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摘要：本文结合大直径端框检修更换，介绍了大直径端框更换的制作工艺，阐述了端框更换后的尺寸控制方法，并提出了有关焊接的质量控制措施，保证了焊接及整体制作质量。
关键词：大直径端框更换 制作工艺 焊接及变形 质量控制措施
1前言
本文端框装置主要包括框架主梁、端框等部件，框架主梁加端框长度达到25米，端框直径3.5米，端框焊接在框架主梁一侧，端框垂直度正负加一。框架主梁是半圆型，直径也是3.5米，采用材质为Q345B的厚板材料焊接而成。主梁的一侧焊接端框，对接处留间隙焊于框架主梁内侧的立板上。主梁内侧板为整板卷制而成，端框全圆不是整体，而是分别卷弧拼接而成。
在对大直径端框检修更换制作项目中存在的技术难点进行分析的基础上，制定了整体的制作工艺及现场拼装、施焊过程中的质量控制措施，保证了整体制作质量。
2难点分析
大直径框架主梁总长25米，直径3.5米，端框由于长期使用，无法满足工况要求，需要更换端框，端框更换后，要求加工端框和主框架梁的平面，保证这两面平面度达到2.5mm，且端框厚度只能加工掉2mm。问题的关键是大直径框架主梁全长25米，加工端面需要上大设备，加工成本直线上升，如何能成功更换端框，而更换前后端框参数不变，避免端框上大设备机加。这就对大直径框架主梁的尺寸和变形量的控制提出了相对很高的要求。因而制作的关键是制作合理的拼装、焊接工艺和预防变形措施。
3制作工艺
3.1工艺流程
下料开坡口→端框卷圆弧→搭建及找平组装平台→端框拼装→整体焊接→无损检测→端面整体机加工→搭建主梁找平平台→安装端框平面工装→碳弧气刨拆卸旧端框→调整端框平面工装→安装新端框→整体焊接→退火去应力→测量垂直度→符合交验→不符合→整体机加工。
3.2端框制作工艺
3.2.1端框采用数控切割机下料。内侧腹板在宽度方向并排下料，内侧腹板在宽度方向下料时并排下料，且为间断切割，即不全断开，长度方向预留卷圆的压头余量。
3.2.2各部件的坡口角度、大小、形式严格按图纸采用半自动切割机开设，拼装焊前应打磨好切割邊及坡口。
3.2.3采用巻弧机卷制弧度，注意卷制时，腹板存在变径圆，制作弧度样板检查各处弧度质量，待卷好弧度后，再将几块断开，这样卷制时，能保证几块腹板的弧度一致，而且节约卷制的时间。
3.2.4外侧腹板虽然不是整块料，但是为了提高卷制弧度效率以及节约压头余量，采用半自动切割机进行整体下料，下料及卷板工序和内侧腹板相同，卷制后再按图纸尺寸，用半自动切割机进行断开，分别采用半自动切割机进行开设坡口。
3.2.5将端框各件置于拼装平台上，按图纸将各件点焊。注意拼装时端框高度应保证预留+5mm的收缩余量整圆方向预留+15mm左右的收缩余量。
3.2.6根据图纸的焊接形式，焊接对接处全部焊缝。焊前打支撑，以预防焊后的焊接变形。
3.2.7安装外侧板，因端框的结构，在最后组装外侧腹板时，内侧的焊缝焊不到，因而需按图纸，在外侧板与内侧筋板连接处都需加装工艺村板，工艺衬板的规格为t6*25mm。
3.2.8各部件采用机械校正或火焰校正等方法进行校正，在进行整体组对拼装。
3.2.9检查好各部件尺寸后，用洋冲标识，转入下道整体机加工序，保证组装好的端款平面度±1mm。
3.3端框整体更换工艺
3.3.1搭建及找正组装平台，在平台上划出十字中心线，并在平台上定出主梁、端框的安装位置。
3.3.2将框架的主梁及端框放置于组装平台上，按划线位置进行定位，与平台架固定好。再将主梁端面、端梁端面面安装好，端梁端面安装提前加工好的端梁端面固定平面工装，安装好测定及保证两端面的最外侧尺寸250000mm，将原大直径端框及主梁固定好，通过端框固定工装，固定好端框端面，端框拆卸完成后，通过端框固定工装确定端面。
3.3.3端框固定好后，使用火焰切割机，分时分段切割端框，避免切割造成主梁变形，先切割口在主梁与端框最低端，逐段分割，循序渐进，慢慢完成端框切割工序。端框切割完成后，待温度冷却，固定好主梁及端框固定平面，确保切割下的端框移动不会造成主梁位置不准确。移动主梁位置，用吊车将切割后的旧端框移位，打磨主梁切割面，按图纸要求制作坡口。吊装新端框固定到端框端面固定工装上，确保端框端面和工装端面完成贴和。移动主梁和端框对接，保证主梁移动到原先标注位置，测量各位置尺寸，保证控制尺寸不变的情况下，调整端梁端面固定工装，垂直方向预留+3mm余量，即端框和主梁整体组装后预留+3mm的余量。
3.4焊接工艺
3.4.1焊道清理：焊前应清理焊道两侧，被焊接区域50mm以内应无油脂，铁锈、氧化皮、水份及渣皮等影响焊缝质量的杂质，并露出金属光泽。
3.4.2定位焊：定位焊应避免在焊缝的起始、结束和拐角处施焊，定位焊焊缝有裂纹、气孔、夹渣等缺陷时，必须清除后再重新焊接。
3.4.3采用气体保护焊方法，焊丝为ER50-6，焊前在补焊处两侧各100mm以上的宽度范围内进行加热，预热温度100-500.
