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【摘 要】 桥式起重机属于特种设备范畴，是受国家严格监控设备，其主梁又是监检重要项目之一，如何确保在制造阶段质量符合国家有关技术要求，我们通过对箱形主梁制造阶段合理的工艺措施及对焊接变形的控制，进一步保证箱形主梁的装配焊接质量，继而确保了起重机的整机制造质量，同时提高起重机产品的合格率。
【关键词】 桥式起重机；主梁；装配焊接
双梁桥式起重机（以下简称桥机）由桥架、大车运行机构、小车和电器设备等组成。桥架是起重机的主要部件，它由2根箱形主梁、端梁和2主梁外侧的走台组成，箱形主梁跨度大，技术要求严格，焊接变形复杂，要保证桥架的制造质量，必须保证箱形主梁的装配焊接质量。下面以我公司为宝钢股份特殊钢事业部热轧厂制造的起重量20/5吨，跨度28.5m的桥式起重机箱形主梁制造工艺为例，介绍在制造过程中，箱形主梁的装配焊接质量控制的方法。
1 主梁结构
如图1所示，主梁由上，下翼缘板1和2、腹板3、长短筋板4和5组成。长短筋板的作用是为了提高腹板的稳定性，并作为起重机小车行走轨道的支承。长筋板的下端与下翼缘板之间留有一定的间隙（50mm），以便主梁工作时能自由地向下弯曲。
2 主梁制造的主要技術条件
（1）保证桥架跨中上拱度F=（0.9/1000～1.4/1000）S且最大上拱度应控制在跨中S/10的范围内，要求单个主梁装配焊接后尚未与端梁、走台、栏杆等部件组装前应具有的上拱度F1>F（F为桥架上拱度，F1为单梁上拱度、S为主梁跨度）。因为单梁在与端梁组成桥架后，在组装走台、轨道等，焊接变形会使桥架上拱度下降，故使单梁上拱度F1比桥架上拱度F稍大些。具体数据根据起重机的起重量和跨度确定。当起重量为20/5t，跨度为28.5m时，F=25.65～39.9mm。根据经验，选F1=42±2mm。
（2）保证桥架装配后主梁的直线度主梁在水平方向产生的旁弯（Gn≤50t时，只能向走台侧凸曲）f≤S1/2000，当S=28.5m时，f=11.5mm。
（3）主梁腹板的局部平面度以1m平尺检测，在离受压区上翼缘板H/3的区域内≤0.75δ（4.5mm），其余区域（受拉区）≤1.25δ（7.5mm）
（4）箱形梁上翼缘板的水平偏斜值c≤B/200=3mm（在长筋板或节点处测量）。
（5）箱形梁腹板的垂直偏斜值h≤H/200=7.75mm。
（6）上拱度应圆滑同一台起重机的2根主梁，各相同位置端面拱度差小于3mm，整个梁的上拱度应圆滑，基本符合抛物线特征。
3 主梁装配焊接的主要工艺要领
（1）主梁各受力件材质均为Q235B，符合国家标准要求，焊接性能良好，焊接接头质量易于保证，埋弧焊焊丝采用H08A，焊剂采用HJ432，手工焊焊条采用E4303.
