鋼結構技術論文
中國建筑金屬結構協(xié)會
建筑鋼結構分會主辦
摘 要：大型設備基礎鋼結構框架，因需要承擔大型設備的靜載荷及其振動載荷，所以往往被設計未重型鋼結構構件，具有外形尺寸大、強度高、穩(wěn)定性好、制作安裝尺寸精度要求高等特點。文主要介紹了框架的制作和組焊技術，闡明了組焊安裝大型鋼框架設備基礎中的難點及控制變形措施。
關鍵詞：基礎框架；組焊安裝；焊接變形；質量控制
1 前 言
我公司于2010年承攬某建材公司年產60萬噸礦渣粉磨工程，主要設備為立磨系統(tǒng)，是目前為國產最大的立磨設備，負擔在基礎框架上的靜載荷為600多噸。其立磨基礎鋼框架為H型鋼焊接而成的大型基礎框架?；A框架的H型鋼為588×300×16，由2個主輥立柱底座、2個輔輥立柱底座、1個電機底座及1個減速機底座拼焊組成，基礎框架總重為37.29t?；A框架制作安裝公差要求為：水平度±1 mm /1000；扭曲度≤±1mm；焊縫要求嚴格，鋼結構及型鋼對接焊縫需要作超聲波探傷，檢測等級為二級。立磨基礎框架如圖1所示：
2 制作安裝工藝措施
2.1 下 料
按照圖紙設計要求，在保證焊縫質量的前提下，選用焊縫填充焊劑較少的坡口形式，這樣對減小焊接收縮變形有利。H型鋼翼板端面開Y型坡口，單側坡口30°，5mm鈍邊，腹板采用雙面30°V型坡口，2mm鈍邊，坡口加工形式采用手動氣割，并用角磨機對坡口進行打磨。
2.2 連接護板制作加工
各底座框架拼接后，H型鋼腹板兩側需2個連接護板進行加固連接。連接護板尺寸采用428×300×16mm鋼板，鋼板材質為Q235，數(shù)量為42塊，采用手動氣割進行加工并四周用角磨機進行打磨。
2.3 立磨基礎框架拼裝安裝
1）待砼基礎砂漿養(yǎng)護強度達到90%之后，即可對各部分進行拼裝。按照圖紙位置對減速機底座、立柱底座（2個）、輔輥立柱底座（2個）、電機底座進行對接拼裝。各底座的安裝位置通過拉鋼絲中心線來進行控制，各底座中心線位置公差控制在±1mm，同時用精密水準儀對其標高進行控制，調整方式用基礎框架上的24個M24×2調整螺釘進行精調，保證基礎框架拼裝后水平度控制在≤0.5mm/1000mm。
2）基礎框架初次拼裝完成之后，對照圖紙安裝技術要求，對基礎框架的安裝尺寸進行復檢并記錄復檢各點數(shù)據(jù)。各點數(shù)據(jù)都在公差范圍內后，對安裝的框架各部分進行點焊固定。點焊固定點的選擇遵循上下、左右對稱原則。各框架底座的上下底板與預留的基礎鋼筋網連接點焊。點焊固定后，為保證焊后基礎框架不發(fā)生大的位移，用精密水準儀及鋼板尺對其尺寸和位置重新測量并做好數(shù)據(jù)測量記錄，對偏差的位置進行調整。
3）組織有焊工上崗證的焊工對底座對接坡口處進行焊接。焊條選用J422焊條，焊條使用時要提前對焊條進行烘干。為防止焊接變形，要求焊工8人，分成4組2人一組，對稱焊接，這樣盡量減小焊接變形。其對接焊縫焊接順序見圖2所示：腹板從上而下焊接，上下翼板從中間向兩邊焊接，三條焊縫的焊接順序為1-2-3。
圖2 焊接順序(大型設備基礎鋼結構框架安裝焊接)
（4）焊接過程中注意事項：焊接前如果氣溫低于0度，必須對對接焊口區(qū)域用氣焊進行局部加熱，這樣可以有效的防止焊接時，焊口局部過熱出現(xiàn)裂紋；施焊過程中，為減小焊接部位局部過熱產生應力變形，焊接工藝遵循以下原則：必須先焊基礎框架的垂直焊縫，后焊水平焊縫，垂直焊縫要求高出對接H型鋼腹板1-2mm，焊接完成后用磨光機對兩側焊縫進行打磨，打磨至余腹板一樣水平，然后再焊接腹板兩側的加固護板；垂直水平焊縫施焊時，兩名焊工一組，在對稱位置同時施焊，一道焊縫要求焊接多層，每焊完一層，焊工需要改變位置，即對角線換位后，再焊接另一層，如此重復直至一道焊縫焊高度達到圖紙要求。