3.4.4焊接顺序及保证措施：先用气体保护焊打底，且采用2个焊工同时从端框中间向两头对称焊。每块筋板和内侧板形成的左右两边的角焊缝焊接方向相反，一边向左焊，另一边向右焊，以防产生旁弯变形，待打底焊焊完后，采用同样的方式分别进行填空和盖面焊。
3.4.5焊后保温：焊后要立即进行后热处理，方法是在焊缝两侧100mm范围内加热至200-300度，然后用50mm的保温棉覆盖，缓慢冷却至常温，保温最少不低于4小时。
3.4.6冷却完成后，测量检修端框更换端框尺寸，焊接收缩后，正好符合端框图纸要求。若测量结果超差，误差也能控制在2mm，可整体上机加设备进行加工。采用本方法可提高大直径端框更换成功率，避免返修和更换失败，端框焊接收缩量控制合理情况下，可减少最后机加工序，大幅节约成本。
4结论
采用上述工艺拆修及焊接的主梁端框，整体焊后变形小，通过局部的校正，主梁端框的垂直度小于等于2mm，焊接完成后无需整体机加工，各尺寸及形位公差符合图纸设计要求，说明制定措施实施有效，保证了产品制作的质量。
参考文献
（1）中国机械工程学会焊接学会。焊接手册（2版）。北京：机械工业出版社。2011
（2）焊接手册第三卷北京机械工业出版社2007年10月
关键词：大直径端框更换 制作工艺 焊接及变形 质量控制措施
1前言
本文端框装置主要包括框架主梁、端框等部件，框架主梁加端框长度达到25米，端框直径3.5米，端框焊接在框架主梁一侧，端框垂直度正负加一。框架主梁是半圆型，直径也是3.5米，采用材质为Q345B的厚板材料焊接而成。主梁的一侧焊接端框，对接处留间隙焊于框架主梁内侧的立板上。主梁内侧板为整板卷制而成，端框全圆不是整体，而是分别卷弧拼接而成。
在对大直径端框检修更换制作项目中存在的技术难点进行分析的基础上，制定了整体的制作工艺及现场拼装、施焊过程中的质量控制措施，保证了整体制作质量。
2难点分析
大直径框架主梁总长25米，直径3.5米，端框由于长期使用，无法满足工况要求，需要更换端框，端框更换后，要求加工端框和主框架梁的平面，保证这两面平面度达到2.5mm，且端框厚度只能加工掉2mm。问题的关键是大直径框架主梁全长25米，加工端面需要上大设备，加工成本直线上升，如何能成功更换端框，而更换前后端框参数不变，避免端框上大设备机加。这就对大直径框架主梁的尺寸和变形量的控制提出了相对很高的要求。因而制作的关键是制作合理的拼装、焊接工艺和预防变形措施。
3制作工艺
3.1工艺流程
下料开坡口→端框卷圆弧→搭建及找平组装平台→端框拼装→整体焊接→无损检测→端面整体机加工→搭建主梁找平平台→安装端框平面工装→碳弧气刨拆卸旧端框→调整端框平面工装→安装新端框→整体焊接→退火去应力→测量垂直度→符合交验→不符合→整体机加工。
3.2端框制作工艺
3.2.1端框采用数控切割机下料。内侧腹板在宽度方向并排下料，内侧腹板在宽度方向下料时并排下料，且为间断切割，即不全断开，长度方向预留卷圆的压头余量。
3.2.2各部件的坡口角度、大小、形式严格按图纸采用半自动切割机开设，拼装焊前应打磨好切割邊及坡口。
3.2.3采用巻弧机卷制弧度，注意卷制时，腹板存在变径圆，制作弧度样板检查各处弧度质量，待卷好弧度后，再将几块断开，这样卷制时，能保证几块腹板的弧度一致，而且节约卷制的时间。
3.2.4外侧腹板虽然不是整块料，但是为了提高卷制弧度效率以及节约压头余量，采用半自动切割机进行整体下料，下料及卷板工序和内侧腹板相同，卷制后再按图纸尺寸，用半自动切割机进行断开，分别采用半自动切割机进行开设坡口。