（2）主梁跨度大，焊缝多，对变形要求严格，上拱度、旁弯、波浪度等均需控制，这些变形受到组装顺序、焊接顺序、焊接方向、拘束状态、反变形量的大小及主梁自重等许多因素的影响，在整个组装焊接过程中各种变形值均处于变动之中。筋板与上翼缘板和腹板之间的焊缝大多分布在主梁高度方向的上部。这种不对称焊缝分布控制变形带来困难。主梁自重7.8t，全长28.5m，焊接时支承主梁的支点位置的变动也会由于梁自重影响产生新变形。因此，焊接变形的控制是箱形主梁装配焊接工艺的关键。
4 主梁的装配焊接
4.1上下翼缘板、腹板、筋板的装配
（1）根据设计图样，编制起重机钢结构制造工艺，焊缝坡口应符合GB985-1988和GB986-1988的规定；
（2）在上下翼缘板、腹板下料时，要进行材料标记移植，标明材质、产品编号、材料号等；
（3）在上下翼缘板、腹板下料时，要考虑到焊缝收缩，必须留有加长量，对于上翼缘板加长量为2.5S/1000（71.25mm），对于下翼缘板加长量为1.5S/1000（42.75mm），对腹板为2S/1000（57mm）；
（4）采用埋弧焊（或气体保护焊）时，焊缝两端应点固引弧板和收弧板，其厚度和材质与板料相同；
（5）在主梁跨度中心线两侧各2m范围内不得有拼接接头；
（6）了避免焊缝集中，拼焊时要考虑上下翼缘板与腹板装配后拼焊接头应相互错开，距离不小于200mm；
（7）主梁受拉区的翼缘板和腹板的对接焊缝应进行无损探伤检查，射线探伤时不低于JB/T410559-2006规定中的1级；
（8）在腹板下料时，必须预制上拱度。由于主梁自重及焊接变形的影响，腹板的预制上拱度应大于主梁上拱度，其值与主梁的跨度和起重量有关。当起重量为15～20t时，可按S/400选取，但对不同规格的起重机该值应做相应调整，同一根主梁的2块腹板在拼焊下料后，其上拱度值基本一致，起重量20/5t，跨度28.5m的主梁，腹板预制上拱度为71mm；
（9）上翼缘板宽度中线两侧各60mm范围内对接焊缝的外表面必须磨平。
4.2主梁组装
（1）用压板螺栓将上翼缘板压紧在专用的焊接平台上，压板距≤1m；
（2）以翼缘板一边为基准划出2块腹板的位置线，偏差≤1mm。然后在上翼缘板上从跨度中心线位置开始向两端划出筋板的装配位置线；
（3）焊接大、小筋板焊缝，一般由2～4名焊工同时向两端对称焊接，焊接方向从无走台侧向有走台侧焊。焊接顺序为从中间向两端对称进行，一台起重机的2根主梁应向相反方向进行筋板角焊缝的焊接，以造成主梁向有走台侧凸弯；
（4）装配定位焊2块腹板，腹板与翼缘板对好跨度中心后，将2块腹板用专用卡具临时紧固到大筋板上，然后从主梁一端开始对两侧腹板同时进行定位焊。先松去距一端2～4m长内的各压板，用加垫（或打锲）的方法将翼缘板垫起与腹板接触，并向该端方向定位焊腹板于翼缘板、筋板上，注意使腹板与翼缘板间隙小于1mm，再向另一端一边松掉压板，一边逐级加高垫块，一边进行定位焊。以此类推，直至最后将腹板全部定位。 4.3主梁内部焊缝的焊接
为了形成向走台侧的凸弯，主梁两侧内部焊缝的焊接顺序，一般使先焊无走台侧，后焊有走台侧。
（1）焊接前，将主梁无走台侧朝下放在胎架上（图2），在梁的中段加垫，垫高20～30mm；
