降低塔式起重机标准节斜腹杆焊缝开裂

彭成辉 万传芳

1. 概述

随着房地产市场的不断发展，建筑施工对塔式起重机的需求越来越多，作为塔式起重机“身躯”的标准节（见图1）也水涨船高。中小吨位塔式起重机标准节是由管材拼焊而成的珩架结构，塔身标准节斜腹杆俗称“八大金刚”，由于承受着弯矩、扭矩、轴力、水平力等作用，所以斜腹杆与主弦杆之间连接焊缝归为重要焊缝。本文对如何降低标准节斜腹杆焊缝开裂问题进行了汇总分析。

2013年某公司全年外部质量反馈统计标准节斜腹杆出现焊缝开裂问题共67起，占整体标准节质量问题65%。根据试验数据分析，焊缝未熔合是导致标准节斜腹杆开裂的主要因素，而焊接参数、起弧收弧点及焊接设备等都是导致焊接质量问题的关键。

2. 问题分析

图1

（1）主弦杆与斜腹杆的焊接 标准节斜腹杆采用焊接设备：KR500手工CO2气体保护焊机、焊丝：ER50—6、φ1.2mm、焊接电流280～300A、电弧电压30～32V、气体流量20～25L/min，保护气体: 富氩气。

焊前采用用砂纸、角磨机清理清除焊缝及其周围20～30mm内铁锈、水份及油等污物。焊工应持有焊工合格证并通过培训后达到中级以上水平。

设计焊脚高度为5mm，现场对标准节开裂焊缝焊脚高度进行测量，其高度为6～8mm，满足了设计要求（见图2）。

（2）斜腹杆起弧收弧点进行 在对斜腹杆进行施焊时，起弧收弧点尤为重要。根据相关工艺规程，斜腹杆与主弦杆焊缝起弧收弧点要越过方管拐角处，通过现场勘测，满足设计要求（见图3）。

（3）斜腹杆焊缝熔透性 根据大量历史数据显示，焊缝开裂一般发生在斜腹杆锐角点，通过对斜腹杆焊缝开裂进行取样（见图4），切片进行磁粉探伤，发现有4～7mm未焊透，判定此重要焊缝不合格。所以初步判定为斜腹杆焊缝开裂是最大原因之一，针对此问题进行试验。

首先，对斜腹杆不开坡口及开坡口两种情况下内部熔合情况进行试验（见图5、图6）。

试验结果：未开坡口的磁粉探伤内部熔合处有4～5mm未焊透，且偏焊严重(见图7)。开坡口：磁粉探伤内部熔合处有1mm未熔透，偏焊一般（见图8）。

通过试验证明，未开坡口的斜腹杆根部未熔合情况更严重，且无论使用何焊接方法都容易造成偏焊且影响整个斜腹杆焊缝强度，包括应力集中带来的疲劳强度。开坡口的42°、无钝边的熔合性比较好 ，能达到工艺要求。

3. 结语

以上是对塔身标准节斜腹杆焊缝开裂成因进行了一些试验分析，并提出了相应的结论，为后续外部质量反馈标准节腹杆开裂分析提供了有力的证据，同时也为分析其他系列产品提高了很好的参考作用。后期我们会对腹杆倒角模具进行设计，提高腹杆倒角效率。

图2

图3

图4

图5 未开坡口

图6 开坡口42°，无钝边

图7 未开坡口

图8 开坡口

[1]张文献.金属熔焊原理及工艺[M].北京：机械工艺出版社，1981.

[2]徐志刚，等.发动机加工燃油总管固定耳座焊缝开裂分析[J].失效分析与预防，2006，8（3）：30-32.

[3]刘尚慈.金属断裂与失效分析[M].北京：水利电力出版社， 1992.