一臺德國利勃海爾公司生產(chǎn)的LGl200型桁架式汽車起重機(額定起重量為200t)，在一次作業(yè)中，因吊鉤回蕩撞擊在吊臂第一節(jié)的斜撐桿上，造成2根斜撐桿彎曲變形、2根斜撐桿斷裂，嚴(yán)重地影響了該節(jié)吊臂的剛度和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，必須進行修復(fù)。
　　1.修復(fù)方案
　　本著經(jīng)濟實用的原則,經(jīng)現(xiàn)場查看認(rèn)為，對4根彎曲變形及斷裂的斜撐桿，可去除斷裂和嚴(yán)重彎曲部分，剩余部分可再利用，去除部分可采用與之性能相近的無縫鋼管代替，即用角向砂輪切去其斷裂和嚴(yán)重彎曲的部分(避免因用氧乙炔焰切割而影響主桿)，并對主桿上的斜撐桿余段的焊口進行仔細(xì)的打磨。4根斜撐桿的桿長分別為L1=1310mm、L2=1430mm、L3=1530mm、L4=1640mm，橫截面直徑均為44.5mm，壁厚均為2.8mm。損壞的斜撐桿的分布情況如圖1所示。
　　經(jīng)對桁架吊臂主桿的測量，發(fā)現(xiàn)主桿變形很小，直線度的偏差≤2mm/m；橫截面直徑為80mm，壁厚為2.8mm?？刹捎美湫５霓k法使其恢復(fù)原狀。
　　對換用桿件的材料，應(yīng)盡可能地選與其原件相同或強度相似的材料。從切割下的斜撐桿中截取可再用直材，用砂輪切割機切割，得到4段長度分別為500、800、900、1100mm的直桿，再將它們用內(nèi)襯套管兩兩對接。將長度為800mm和900mm的兩桿對接作為L4=1640mm桿的材料；用長度為500mm和1100mm的兩桿對接作為L3=1530mm桿的材料。
　　對其余2根，比較了國內(nèi)外多種鋼管材料，選用橫截面直徑為43mm、壁厚為2.2mm的日本石川島管材作為L1=1310mm、L2=1430mm桿的材料，其化學(xué)成分與原件相似，屈服點ρs達(dá)到395N/mm2。
　　2.修復(fù)工藝
　　(1)焊接
　　采用AX-300型直流焊機，選用奧地利OERLIKONTenacito75~牌、型號為DIN8529EY6975Mn2NiCrMoB的堿性焊條(其ρs=700N/mm2，橫截面直徑為3.25mm)。
　　對焊縫要求：對接焊縫的坡口型式，按現(xiàn)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(zhí)行。施焊時配管按原位配置，4桿均采用角焊。L1和L2桿的襯管緊配壓入，選用的內(nèi)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(huán)焊后冷作矯直。焊縫情況如圖2所示。
　　工藝要求：焊前將焊口部分預(yù)熱至150℃；焊條放入烘箱在300-350℃下烘焙1-2h后放入保溫筒，隨用隨取。焊前將工件坡口及兩側(cè)各20mm范圍內(nèi)的銹污清除干凈。焊接時電流控制為90-100A。焊后需保溫；用電熱板加熱，石棉纖維布包裹后保溫。用型號XCT-101熱工儀表和傳感器將溫度控制在150-180℃之間，逐步降到環(huán)境溫度，保溫時間為20h左右。
　　(2)焊縫質(zhì)量檢驗
　　去除焊渣后，檢測焊縫質(zhì)量，外觀檢視后，經(jīng)X射線拍片探傷檢驗，焊縫質(zhì)量合格。焊縫應(yīng)力計算桁架式吊臂結(jié)構(gòu)受變載荷作用，能會發(fā)生疲勞破壞。符合1級或2級準(zhǔn)的橫向?qū)雍缚p、縱向?qū)雍缚p及不同厚度或?qū)挾鹊臋M向?qū)雍缚p會發(fā)生疲勞破壞。對接焊縫附近的體金屬會發(fā)生疲勞破壞，但這是結(jié)的疲勞問題。因此，對接焊縫無需作疲勞強度計算，所以只作焊縫應(yīng)力計算，公式為：
　　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(yīng)力[ρw]=ρs/n式中n為安全系數(shù)。按《起重機設(shè)計規(guī)范》(GB3811-83)規(guī)定，在結(jié)構(gòu)強度計算時，n=1.25，由此得出[ρw]=395/1.25=316N／mm2。
　　首先，對L1、L2桿作應(yīng)力計算。
　　由圖3知，此兩桿的最大應(yīng)力位于與主桿相交的端點處，而每根主桿上的力分別是0.25p則N1=0.25P(COSαCOSα1)，由余弦定律可求出COSα和COSα1的數(shù)值。
　　參照廠商提供的性能手冊，在起重工況為Ⅰ和Ⅱ時的主桿軸向壓力戶為1134350N。
　　將數(shù)據(jù)代入，可得N1=0.25x1134350×(0.28620.5183)≈228146N。
　　同理得出，N2≈208250N。
　　由圖2可知，除了兩桿的軸心壓力N不同之外，它們的焊縫寬度和有效長度均相同。
　　t=12mm；Lw=∏d，考慮到加工相關(guān)線的關(guān)系，再乘上系數(shù)1.1，最后可得Lw=1.1x3.14x43≈148.52mm。
　　將所有數(shù)據(jù)代入公式(1)，可得ρw1=128.01N/mm2<[ρw]，滿足強度要求；ρw≈116.85N/mm2<[ρw]，滿足強度要求。
　　再來討論由斷裂的斜撐桿對接的L3、L4兩桿的應(yīng)力計算。此兩桿的最大應(yīng)力位于對接處，除了兩桿的軸心壓力N不同之外，它們的焊縫寬度和有效長度均相同。
　　N3=0.25P(cosγcosγ1），由余弦定律可求出cosγ和COSγl的數(shù)值。將所有數(shù)據(jù)代入，可得N3=0.25x1134350X(0.23890.4282)≈189181N。
　　同理得出，N4≈183358N。t=12mm；Lw=丌d=3.14x44.5=139.73mm將數(shù)據(jù)代入公式(1)，可得ρw≈112.82N/mm2<[ρw]，滿足強度要求；ρw≈109.35N/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復(fù)，我們認(rèn)為，重點在于材料和焊條的選用，只要嚴(yán)格控制焊縫的質(zhì)量、規(guī)范焊接工藝，就能解決修理中的難點。通過實際使用，證明修復(fù)后的吊臂性能完全符合要求。這樣的修復(fù)工藝快捷有效，為修復(fù)同類機器提供了借鑒。