1.塔式起重机的类型与结构特点
塔式起重机按能否行走分为固定式和行走式；按变幅方式分为动臂变幅式和小车变幅式；按回转方式分为上回转和下回转式；按升高（爬升）方式分为内部爬升式和外部爬升式。
常用的外部附着式塔式起重机的基本结构如图7-100所示。
图7-100 外部附着式塔式起重机（QT4-10）
a）依附式 b）自行式
1—平衡重 2—起升机构 3—平衡重移动机构 4—平衡臂 5—电气室 6—塔顶 7—小车牵引机构 8—吊臂 9—起重小车 10—吊钩 11—回转机 12—回转支承 13—顶升机构 14—司机室 15—爬升套架 16—附着装置 17—塔身 18—底架 19—活络支腿 20—基础 21—电梯 22—电梯卷扬机 23—压铁 24—电缆卷筒 25—电梯节 26—斜撑 27—行走台车 28—钢轨
塔式起重机主要由钢结构、工作机构、电气设备及安全装置四部分组成。钢结构主要包括底架、塔身、起重臂、平衡臂、塔帽等部分。工作机构主要有起升、变幅、回转、液压顶升和运行等机构。电气设备主要包括电动机、中央集电器、电缆卷筒、控制电器等。安全装置主要包括高度限位器、起重力矩限位器、回转限位器、起重量限位器、风速仪、夹轨器、锚定装置等。
塔式起重机钢结构是其重要的组成部分，作用相当于人体的骨骼，占起重机总重量的40%～90%，制造成本占总成本的1/3以上。钢结构制造质量是评价起重机整体质量最重要的因素之一。掌握起重机钢结构的制造工艺对保证起重机产品的质量、提高生产效率、降低生产成本具有十分重要的意义。
塔机钢结构除了转台，多是桁架结构，这是由其工作条件决定的，这种结构常用角钢、钢管、槽钢、工宇钢等型材。目前，塔机上的桁架结构一般采用长度不大的分散焊缝连接，由于焊缝短，焊接位置变化多，所以主要采用半自动焊。
2.零部件加工
（1）下料 气割下料应优先采用精密切割或自动或半自动切割。一般零件或切割后的零件如仍需对切割边进行加工，可采用空气等离子或气割。切割前应对设备、工具及所用数控编程软件进行检查，确认完好可靠后方可切割，手工切割宜采用辅助工具。气割下料的尺寸偏差应符合下列要求：手工切割±2mm；半自动切割±1.5mm；精密切割±1mm。切割面垂直度公差不应大于零件厚度的5%，巨不得大于2mm。气割件切口应光滑平整。关键件、重要件的气割表面质量要求见表7-31。
表7-31 关键件、重要件气割表面质量
剪切下料的零件切口边缘应整齐，无毛刺、撕裂、缺肉等缺陷。剪切下料允许的尺寸，应符合板件长（宽）度偏差±2mm；型材长度偏差±2mm；型材端部垂直度≤2mm。
（2）矫正与弯曲 零件下料后其几何公差不符合要求时必须矫正。矫正有冷矫正和热矫正两种。冷矫正时应缓慢加力，室温不宜低于5℃；热矫正时加热温度应控制在750～900℃，同一部位加热次数不得超过两次，并应缓慢冷却。为防止加热给钢结构带来的不利影响，冷矫正应为首选。
零件的弯曲成形，在常温下弯曲时，内侧弯曲半径应大于2偌板厚；冷作弯曲后零件外侧不得有裂纹；加热弯曲零件，其温度应控制在900～1000℃内，不得在蓝脆区（200～400℃）范围内进行加热。弯曲成形的零件，其形状尺寸应用样板检查，其弦长在1000mm以下者，样板弦长应与零件的弦长相同。弦长大于1000mm时。成形部位与样板之间的局部间隙不得大于2mm。
（3）钢材预处理 用于结构件的钢材，需经表面处理，以提高产品的表面质量及抗腐蚀能力。表面处理的方法一般应用喷砂或喷丸除锈，也可采用动力工具或手工除锈。