（2）断续焊缝应在焊接前就划好位置，断续焊缝的端部正好是非焊段时，应焊上至少为焊段长度1/2的焊缝；
（3）焊接筋板与腹板间的焊缝时，焊工应对称均匀分布，从中间向两端进行焊接；焊好一面后，将焊件翻转180°，主梁两端垫起，2垫距离根据旁弯的大小来调整。若旁弯过大则缩小支点距离，若旁弯过小则加大支点距离；
（4）一根主梁的两侧焊缝应尽量不间断地一次焊完，间隙时间不超过1h。主梁焊完后，两端垫起中间悬空放置，2垫支点距离一般为0.8S（22.8m）。
4.4主梁成形（下翼缘板装配）
下翼缘板装配是主梁装配焊接的重要工序，关系到主梁的最后成形质量，在下翼缘板装配定位焊接过程中，必须随时检查梁的水平、扭曲、腹板垂直度等情况，并严格控制，做好记录，边检查边调整，边装配边定位焊，确保装配质量。
（1）将焊好的下翼缘板用垫铁垫起，并在下翼缘板上划主梁位置线；
（2）把主梁吊到下翼缘板上，跨度中心线找正对齐；
（3）用水准仪检查主梁上拱度，上拱度应从中间向两端逐级减少，基本符合抛物线状。如上拱度不符合要求，应用火焰矫正法加以调整；
（4）当上拱度、水平度和扭曲等调整达到要求后，装配定位焊下翼缘板，从主梁中间向两端部两面同时进行定位焊接。腹板与翼缘板的间隙不大于1mm，腹板与下翼缘板的错位不大于2mm，定位焊缝长40～60mm，焊脚尺寸小于等于4mm，定位焊间距300～400mm。
5 主梁主角焊缝的焊接
（1）将主梁放置于具有45°角的自动焊专用焊架上（见图2），一般是将2胎架放在主梁两端，但也可以根据上拱度、旁弯等情况适当调整2胎架之间的距离。
（2）采用埋弧自动焊焊接，焊接材料为焊丝H08A，焊剂HJ431，焊接工艺参数见表1。
（3）焊接顺序原则上是先焊下盖板角焊缝，后焊上盖板角焊缝，先焊无走台侧角焊缝，后焊有走台侧角焊缝，即1—2—3—4；但当上拱度过大时焊接顺序为3—4—1—2；当旁弯过大时，应为2—1—4—3；当上拱度、旁弯都过大时，应为4—3—2—1。
6 主梁焊接变形的矫正
（1）将同一台起重机的2个主梁旁弯向外放在平台架上，检查上拱度、波浪度、高低差等。如不符合要求时，可采取火焰矫正法或配合压重等方法进行矫正。火焰矫正的加热温度一般为600℃～800℃。如果箱形梁同时有上拱度、旁弯、扭曲等3种不符合要求的变形，一般先矫正扭曲，再矫正上拱度，最后矫正旁弯变形。
（2）上拱度的矫正：梁的整个长度方向上上拱度都不足时，可在下盖板的长筋板处横向布置几处带状加热面，使主梁下部产生热压缩塑性变形而收缩，增加上拱度。为了避免因下盖板收缩而加剧腹板的波浪变形，在每一处的带状加热完成后，随即在其两侧腹板上布置三角形加热面，三角形加热面宽度e=60～100mm，高度h=150～200mm，但h不得大于腹板高度日的1/4（h<1/4H，加热面尺寸可根据实际情况进行调整，梁的局部上拱度不足时，可用上述方法局部加热，梁的上拱度过大时，同时用上述方法矫正。2梁高低差过大时（大于3mm）可按单梁上拱度过大或过小进行处理。
（3）旁弯的矫正通常采用火焰矫正法对不合格的旁弯进行矫正。矫正时加热面布置在主梁上部筋板位置处，并且在主梁凸弯的相反一侧，在上盖板和腹板上都布置三角形加热面，三角形底边长度e=60～100mm，在腹板上的三角形高度h为腹板高度的1/5，在盖板上三角形高度b可为盖板宽度B的1/5～1/4，即b=（1/5～1/4）B，加热面尺寸可根据旁弯情况进行调整。
