焊接工艺对轮胎式集装箱门式起重机轨道疲劳寿命的影响.pdf

焊接工艺对轮胎式集装箱门式起重机
轨道疲劳寿命的影啕
张华军陆汉忠赵德龙2朱平·2王达2
1上海振华重工集团股份有限公司200125
2上海海工装备高效智能焊接技术研究中心20012
摘要:针对轮胎式集装箱门式起重机焊接式轨道在运行过程中极易产生疲劳开裂的问题,本文主要研究
并提出了一系列工艺改进措施来改善轨道焊接接头的抗疲劳性能。与传统工艺相比,本研究主要考虑了焊脚尺
寸与焊接位置对轨道焊接接头抗疲劳性能的影响。通过对比试验结果与模拟计算分析可以发现,增大上焊脚尺
寸能显著提高轨道焊接接头的抗疲劳性能,而改变焊接位置对轨道焊接接头劊抗疲劳性能影响不大。
关键词:轨道;疲劳;焊接工艺;焊脚尺寸;焊接位置
中图分类号:U653.921文献标识码:A文章编号:1001-0785(2015)05-0111-04
Abstract For the problem that the welded track of the yard crane is prone to fatigue cracking during running, the pa-
per mainly studies and proposes a serial of technology improvement measures to perfect the anti-fatigue performance of the
track welding joint. Compared to traditional technology, the study focuses on the effect of the leg size and welding position
on anti-fatigue performance of the welding joint. Compared the test result with the simulated result, its found that increas-
ing the size of the upper leg can signifantly improve anti-fati ue performance, while changing the welding position has lit
tle effect
Keywords: track; fatigue; welding process; welding foot size; welding position
随着钢结构在各行各业中的广泛应用,疲劳艺、焊后焊缝表面处理以及载荷状态等。本文主
破坏已经成为钢结构极为常见的失效形式。据不要针对起重机行业中焊接式轨道频繁岀现疲劳开
完全统计,在钢结构失效的案例中有一半以上是裂的现象,从焊接工艺角度研究焊角尺寸与焊接
由疲劳破坏引起的。而在追求钢结构轻量化的过位置对焊接接头的抗疲劳性能的影响。为最终实
程中,高强钢的大量使用更加剧了钢结构疲劳破现场桥轨道的可靠运行提供技术支持,从而降低
坏的潜在风险-匀。
生产、维护成本,提高经济效益。
近年来,轮胎式集装箱门式起重机(以下简
称场桥)在运行过程中,焊接式轨道频繁出现角
1焊接试验
焊缝疲劳开裂的现象。焊接式轨道的频繁开裂严1.1试验材料及条件
重影响产品的稳定、可靠运行,制约着产品质量
在场桥产品中焊接式轨道有两种结构形式
的提升。对于焊接结构产品,影响疲劳开裂的因种是有衬垫板,一种无衬垫板。本文对无衬垫结构
素很多,如材料种类、结构形式及度、焊接工进行研究,如图1所示。轨道焊接为轨道与承轨梁
參考文献
作者:樊巍
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《起重运輸机械》2015(5
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上盖板之间进行角焊缝连接。轨道材料为U7IMnN曲线。试验采用的设备为PLG-200D电磁谐振
(90kg/mm2级)高强钢,承轨梁上盖板材料为普通高频拉压疲劳试验机,试样的尺寸如图2所示。
钢A709-50-2,因此,轨道与承轨梁盖板之间的
连接是异种材料焊接。焊接材料选用低匹配焊材。
75
图1无衬墊板结构
123
由于材料连接中存在高强钢与普通钢间的异
种钢焊接,因此,焊前需进行预热,焊接过程需
图2试样加工尺寸
控制层间温度,焊后需进行后热保温湿,具体工艺3疲劳试验分析
参数见表1。
表1工艺要求
3.1焊脚尺寸对疲劳寿命的影响
轨道等级预热层温/℃」后热/℃「时间/min
为研究焊脚尺寸大小对焊接式轨道焊接接头
mm
300350
450~500
30
抗疲劳性能的影响。在进行焊接试验时,通过焊
道数量与焊道排布来控制焊角尺寸的大小,焊接
1.2试验项自与宏观分析
位置均为横角焊。其中横角1道焊、横角2道焊和
在研究中主要考虑焊接工艺对轨道焊接接头横角3道焊的焊道排布如图3~图5所示。
抗疲劳性能的影响。焊接工艺措施包括焊角尺寸、
焊道数量、焊道排布与焊接位置等。根据可能影
响轨道焊接接头抗疲劳性能的工艺因素编排试验
项目如表2所示。
表2试验项目
试验编号焊道数量焊接位置焊脚尺寸/mm
图3横角1道焊
13GD-01
1道
横角焊
6.3
13GD-02
2道
横角焊
8.39
13GD-03
3道
横角焊
9.75
13GD-04
1道
船型焊
9.08
13GD-05
2道
船型焊
9.5
对采用不同焊接工艺的焊接试样进行宏观分
析,对比采用不同焊接工艺的焊角尺寸可以发现,
图4横角2道焊
采用横角1道焊的焊角尺寸最小,采用船型1道
焊、船型2焊、横角2道焊以及横角3道焊时,其
焊脚尺寸均比横角1道焊大,而且焊缝与母材之
间的过渡有所改善。
2疲劳试验
图5横角3道焊
为了对比分析采用不同焊接工艺下的轨道焊
对不同焊脚尺寸试件进行疲劳加载试验,每
接接头抗疲劳性能,进行焊接轨道试件疲劳加载组试验至少测试五个疲劳试件。试验过程中观察
试验,记录在不同加载力下的循环次数并拟合S-疲劳裂纹起裂位置和扩展路径。疲劳加载后焊缝
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《起重运输机械》2015(5)