（4）机械加工 零件边缘需要切削加工时，加工余量不应小于2mm，加工后表面粗糙度Ra不应低于25μm。零件的钻孔，除采用数控机床钻孔外，一般应采用钻模。刨边后零件尺寸偏差应符合表7-32的规定。焊缝坡口的加工及技术要求应符合工艺文件及GB/T 985—2008的规定。坡口制备采用机械加工方法，也可以用火焰切割法，但火焰切割的切口不得产生裂纹并不得有大于1mm的缺棱。
表7-32 边沿切削加工后零件尺寸的偏差
3.组装
组装前零件均应按图样及工艺要求检验合格。零件的相互接触面及沿焊缝每侧30～50mm范围内均应除去铁锈、油污、氧化皮、毛刺等。组装工作严格按图样及组装工艺进行，对复杂的结构组装还应分部进行。组装应在工作平台上或专用的工装内进行。组装用的工装应保证定位合理、夹紧可靠、使用安全。首次使用的工装或返修后的工装必须进行首件检验。组装的定位焊应符合以下规定：
1）定位焊所用焊材应与正式焊接时所用的焊材一致。
2）定位焊缝的厚度一般不宜超过设计焊缝厚度的1/2，其长度以40mm为宜。
3）定位焊缝应布置于焊缝内。
4）定位焊缝如有裂纹、气孔、夹渣等缺陷，焊接时必须将定位焊缝中的缺陷清除。
5）关键、重要焊缝焊前须按图样及工艺要求检查坡口及根部间隙，合格后方可进行定位焊。
6）凡要求“接触承压”的连接面，在组装时应保证至少75%的接触面，其余间隙不得超过0.3mm。(www.xing528.com)
7）焊接连接组装的允许偏差应符合工艺技术文件的相关规定。
塔机钢结构各组成单元制造过程中，除保证自身结构、尺寸的精度外，还应保证制造单元（或部件）间的连接尺寸精度。如塔机标准节之间，塔身与塔架之间，起重臂臂节之间，起重臂、塔帽、平衡臂与回转塔身之间，均应严格控制各连接尺寸偏差，确保满足设计要求，才能保证其可装配性。
4.焊接
（1）一般要求 焊接前应检查并确认焊接设备及辅助工具等处于良好状态。焊接工作宜在室内进行，当工件表面潮湿或暴露于雨雪条件下，不得进行焊接作业。碳素钢板厚大于50mm，低合金钢板厚度大于36mm时，施焊前应进行预热。焊条、焊剂的药芯，焊丝必须按产品说明书的规定进行烘干，焊丝宜采用镀铜焊丝，非镀铜焊丝使用前应除去浮锈和油污。焊工施焊应按规定的工艺操作，对关键、重要焊缝的焊接应填好施焊记录，并在规定位置做出焊工标识。焊缝缺陷超标允许返修，但返修次数一般不超过两次。
（2）焊缝布置与焊接接头的选择 焊接接头构造应遵守以下原则：
1）减少零件的加工量。
2）焊缝的布置应对称分布。
3）焊接应便于操作。
4）焊缝应避免过于密集和多向相交。
焊接接头一般采用对接接头、搭接接头、T形接头、角接接头形式或采用符合GB/T 3375—1994要求的其他接头形式。焊接接头的坡口形式及尺寸应符合GB/T 985—X2008的有关规定。不同厚度的钢材按规定对厚板进行削薄处理。
塔机主要结构件禁用下列接头：横断面不完全焊透的对接接头；未加任何垫板的单面施焊的坡口焊缝；未经评定合格的非钢质垫板的单面坡口焊缝；断续的坡口焊缝；断续的角焊缝（构造焊缝除外）。
（3）钢材与焊接材料的选配 焊接材料是决定焊接质量的重要因素。焊接材料的选择应根据焊件的化学成分、力学性能、接头刚度、坡口形式及使用要求来决定。对于受力构件，一般要求焊接接头具有足够的强度、适当的屈强比、足够的韧性、较低的时效敏感性以及与产品技术条件相匹配的力学性能。因此，选择焊接材料的力学性能指标不应低于母材，同时，还要满足产品的一些特殊要求。不要求焊缝金属的合金系或化学成分与母材相同。