（4）扭曲的矫正可采用矫正上拱度和旁弯的2项矫正方法，配合起来达到矫正扭曲的效果。
（5）波浪的矯正波浪变形一般产生在腹板中部和下部，无走台侧更严重一些，通常采用火焰矫正法进行矫正。
7 结论
采用上述装配焊接工艺，严格控制各工序的变形，并在施工中随时检查、记录变形情况，总结焊接变形的产生规律和变形的矫正规律，就能在生产实践中进一步地掌握主梁的装配焊接方法，生产出各种吨位和跨度的桥式起重机。运用此方法我公司已为宝钢股份生产出多台合格的起重机。
参考文献：
1.《起重机设计规范》GB3811～1983
2.《通用桥式起重机》GB/T14405-1993
3.《起重机钢结构制造工艺》付荣柏，中国铁道出版社
【关键词】 桥式起重机；主梁；装配焊接
双梁桥式起重机（以下简称桥机）由桥架、大车运行机构、小车和电器设备等组成。桥架是起重机的主要部件，它由2根箱形主梁、端梁和2主梁外侧的走台组成，箱形主梁跨度大，技术要求严格，焊接变形复杂，要保证桥架的制造质量，必须保证箱形主梁的装配焊接质量。下面以我公司为宝钢股份特殊钢事业部热轧厂制造的起重量20/5吨，跨度28.5m的桥式起重机箱形主梁制造工艺为例，介绍在制造过程中，箱形主梁的装配焊接质量控制的方法。
1 主梁结构
如图1所示，主梁由上，下翼缘板1和2、腹板3、长短筋板4和5组成。长短筋板的作用是为了提高腹板的稳定性，并作为起重机小车行走轨道的支承。长筋板的下端与下翼缘板之间留有一定的间隙（50mm），以便主梁工作时能自由地向下弯曲。
2 主梁制造的主要技術条件
（1）保证桥架跨中上拱度F=（0.9/1000～1.4/1000）S且最大上拱度应控制在跨中S/10的范围内，要求单个主梁装配焊接后尚未与端梁、走台、栏杆等部件组装前应具有的上拱度F1>F（F为桥架上拱度，F1为单梁上拱度、S为主梁跨度）。因为单梁在与端梁组成桥架后，在组装走台、轨道等，焊接变形会使桥架上拱度下降，故使单梁上拱度F1比桥架上拱度F稍大些。具体数据根据起重机的起重量和跨度确定。当起重量为20/5t，跨度为28.5m时，F=25.65～39.9mm。根据经验，选F1=42±2mm。
（2）保证桥架装配后主梁的直线度主梁在水平方向产生的旁弯（Gn≤50t时，只能向走台侧凸曲）f≤S1/2000，当S=28.5m时，f=11.5mm。
（3）主梁腹板的局部平面度以1m平尺检测，在离受压区上翼缘板H/3的区域内≤0.75δ（4.5mm），其余区域（受拉区）≤1.25δ（7.5mm）
（4）箱形梁上翼缘板的水平偏斜值c≤B/200=3mm（在长筋板或节点处测量）。
（5）箱形梁腹板的垂直偏斜值h≤H/200=7.75mm。
（6）上拱度应圆滑同一台起重机的2根主梁，各相同位置端面拱度差小于3mm，整个梁的上拱度应圆滑，基本符合抛物线特征。
3 主梁装配焊接的主要工艺要领
（1）主梁各受力件材质均为Q235B，符合国家标准要求，焊接性能良好，焊接接头质量易于保证，埋弧焊焊丝采用H08A，焊剂采用HJ432，手工焊焊条采用E4303.
