張育棟

摘要：煤碳作為一種重要能源，是保障我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的重要行業(yè)。隨著目前我國(guó)煤礦企業(yè)產(chǎn)量的逐步增加，煤礦生產(chǎn)中對(duì)相關(guān)開(kāi)采設(shè)備的要求也越來(lái)越高，高強(qiáng)度鋼在開(kāi)采設(shè)備中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。本文具體結(jié)合Q690高強(qiáng)板，通過(guò)對(duì)其焊接性能和在焊接過(guò)程中出現(xiàn)的冷裂、熱裂以及氣孔現(xiàn)象的分析，論證了高強(qiáng)板的焊接工藝。

關(guān)鍵詞：低合金高強(qiáng)板；焊接參數(shù)；工藝論證

隨著我國(guó)煤礦產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，煤礦厚煤層的大采、高綜采逐漸成為主流開(kāi)采方式，而大型液壓支架作為大采工作的主要設(shè)備之一，其需求量日益增加。大采綜采對(duì)液壓支架的穩(wěn)定性、適應(yīng)性和可靠性都提出了更高要求，在此背景下，人們對(duì)高強(qiáng)板的關(guān)注度越來(lái)越高，目前世界上其他國(guó)家所用的液壓支架大部分都是Q690高強(qiáng)板。

1.高強(qiáng)板焊接性能的分析

Q690是一種高強(qiáng)度的鋼板，焊接性能優(yōu)良、強(qiáng)度級(jí)別高，但也比較容易出現(xiàn)裂紋和缺口等問(wèn)題，在焊接時(shí)可能會(huì)有以下幾種現(xiàn)象：焊接件的斷裂、開(kāi)焊和焊件疲勞強(qiáng)度低。因此，需對(duì)其進(jìn)行焊接性能的分析。

1.1.高強(qiáng)板的可焊性參數(shù)確定

高強(qiáng)板的可焊性是否足夠主要有兩個(gè)衡量參數(shù)：碳當(dāng)量和焊接過(guò)程中的冷裂紋敏感指數(shù)。據(jù)科學(xué)研究表明，若高強(qiáng)板的厚度低于50mm，則Q690高強(qiáng)度鋼板的碳當(dāng)量為0.65。以下是焊接冷裂紋敏感性指數(shù)的測(cè)算公式：

盡管低于0.45%，但由于高強(qiáng)度低合金板冷裂紋敏感性還可繼續(xù)升高，當(dāng)Cep大于0.43，Pcm值大于0.25時(shí)，熱影響區(qū)的冷裂傾向明顯增大，可焊性降低，這時(shí)就需要進(jìn)行在焊接前進(jìn)行預(yù)熱及焊接后適當(dāng)緩冷。制定工藝要求時(shí)，應(yīng)保證焊接區(qū)在低氫環(huán)境下，焊接材料經(jīng)過(guò)脫脂處理后，能夠有效使氫含量達(dá)到降低效果，同時(shí)還要使用較小的熱輸入，采用氬氣和二氧化碳混合的方式保護(hù)焊方式進(jìn)行焊接。

2.高強(qiáng)板的焊接工藝流程

2.1.高強(qiáng)板焊接工藝參數(shù)的確定

焊接工藝參數(shù)包括選擇焊接速度、電流、電壓以及焊絲直徑。在進(jìn)行焊接操作時(shí)，熱輸入會(huì)導(dǎo)致熱影響區(qū)的強(qiáng)度以及韌性降低。所以在進(jìn)行低碳調(diào)質(zhì)鋼焊接參數(shù)的選擇時(shí)，不能使馬氏體轉(zhuǎn)變的冷卻速度過(guò)快，如果過(guò)快的話其會(huì)產(chǎn)生“自回火作用”，可能會(huì)產(chǎn)生冷裂紋，還要使其冷卻速度大于臨界速度，避免產(chǎn)生脆性混合組織。

熱輸入大和冷卻速度低會(huì)致使接頭區(qū)產(chǎn)生較多熱量，這對(duì)熱影響區(qū)所具備的韌性會(huì)造成影響。此時(shí)若使用較小熱輸入或預(yù)熱等方法就可以避免裂紋的產(chǎn)生，也可以防止晶粒的過(guò)熱粗大。