（5）所有焊縫焊接完成后，重新測量測量基礎框架上平面各重要點的水平標高，并復核基礎框架的定位尺寸有無移動。根據(jù)以上測量數(shù)據(jù)對基礎框架進行水平及定位微調。按照測量點示意圖3，對基礎框架標定的點進行測量并計算水平標高的算術平均值，之后對比測量數(shù)值與平均值之間的差值，公差值在±0.5mm以內的可不對其調整。
圖3 測量點示意(大型設備基礎鋼結構框架安裝焊接)
超差的需要調整，調整方法如下：標高偏高的部位，通過與相應的部位的鋼筋用電焊進行向下進行拉結；標高偏低的部位利用基礎框架原有的調整螺釘上頂進行調整。通過以上辦法進行基礎局部調整，調整至公差要求的范圍并記錄測量數(shù)據(jù)。
3 基礎框架焊接工藝參數(shù)選擇
焊接過程中針對不同的焊接方式，選用不同的焊接工藝參數(shù)來保證焊縫質量，如表1所示：
表1焊接工藝參數(shù)對照表
4 基礎框架變形控制措施
4.1.嚴格工序檢查
從下料工序開始，嚴格控制基礎框架各部件各坡口尺寸及坡口角度、坡口的直線度、平面度誤差，要求基礎框架各部件的尺寸誤差，必須在圖紙或規(guī)范允許范圍內。整體拼裝后、焊接前，檢查構件的寬、高誤差在0-1.0mm范圍內，目視無扭曲現(xiàn)象。
4.2.選擇合適的焊接工藝參數(shù)和正確的操作方法
正式施焊前進行焊接工藝評定，根據(jù)合格的評定報告進行焊接。焊接過程采用工裝對基礎框架加以固定或點焊固定，防止焊接過程中產生角變形，同時減少撓曲變形和扭曲變形。
4.3.選擇合理的施焊順序和方向
基礎框架點焊固定后，先進行對稱焊接，焊角高度為10mm，主焊縫順序如圖所示。焊接時焊縫兩端應設有引弧板和息弧板；焊接基礎框架連接護板時，須對稱焊接，這樣施焊，防止焊接變形對稱而發(fā)生扭曲，同時避免焊接熱量集中而產生的收縮變形。
5 變形矯正措施
通過下料、拼裝、焊接各工序預防變形的措施，整體焊接后仍有可能發(fā)生輕微的變形，可采取以下辦法進行矯正。
1）局部火焰加熱矯正法。它是利用火焰對焊件進行局部加熱，產生局部塑性變形，使較長的鋼板在冷去后產生縮短來消除變形，主要將其用于矯正整體基礎框架的側彎或正彎變形。
2）矯正時選擇有一定實踐經驗的老師傅，加熱溫度控制在600℃～800℃。加熱位置選擇在變形最大處的對稱兩側，先用小火對稱加熱兩個部位，測量稍有效果后，再進一步推進，同時在基礎框架上配以鋼架+千斤頂或鍥塊固定增加外力。實踐證明矯正效果非常明顯。通過對拼接安裝、焊接各工序嚴格控制及變形矯正，最終基礎框架尺寸見表2所示，均滿足圖紙及規(guī)范要求。
表2 框架水平標高測量值
6 結 語
通過以上各工序及變形矯正施工，CRM4622立磨框架安裝順利完成。在整個立磨安裝完成后再進行調試的過程，其最終基礎框架上所安裝的減速機、立柱、電機等設備的水平、垂直方向的振動偏離值均符合設計要求。設備調試工作5天完成，10天后設備達產。這些都是前期基礎設備嚴格要求的結果。
（山東萊鋼建設有限公司建安分公司，山東萊蕪 271104）
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