（2）主梁跨度大，焊缝多，对变形要求严格，上拱度、旁弯、波浪度等均需控制，这些变形受到组装顺序、焊接顺序、焊接方向、拘束状态、反变形量的大小及主梁自重等许多因素的影响，在整个组装焊接过程中各种变形值均处于变动之中。筋板与上翼缘板和腹板之间的焊缝大多分布在主梁高度方向的上部。这种不对称焊缝分布控制变形带来困难。主梁自重7.8t，全长28.5m，焊接时支承主梁的支点位置的变动也会由于梁自重影响产生新变形。因此，焊接变形的控制是箱形主梁装配焊接工艺的关键。
4 主梁的装配焊接
4.1上下翼缘板、腹板、筋板的装配
（1）根据设计图样，编制起重机钢结构制造工艺，焊缝坡口应符合GB985-1988和GB986-1988的规定；
（2）在上下翼缘板、腹板下料时，要进行材料标记移植，标明材质、产品编号、材料号等；
（3）在上下翼缘板、腹板下料时，要考虑到焊缝收缩，必须留有加长量，对于上翼缘板加长量为2.5S/1000（71.25mm），对于下翼缘板加长量为1.5S/1000（42.75mm），对腹板为2S/1000（57mm）；
（4）采用埋弧焊（或气体保护焊）时，焊缝两端应点固引弧板和收弧板，其厚度和材质与板料相同；
（5）在主梁跨度中心线两侧各2m范围内不得有拼接接头；
（6）了避免焊缝集中，拼焊时要考虑上下翼缘板与腹板装配后拼焊接头应相互错开，距离不小于200mm；
（7）主梁受拉区的翼缘板和腹板的对接焊缝应进行无损探伤检查，射线探伤时不低于JB/T410559-2006规定中的1级；
（8）在腹板下料时，必须预制上拱度。由于主梁自重及焊接变形的影响，腹板的预制上拱度应大于主梁上拱度，其值与主梁的跨度和起重量有关。当起重量为15～20t时，可按S/400选取，但对不同规格的起重机该值应做相应调整，同一根主梁的2块腹板在拼焊下料后，其上拱度值基本一致，起重量20/5t，跨度28.5m的主梁，腹板预制上拱度为71mm；
（9）上翼缘板宽度中线两侧各60mm范围内对接焊缝的外表面必须磨平。
4.2主梁组装
（1）用压板螺栓将上翼缘板压紧在专用的焊接平台上，压板距≤1m；
（2）以翼缘板一边为基准划出2块腹板的位置线，偏差≤1mm。然后在上翼缘板上从跨度中心线位置开始向两端划出筋板的装配位置线；
（3）焊接大、小筋板焊缝，一般由2～4名焊工同时向两端对称焊接，焊接方向从无走台侧向有走台侧焊。焊接顺序为从中间向两端对称进行，一台起重机的2根主梁应向相反方向进行筋板角焊缝的焊接，以造成主梁向有走台侧凸弯；
（4）装配定位焊2块腹板，腹板与翼缘板对好跨度中心后，将2块腹板用专用卡具临时紧固到大筋板上，然后从主梁一端开始对两侧腹板同时进行定位焊。先松去距一端2～4m长内的各压板，用加垫（或打锲）的方法将翼缘板垫起与腹板接触，并向该端方向定位焊腹板于翼缘板、筋板上，注意使腹板与翼缘板间隙小于1mm，再向另一端一边松掉压板，一边逐级加高垫块，一边进行定位焊。以此类推，直至最后将腹板全部定位。 4.3主梁内部焊缝的焊接
为了形成向走台侧的凸弯，主梁两侧内部焊缝的焊接顺序，一般使先焊无走台侧，后焊有走台侧。
（1）焊接前，将主梁无走台侧朝下放在胎架上（图2），在梁的中段加垫，垫高20～30mm；
（2）断续焊缝应在焊接前就划好位置，断续焊缝的端部正好是非焊段时，应焊上至少为焊段长度1/2的焊缝；
（3）焊接筋板与腹板间的焊缝时，焊工应对称均匀分布，从中间向两端进行焊接；焊好一面后，将焊件翻转180°，主梁两端垫起，2垫距离根据旁弯的大小来调整。若旁弯过大则缩小支点距离，若旁弯过小则加大支点距离；
（4）一根主梁的两侧焊缝应尽量不间断地一次焊完，间隙时间不超过1h。主梁焊完后，两端垫起中间悬空放置，2垫支点距离一般为0.8S（22.8m）。