2.2.焊接坡口的設(shè)計(jì)和加工

在設(shè)計(jì)焊接破口時(shí)，主要依據(jù)兩點(diǎn)：一是支架具體要求，二是Q690性能及所具備的的位置特性，主要使用V型開(kāi)口方法。如果焊縫為單邊V型開(kāi)口，則可以單邊開(kāi)45 °角，使焊縫形成45 °；對(duì)于焊縫是雙向V型開(kāi)口的，可以雙邊開(kāi)30°角，使其成60°角。焊接人員在加工坡口時(shí)，可以運(yùn)用氣割方法處理其寬度以及深度，一般來(lái)說(shuō)，要求誤差范圍不超過(guò)2°，深度為0到2毫米，坡口加工后還要打磨，使其光滑度增加，使坡口不能有銹跡、焊渣和油污物等。

2.3.焊接構(gòu)件的鉚焊點(diǎn)裝

坡口設(shè)計(jì)完成后，就要進(jìn)行焊接構(gòu)件的點(diǎn)裝。點(diǎn)裝前要依據(jù)工藝規(guī)范預(yù)熱處理焊件，其溫度一般在170℃到200℃之間。進(jìn)行點(diǎn)焊時(shí)，需要按一定的工序和步驟來(lái)進(jìn)行焊接。一般來(lái)說(shuō)，進(jìn)行鉚焊的焊縫高度為7毫米，誤差不能超過(guò)1毫米，長(zhǎng)度為50毫米，誤差不能超過(guò)10毫米，通常每道焊縫在焊接時(shí)都要有兩處距離為300毫米左右的定位焊。若在進(jìn)行定位焊接的焊縫出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象，則需要對(duì)焊縫進(jìn)行打磨，再重新焊接。為了避免焊接變形可以在點(diǎn)焊時(shí)加支撐件，焊接后要將之打磨，以保證其外形的美觀。

2.4.焊接注意事項(xiàng)

焊接人員在焊接前要注意兩點(diǎn)：一是保護(hù)氣體線路的情況，二是焊絲的情況；在進(jìn)行焊接時(shí)，為了避免油漬和水漬等污垢的殘留，一定要對(duì)焊縫進(jìn)行仔細(xì)清理；焊接時(shí)，要嚴(yán)格按照?qǐng)D紙來(lái)對(duì)焊縫的尺寸進(jìn)行控制，一般來(lái)說(shuō)要把焊角的堆高尺寸控制在12-18毫米最好；焊接時(shí)，要遵循正確的焊接順序，不允許有弧坑的存在，為了防止焊接殘余應(yīng)力過(guò)于集中，影響焊接的性能，若轉(zhuǎn)角小于100毫米，則焊接時(shí)不能進(jìn)行收弧和引弧等操作；焊接人員要保證焊縫的寬度均勻、外形美觀，一定要使母材融合線和焊縫融合的渾然一體，使焊縫沒(méi)有咬邊和弧坑；焊接后需自備樣板進(jìn)行檢查，對(duì)焊接完成情況進(jìn)行較檢。焊接構(gòu)件焊接完成之后，相關(guān)人員要對(duì)焊接成果進(jìn)行驗(yàn)收，確定合格之后要簽字同意才可進(jìn)行下一步操作。另外，工作人員要將工件一一標(biāo)記，便于以后的維護(hù)和查找。

2.5.焊接后進(jìn)行熱處理

在對(duì)焊接構(gòu)件的焊接完成后，為了消除焊接殘余應(yīng)力，焊接人員需要對(duì)焊接構(gòu)件進(jìn)行相關(guān)處理，一般采用退火的處理方式，退火的溫度通常在600℃到640℃之間。技術(shù)人員要根據(jù)不同焊接構(gòu)件各自的特點(diǎn)來(lái)確定保溫時(shí)間，一般在2.5小時(shí)到4.5小時(shí)之間。處理完成后要等爐內(nèi)溫度冷卻至260℃時(shí)再開(kāi)啟爐門(mén)，進(jìn)行空冷操作。

結(jié)束語(yǔ)：

隨著煤礦產(chǎn)業(yè)相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，高強(qiáng)度的鋼板已經(jīng)成為液壓支架當(dāng)前的主流發(fā)展方向。在實(shí)際焊接過(guò)程中，由于高強(qiáng)板在焊接時(shí)容易出現(xiàn)開(kāi)焊和裂紋等、其對(duì)缺口的敏感性也很高，所以要改進(jìn)高強(qiáng)板的焊接工藝。實(shí)踐表明，通過(guò)焊接時(shí)材料的合理選擇、焊接工藝參數(shù)的確定以及適當(dāng)焊接方法的應(yīng)用等措施，完全符合高強(qiáng)板的焊接要求，使其在施工時(shí)可以充分適應(yīng)各種高強(qiáng)度作業(yè)，為煤礦的生產(chǎn)提供有力支持。

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