门式起重机主梁制造工艺研究-陆锦枝

门式起重机主梁焊接工艺研究

新上铁上海修造分公司陆锦枝

摘要：上海修造分公司今年承接了多台门式起重机的制造任务后，通过对主梁主材Q235B钢的材料化学分析、焊接要求分析后，初步确定焊接方法和焊接材料，制定了焊接工艺评定方案，按焊接工艺评定要求进行力学试验，根据试验结果制定了详细的焊接加工工艺并制作样品进行承载试验，试验结果证明焊接工艺可行。

关键词：门式起重机主梁焊接工艺研究

一、问题的提出

今年新上铁修造分公司承接多台门式起重机的制造任务，按照门式起重机的设计要求，一般门式起重机的主梁使用的主要材料为Q235B，采用的主要制造工艺为焊接。因此需要对其进行研究并制定焊接工艺。

二、Q235B焊接性能分析

（一）Q235B化学成分分析和力学测试

表1 Q235B化学成分表（摘自GB/T 700-1988）

2014年5月，我们将Q235B δ=8，δ=12两种常用钢材取样送上海材料研究所检测中心进行化学分析。分析结果（编号:2014-H-9951）（编号:2014-H-9950）见表2，3。

表2 Q235Bδ=8钢材的化学分析：（根据GB/T20123-2006；GB/T4336-2002）

表3 Q235Bδ=12钢材的化学分析：（根据GB/T20123-2006；GB/T4336-2002）

上述报告认为送检钢材符合《GB/T 700-1988》规定的 Q235B化学成分。

表4 Q235B钢材的力学性能（摘自GB/T 700-1988）

表5 Q235Bδ=8钢材的力学性能（2014-L-5739）

表6 Q235Bδ=12钢材的力学性能（2014-L-5739）

上述报告认为送检钢材符合《GB/T 700-1988》规定的 Q235B力学性能。

（二）Q235B钢材的焊接要求

（1） Q235B钢，金相组织为奥氏体（A)加3-5%铁素体（F），具有良好的塑性和高温、低温性能。在焊接热循环作用下，主要显示出以下基本要求：

1）焊接过程中采用小的线能量输入，减小热影响区范围，加快焊缝及热影响区的冷却速度对Q235B钢板的焊接是有益的。

2）Q235B钢焊接时导热系数小，存在过热区，也容易造成热影响区的晶粒长大。焊缝高温停留时间过长，也会导致焊缝的枝晶倾向加剧。因此要求尽量选择线能量输入较小的焊接方法。

3）由于导热系数小而线膨胀系数大，自由焊态下焊接易产生较大的变形，选用能量集中，热影响区窄的焊接方法能在一定程度上减少焊接变形。

（2）Q235B钢具有较高的变形能力并不可淬硬，而且它的含碳量又很低，所以总的来说焊接性还是不错的。但是由于热导率低，热膨胀系数大，局部加热时温度分布不均匀，收缩量大等都将使接头在焊接过程中产生较大的内应力。焊接时应注意这方面的问题，尽量避免或减少这种受热不均现象的发生，焊接的速度也应该适当的快点。

上述我们通过化学成分和物理性能对Q235B钢的焊接性能进行了初步分析，为拟定合理的焊接工艺，必须进行焊接工艺评定。

三、Q235B钢板的焊接工艺评定

（一）选用焊接方法

修造分公司常用的焊接方法比较见表7。

表7 修造分公司常用焊接方法比较

门式起重机主梁制造基本上都是以焊接为主的，为提高工作效率，减少焊接变形，拟定

的焊接方法是CO2气体保护焊，和MIG实心焊相结合。

（二）焊丝的选用

根据Q235B钢材的化学成份和力学性能要求，初步选定焊丝型号BH-503 和HS-60[3]，两种焊丝比较见表4。

表8 焊丝型号比较

综合考虑焊丝的使用成本，拟定选用BH-503焊丝。

（三）焊接工艺评定

1、δ8 钢板CO2气体保护焊试样的力学性能测试

①板材规格：δ8×300×400mm；②焊接方法：CO2气体保护焊；③焊材：HB-503；规格φ

1.2mm；④坡口形式：不开坡口，对接型。⑤焊接参数：电流：30A；电压30V；速度：15-20cm/min

2014年5月我们将试样送上海材料研究所检测中心进行力学性能检测。检测结果（编号:2014-L-5753）见表5。

表9 Q235B钢材的对接试板力学性能（根据GB/T19869.1-2005）

表9-1 拉伸试验

表9-2 冲击试验

表9-3 工艺性能

2、δ12 钢板CO2气体保护焊试样的力学性能测试

①板材规格：δ12×300×400mm；②焊接方法：CO2气体保护焊；③焊材：HB-503；规格φ1.2mm；④坡口形式：开坡口，对接型。⑤焊接参数：电流：38A；电压30V；速度：12-18cm/min 2014年5月我们将试样送上海材料研究所检测中心进行力学性能检测。检测结果（编号:2014-L-5737）见表5。

表10 Q235B钢材的对接试板力学性能（根据GB/T19869.1-2005）

表10-1 拉伸试验

表10-2 冲击试验

表10-3 工艺性能

3、δ8 钢板MIG实心焊试样的力学性能测试

①板材规格：δ8×300×400mm；②焊接方法：MIG实心焊；③焊材：HB-503；规格φ2mm；

④坡口形式：开坡口，对接型。⑤焊接参数：电流：45A；电压30V；速度：15-22cm/min

2014年5月我们将试样送上海材料研究所检测中心进行力学性能检测。检测结果（编号:2014-L-5775）见表5。

表11 Q235B钢材的对接试板力学性能（根据GB/T19869.1-2005）

表11-1 拉伸试验

表11-2 冲击试验

表11-3 工艺性能