4.4主梁成形（下翼缘板装配）
下翼缘板装配是主梁装配焊接的重要工序，关系到主梁的最后成形质量，在下翼缘板装配定位焊接过程中，必须随时检查梁的水平、扭曲、腹板垂直度等情况，并严格控制，做好记录，边检查边调整，边装配边定位焊，确保装配质量。
（1）将焊好的下翼缘板用垫铁垫起，并在下翼缘板上划主梁位置线；
（2）把主梁吊到下翼缘板上，跨度中心线找正对齐；
（3）用水准仪检查主梁上拱度，上拱度应从中间向两端逐级减少，基本符合抛物线状。如上拱度不符合要求，应用火焰矫正法加以调整；
（4）当上拱度、水平度和扭曲等调整达到要求后，装配定位焊下翼缘板，从主梁中间向两端部两面同时进行定位焊接。腹板与翼缘板的间隙不大于1mm，腹板与下翼缘板的错位不大于2mm，定位焊缝长40～60mm，焊脚尺寸小于等于4mm，定位焊间距300～400mm。
5 主梁主角焊缝的焊接
（1）将主梁放置于具有45°角的自动焊专用焊架上（见图2），一般是将2胎架放在主梁两端，但也可以根据上拱度、旁弯等情况适当调整2胎架之间的距离。
（2）采用埋弧自动焊焊接，焊接材料为焊丝H08A，焊剂HJ431，焊接工艺参数见表1。
（3）焊接顺序原则上是先焊下盖板角焊缝，后焊上盖板角焊缝，先焊无走台侧角焊缝，后焊有走台侧角焊缝，即1—2—3—4；但当上拱度过大时焊接顺序为3—4—1—2；当旁弯过大时，应为2—1—4—3；当上拱度、旁弯都过大时，应为4—3—2—1。
6 主梁焊接变形的矫正
（1）将同一台起重机的2个主梁旁弯向外放在平台架上，检查上拱度、波浪度、高低差等。如不符合要求时，可采取火焰矫正法或配合压重等方法进行矫正。火焰矫正的加热温度一般为600℃～800℃。如果箱形梁同时有上拱度、旁弯、扭曲等3种不符合要求的变形，一般先矫正扭曲，再矫正上拱度，最后矫正旁弯变形。
（2）上拱度的矫正：梁的整个长度方向上上拱度都不足时，可在下盖板的长筋板处横向布置几处带状加热面，使主梁下部产生热压缩塑性变形而收缩，增加上拱度。为了避免因下盖板收缩而加剧腹板的波浪变形，在每一处的带状加热完成后，随即在其两侧腹板上布置三角形加热面，三角形加热面宽度e=60～100mm，高度h=150～200mm，但h不得大于腹板高度日的1/4（h<1/4H，加热面尺寸可根据实际情况进行调整，梁的局部上拱度不足时，可用上述方法局部加热，梁的上拱度过大时，同时用上述方法矫正。2梁高低差过大时（大于3mm）可按单梁上拱度过大或过小进行处理。
（3）旁弯的矫正通常采用火焰矫正法对不合格的旁弯进行矫正。矫正时加热面布置在主梁上部筋板位置处，并且在主梁凸弯的相反一侧，在上盖板和腹板上都布置三角形加热面，三角形底边长度e=60～100mm，在腹板上的三角形高度h为腹板高度的1/5，在盖板上三角形高度b可为盖板宽度B的1/5～1/4，即b=（1/5～1/4）B，加热面尺寸可根据旁弯情况进行调整。
（4）扭曲的矫正可采用矫正上拱度和旁弯的2项矫正方法，配合起来达到矫正扭曲的效果。
（5）波浪的矯正波浪变形一般产生在腹板中部和下部，无走台侧更严重一些，通常采用火焰矫正法进行矫正。
7 结论
采用上述装配焊接工艺，严格控制各工序的变形，并在施工中随时检查、记录变形情况，总结焊接变形的产生规律和变形的矫正规律，就能在生产实践中进一步地掌握主梁的装配焊接方法，生产出各种吨位和跨度的桥式起重机。运用此方法我公司已为宝钢股份生产出多台合格的起重机。
参考文献：
1.《起重机设计规范》GB3811～1983
2.《通用桥式起重机》GB/T14405-1993
3.《起重机钢结构制造工艺》付荣柏，中国铁道出版社