3.2.5将端框各件置于拼装平台上，按图纸将各件点焊。注意拼装时端框高度应保证预留+5mm的收缩余量整圆方向预留+15mm左右的收缩余量。
3.2.6根据图纸的焊接形式，焊接对接处全部焊缝。焊前打支撑，以预防焊后的焊接变形。
3.2.7安装外侧板，因端框的结构，在最后组装外侧腹板时，内侧的焊缝焊不到，因而需按图纸，在外侧板与内侧筋板连接处都需加装工艺村板，工艺衬板的规格为t6*25mm。
3.2.8各部件采用机械校正或火焰校正等方法进行校正，在进行整体组对拼装。
3.2.9检查好各部件尺寸后，用洋冲标识，转入下道整体机加工序，保证组装好的端款平面度±1mm。
3.3端框整体更换工艺
3.3.1搭建及找正组装平台，在平台上划出十字中心线，并在平台上定出主梁、端框的安装位置。
3.3.2将框架的主梁及端框放置于组装平台上，按划线位置进行定位，与平台架固定好。再将主梁端面、端梁端面面安装好，端梁端面安装提前加工好的端梁端面固定平面工装，安装好测定及保证两端面的最外侧尺寸250000mm，将原大直径端框及主梁固定好，通过端框固定工装，固定好端框端面，端框拆卸完成后，通过端框固定工装确定端面。
3.3.3端框固定好后，使用火焰切割机，分时分段切割端框，避免切割造成主梁变形，先切割口在主梁与端框最低端，逐段分割，循序渐进，慢慢完成端框切割工序。端框切割完成后，待温度冷却，固定好主梁及端框固定平面，确保切割下的端框移动不会造成主梁位置不准确。移动主梁位置，用吊车将切割后的旧端框移位，打磨主梁切割面，按图纸要求制作坡口。吊装新端框固定到端框端面固定工装上，确保端框端面和工装端面完成贴和。移动主梁和端框对接，保证主梁移动到原先标注位置，测量各位置尺寸，保证控制尺寸不变的情况下，调整端梁端面固定工装，垂直方向预留+3mm余量，即端框和主梁整体组装后预留+3mm的余量。
3.4焊接工艺
3.4.1焊道清理：焊前应清理焊道两侧，被焊接区域50mm以内应无油脂，铁锈、氧化皮、水份及渣皮等影响焊缝质量的杂质，并露出金属光泽。
3.4.2定位焊：定位焊应避免在焊缝的起始、结束和拐角处施焊，定位焊焊缝有裂纹、气孔、夹渣等缺陷时，必须清除后再重新焊接。
3.4.3采用气体保护焊方法，焊丝为ER50-6，焊前在补焊处两侧各100mm以上的宽度范围内进行加热，预热温度100-500.
3.4.4焊接顺序及保证措施：先用气体保护焊打底，且采用2个焊工同时从端框中间向两头对称焊。每块筋板和内侧板形成的左右两边的角焊缝焊接方向相反，一边向左焊，另一边向右焊，以防产生旁弯变形，待打底焊焊完后，采用同样的方式分别进行填空和盖面焊。
3.4.5焊后保温：焊后要立即进行后热处理，方法是在焊缝两侧100mm范围内加热至200-300度，然后用50mm的保温棉覆盖，缓慢冷却至常温，保温最少不低于4小时。
3.4.6冷却完成后，测量检修端框更换端框尺寸，焊接收缩后，正好符合端框图纸要求。若测量结果超差，误差也能控制在2mm，可整体上机加设备进行加工。采用本方法可提高大直径端框更换成功率，避免返修和更换失败，端框焊接收缩量控制合理情况下，可减少最后机加工序，大幅节约成本。
4结论
采用上述工艺拆修及焊接的主梁端框，整体焊后变形小，通过局部的校正，主梁端框的垂直度小于等于2mm，焊接完成后无需整体机加工，各尺寸及形位公差符合图纸设计要求，说明制定措施实施有效，保证了产品制作的质量。
参考文献
（1）中国机械工程学会焊接学会。焊接手册（2版）。北京：机械工业出版社。2011
（2）焊接手册第三卷北京机械工业出版社2007年10月