大型起重機桁架臂斷裂的修複

         一台德國利勃海爾公司生產的LGl200型桁架式汽車起重機(額定起重量為200t)，在一次作業中，因吊鉤回蕩撞擊在吊臂第一節的斜撐杆上

，造成2根斜撐杆彎曲變形
、2根斜撐杆斷裂
，嚴重地影響了該節吊臂的剛度和結構穩定性
，必須進行修複。

1.修複方案
        本著經濟實用的原則,經現場查看認為，對4根gen彎wan曲qu變bian形xing及ji斷duan裂lie的de斜xie撐cheng杆gan，可ke去qu除chu斷duan裂lie和he嚴yan重zhong彎wan曲qu部bu分fen，剩sheng餘yu部bu分fen可ke再zai利li用yong，去qu除chu部bu分fen可ke采cai用yong與yu之zhi性xing能neng相xiang近jin的de無wu縫feng鋼gang管guan代dai替ti，即ji用yong角jiao向xiang砂sha輪lun切qie去qu其qi斷duan裂lie和he嚴yan重zhong彎wan曲qu的de部bu分fen(避免因用氧乙炔焰切割而影響主杆)，並對主杆上的斜撐杆餘段的焊口進行仔細的打磨。4根斜撐杆的杆長分別為L1=1310mm、L2=1430mm、L3=1530mm
、L4=1640mm，橫截麵直徑均為44.5mm
，壁厚均為2.8mm。損壞的斜撐杆的分布情況如圖1所示。

        經對桁架吊臂主杆的測量，發現主杆變形很小，直線度的偏差≤2mm/m

；橫截麵直徑為80mm，壁厚為2.8mm。可采用冷校的辦法使其恢複原狀。

        對換用杆件的材料
，應盡可能地選與其原件相同或強度相似的材料。從切割下的斜撐杆中截取可再用直材，用砂輪切割機切割
，得到4段長度分別為500、800、900、1100mm的直杆，再將它們用內襯套管兩兩對接。將長度為800mm和900mm的兩杆對接作為L4=1640mm杆的材料；用長度為500mm和1100mm的兩杆對接作為L3=1530mm杆的材料。

        對其餘2根，比較了國內外多種鋼管材料
，選用橫截麵直徑為43mm、壁厚為2.2mm的日本石川島管材作為L1=1310 mm
、L2=1430 mm杆的材料
，其化學成分與原件相似，屈服點ρs達到395 N/mm2。

2.修複工藝
        (1)焊接
        采用AX-300型直流焊機，選用奧地利OERLIKONTenacito 75~牌、型號為DIN 8529EY6975Mn2NiCrMoB的堿性焊條(其ρs=700 N/mm2
，橫截麵直徑為3.25mm)。

        對焊縫要求：對接焊縫的坡口型式，按現行GB985-88《氣焊、手工電弧焊及氣體保護焊焊縫坡口的基本型式與尺寸》的要求執行。施焊時配管按原位配置
，4杆均采用角焊。L1和L2杆的襯管緊配壓入
，選用的內襯套管為厚度ρ=4mm的A3鋼管。兩兩對接的原管材之間留2-3mm的空隙，使焊接時能將3件管材同時焊牢。環焊後冷作矯直。焊縫情況如圖2所示。

         工藝要求：焊前將焊口部分預熱至150℃
；焊條放入烘箱在300-350℃下烘焙1-2h後放入保溫筒，隨用隨取。焊前將工件坡口及兩側各20mm範圍內的鏽汙清除幹淨。焊接時電流控製為90-100A。焊後需保溫；用電熱板加熱，石棉纖維布包裹後保溫。用型號XCT-101熱工儀表和傳感器將溫度控製在150-180℃之間，逐步降到環境溫度
，保溫時間為20h左右。

(2)焊縫質量檢驗
        去除焊渣後，檢測焊縫質量，外觀檢視後
，經X射線拍片探傷檢驗，焊縫質量合格。焊縫應力計算桁架式吊臂結構受變載荷作用，能會發生疲勞破壞。符合 1級或2級準的橫向對接焊縫、zongxiangduijiehanfengjibutonghouduhuokuandudehengxiangduijiehanfenghuifashengpilaopohuai。duijiehanfengfujindetijinshuhuifashengpilaopohuai，danzheshijiedepilaowenti。yinci
，duijiehanfengwuxuzuopilaoqiangdujisuan
，suoyizhizuohanfengyinglijisuan，gongshiwei：
ρw=N/tLw≤[ρw] (1)式中 N--軸心拉力或壓力t--焊縫寬度Lw--焊縫有效長度[ρw]--對接焊縫的拉伸、壓縮許用應力 [ρw]=ρs/n式中n為安全係數。按《起重機設計規範》(GB3811-83)規定，在結構強度計算時，n=1.25，由此得出 [ρw]=395/1.25=316N／mm2。

        首先，對L1
、L2杆作應力計算。
由圖3知
，此兩杆的最大應力位於與主杆相交的端點處

，而每根主杆上的力分別是0.25p 則N1=0.25P(COSα COSα1)，由餘弦定律可求出COSα和COSα1的數值。

          參照廠商提供的性能手冊，在起重工況為Ⅰ和Ⅱ時的主杆軸向壓力戶為1134350N。

         將數據代入，可得N1=0.25x1134350×(0.2862 0.5183)≈228146N。

同理得出
，N2≈208250N。
由圖2可知，除了兩杆的軸心壓力N不同之外，它們的焊縫寬度和有效長度均相同。

t=12 mm；Lw=∏d
，考慮到加工相關線的關係

，再乘上係數1.1，最後可得Lw=1.1x3.14x43≈148.52mm。

        將所有數據代入公式(1)，可得 ρw1=128.01 N/mm2<[ρw]，滿足強度要求
；ρw≈116.85 N/mm2<[ρw]，滿足強度要求。

        再來討論由斷裂的斜撐杆對接的L3、L4兩杆的應力計算。此兩杆的最大應力位於對接處，除了兩杆的軸心壓力N不同之外
，它們的焊縫寬度和有效長度均相同。

N3=0.25P(cosγ cosγ1），由餘弦定律可求出cosγ和COSγl的數值。將所有數據代入
，可得N3=0.25x1134 350X(0.2389 0.4282)≈189 181N。

        同理得出


，N4≈183 358N。 t=12mm
； Lw=丌d=3.14x44.5=139.73mm 將數據代入公式(1)
，可得ρw≈112.82 N/mm2<[ρw]，滿足強度要求；ρw≈109.35 N/mm2<[ρw]
，滿足強度要求。

        通過這次對大型進口起重機的桁架式吊臂的修複，我們認為，重點在於材料和焊條的選用
，隻要嚴格控製焊縫的質量、規範焊接工藝，就能解決修理中的難點。
         通過實際使用，證明修複後的吊臂性能完全符合要求。這樣的修複工藝快捷有效，為修複同類機器提供了借鑒。