法。如圖2所示，先在鋼板兩端各100mm處分別(2)型鋼橫截面部分尺寸允差小于2file；劃線，鉆5mm氣割孑L，作為氣割起始點(diǎn)和結(jié)束(3)全長(zhǎng)對(duì)角線尺寸允差小于3mm；點(diǎn)，然后用自動(dòng)切割機(jī)從左至右沿直線切割。切割(3)軌道面上平面度允差小于2mm。時(shí)要根據(jù)板材厚度選擇相應(yīng)的割嘴，宜采用多嘴頭、兩邊對(duì)稱切割，這樣受熱相同，既可提高切割2焊接變形控制措施速度，又可減小切割變形。整塊鋼板切割后
5、冷卻5～8h，使未割斷的鋼板在拘束度很大的情況下釋2．1設(shè)計(jì)方面的措施放內(nèi)應(yīng)力，減小殘余應(yīng)力。然后用手工氣割去除端焊角尺寸直接關(guān)系到焊接工作量和焊接變形的頭，打磨熔渣。最后根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)鋼板的平直度石油機(jī)械2Ol1年第39卷第1O期和對(duì)角線等進(jìn)行精確測(cè)量，若變形過(guò)大，可采用冷焊接工藝為：下翼緣CO氣體保護(hù)焊封底矯法進(jìn)行矯正，直至符合要求為止。上翼緣CO：氣體保護(hù)焊封底一埋弧自動(dòng)焊多層焊。L由于CO：氣體保護(hù)焊焊絲較細(xì)，產(chǎn)生的熱能，—／少，并且可兩邊對(duì)稱均勻施焊，變形微小，不產(chǎn)生——?dú)飧罘较颍畩A渣現(xiàn)象；封底后直接用埋弧自動(dòng)焊按多
6、層焊工藝進(jìn)行焊接，可有效減小變形。H型鋼多層焊接順序盟如圖5所示。圖中1～4為第1層焊序，⑤～⑧為第2層焊序。圖2工件下料示意圖2．3翼緣板角變形的控制措施采用剛性固定法，控制翼緣板的角變形。剛性固定的主要作用是預(yù)防翼緣板發(fā)生角變形，同時(shí)預(yù)防翼緣板相對(duì)腹板轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖3所示，三角筋板的作用在于控制翼緣板轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)加強(qiáng)腹板的剛度；長(zhǎng)筋板的作用在于預(yù)防翼板發(fā)生角變形。長(zhǎng)筋板可以采用活動(dòng)式，兩邊卡在翼板上，中間用楔鐵打緊，這樣在翼板兩側(cè)產(chǎn)生一個(gè)向上的裝配應(yīng)力，這圖5多層焊接順序圖個(gè)力與焊接內(nèi)應(yīng)力相反，從而進(jìn)一步減小焊接應(yīng)力H型鋼上筋板
7、焊接順序采用焊工均勻?qū)ΨQ分和變形。同時(shí)施焊完畢后，打掉楔鐵，筋板還可以布、對(duì)稱施焊、焊速相近、同步且不間歇焊完，順重復(fù)使用。序見(jiàn)圖6。圖3剛性固定示意圖1一長(zhǎng)筋板；2一三角筋板。圖6H型鋼筋板焊接順序2．4焊接工藝和焊接順序的控制措施通過(guò)采用以上焊接工藝可以在一定程度上控制在組對(duì)H型鋼時(shí)，翼板與腹板連接處墊上間和減小焊接過(guò)程中的變形。隙墊，保證裝配間隙均勻，間隙墊設(shè)置間距600mm，如圖4所示。用CO氣體保護(hù)焊實(shí)施封底焊3H型鋼梁焊接變形矯正(CO，氣體壓力為0．4MPa)，焊接工藝參數(shù)如表】所示H型鋼梁焊接后殘余變形的矯正方
8、法可以分為表1氣體保護(hù)焊焊接工藝參數(shù)加熱矯正法、機(jī)械矯正法及2種方法的綜合矯正。3．1機(jī)械矯正機(jī)械矯正是利用外力使H型鋼梁產(chǎn)生與焊接方向相反的塑性變形，使兩者相互抵消的矯正方法。通常采用的辦法是使用液壓機(jī)械碾壓翼板兩側(cè)，矯正板產(chǎn)生的角變形。除壓力外，還可用錘擊法來(lái)延展焊縫及其