（4）焊接工艺
1）焊条电弧焊。焊条电弧焊焊条直径和焊接电流按表7-33选取。坡口底层焊道宜采用直径不大于3.2mm的焊条，底层根部焊道的最小尺寸应适当，以防止产生裂纹。平焊位置焊条的最大直径宜为5mm；横焊平角焊焊条的最大直径宜为5mm；立焊和仰焊位置焊条的最大直径宜为4mm。单层焊道坡口焊的最大厚度为6mm，角焊缝焊脚宽度为8mm。坡口多层焊道除打底层和盖面层外，每层增加的厚度不超过4mm。立焊位置的施焊方向一般应自下而上。接头要求全焊透的坡口焊，如不用垫板则反面施焊前应先清根，露出无缺陷的金属后再进行施焊。
表7-33 焊条直径与焊接电流的关系
2）埋弧焊。埋弧焊应采用平焊位置，角焊缝应采用船形焊位置。焊缝各层的厚度除根部和盖面层外均不得超过6mm，当根部间隙过大时可采用多道错层焊工艺。焊接电流、电压和送丝速度应使每道焊缝与邻近母材或熔敷金属完全熔合巨无焊瘤或过量咬边。不同板厚对接接头自动焊的焊接参数和船形位置T形接头单道自动焊焊接参数参照有关标准选用。埋弧焊每道焊缝熔敷金属横截面的成形系数（宽度与深度之比）应大于1。
3）二氧化碳气体保护焊。二氧化碳气体保护焊所用的气瓶应配有预热器和流量计，气体纯度不得低于99.5%（体积分数）。使用前应进行放水处理，当压力低于0.1MPa时，应停止使用。气体流量在焊丝直径≤2mm时应控制在10～25L/min，焊丝直径大于2mm时应控制在30～50L/min。二氧化碳气体保护焊除根部和盖面层外，坡口焊缝每层厚度不应超过4mm。当焊层的宽度超过16mm时，全部多道焊缝均应采用错层焊工艺。水平对接二氧化碳气体保护焊焊接参数和角焊缝二氧化碳气体保护焊焊接参数参照有关标准资料选取。所有立焊缝的施焊方向都应由下而上。要求全熔透的坡口焊巨不带垫板时，应将原焊根用风铲、碳弧气刨等方法消除，然后从背面施焊。气体保护焊在操作时，应采取防风措施。
4）塞焊和槽焊。塞焊和槽焊可采用焊条电弧焊、气体保护焊的工艺进行焊接。水平施焊应沿根部四周环绕进行，焊至孔中心，使接头根部先熔敷焊一层，然后将电弧引向边缘重复上述操作，分层熔敷焊直至焊满全孔，达到规定的厚度。塞焊和槽焊应连续进行，表面熔渣在结束焊接前应始终处于熔液状态，若熔渣冷却，再重新焊时应彻底清除熔渣。
5.检验
（1）结构件外形尺寸检验 结构件长度尺寸的偏差，图样无规定时应按表7-34的规定，结构件角度偏差图样无规定时，应按表7-35的规定。当图样上只标明长度时，角度偏差采用mm/m。直线度、平面度、平行度的偏差图样无规定时，应符合表7-36的规定。结构件直线度、平面度、平行度测量方法应符合JG/T 5082.1—1996的规定。
表7-34 焊接结构件长度尺寸偏差 （单位：mm）
表7-35 结构件角度偏差
表7-36 直线度、平面度、平行度的偏差 （单位：mm）
（2）焊缝的质量检验 焊缝质量检验包括外观、外形尺寸和无损检验，检验方法参见第十一章和技术文件要求进行。焊接缺欠及缺欠返修参见第十二章。焊缝探伤检验不合格应加偌扩大探伤范围。经返修后的焊缝均应重新探伤。
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