王海亮， 張 力

（山西汾西礦業(yè)（集團）有限責任公司高陽煤礦機電區(qū)， 山西 孝義 032300）

1 爆炸焊接的基本原理

爆炸焊是一種新型的焊接工藝，利用炸藥爆燃產(chǎn)生的能量驅(qū)動被焊接件（復材）向焊接件（基材）高速傾斜碰撞，使兩種構(gòu)件界面實現(xiàn)結(jié)合。界面結(jié)合處熔化量較少或沒有，且無熱影響區(qū)域，是一種固相焊接方式。該工藝能夠用于焊接不同材料組合，所焊接的焊件具有良好的焊接性能及力學性能。在工程上經(jīng)常用這種工藝制造金屬復合材料或用于異種金屬的焊接。炸藥（通常使用低爆熱炸藥）爆炸后產(chǎn)生的爆炸能驅(qū)使復材向基材高速運動并發(fā)生具有特定速度和傾角的碰撞。在碰撞界面的間隙內(nèi)產(chǎn)生金屬射流。金屬表面在這種金屬射流作用下被清理且出現(xiàn)塑性流動現(xiàn)象，基材和復材的金屬表面由此可靠地結(jié)合。

2 爆炸焊接應用特點

2.1 焊接強度高，不易松脫

將主通風機外殼和保護圈爆炸焊接，保護圈兩側(cè)充分焊接，無熱影響區(qū)，焊接強度高，經(jīng)受得住后續(xù)車削帶來的水平和軸向作用力，與沉頭鉚釘或沉頭螺栓固定比較，爆炸焊接固定可靠，具有抗振性能好、不松動的優(yōu)勢。

2.2 焊接工藝簡單

利用底爆熱炸藥產(chǎn)生的能量推動主通風機保護圈向外殼高速碰撞，就可實現(xiàn)保護圈與主通風機外殼不同材料之間的焊接，工藝簡單容易掌握。

2.3 焊縫免維護

爆炸焊焊縫自檢驗合格后，無需維護，保證風機穩(wěn)定運行。與鉚釘或螺栓固定保護圈相比，無需進入風機外殼內(nèi)檢查保護圈，減少維護項目的同時也極大地減輕了維護工的勞動強度。

3 焊接質(zhì)量的常見問題

3.1 基材和復材結(jié)合不良

爆炸焊接后，基材和復材之間外觀看似結(jié)合，其實全部或大部分結(jié)合面沒有實現(xiàn)冶金結(jié)合，焊接強度很低。

3.2 鼓包

焊接復合件復材局部出現(xiàn)凸起，內(nèi)部充滿了壓縮氣體，敲擊復材表面可聽到空響聲，與沒有鼓包處的復合件敲擊聲不同，這種缺陷稱為鼓包，創(chuàng)造良好的排氣條件能夠消除鼓包現(xiàn)象，是保障焊接質(zhì)量的關(guān)鍵。

3.3 大面積熔化

爆炸焊接過程中，如果結(jié)合界面的間隙不能及時將空氣排出，絕緣熱將會壓縮空氣，空氣溫度升高，高溫氣體周圍金屬會被大面積熔化而形成此類缺陷。

3.4 表面燒傷

為防止復材表面被爆炸熱量氧化燒傷的現(xiàn)象出現(xiàn)，爆炸焊需要使用低爆熱炸藥，同時使用瀝青或其他保護層隔絕炸藥和復材。

3.5 爆炸打傷

爆炸產(chǎn)生的沖擊波撞擊復材表面，復材表面會出現(xiàn)麻坑、凹坑或者小溝。為防止此類缺陷的出現(xiàn)，必須采用高純度炸藥，且布藥要均勻。

4 爆炸焊接的檢測、檢驗

4.1 非破壞性檢驗

主要有三種檢驗方法，分別是表面質(zhì)量檢查、輕敲擊檢驗、超聲檢驗，檢查內(nèi)容為外形尺寸、結(jié)合情況、結(jié)合面積等。

4.2 破壞性檢驗

為檢查復合板的結(jié)合強度，可采用拉伸試驗、彎曲試驗、剪切試驗、顯微硬度試驗和金相檢驗等方法檢驗。

5 爆炸焊接在主通風機外殼保護圈焊接中的實際應用

高陽煤礦北風井采用FBCDZ 系列煤礦地面用防爆抽出式對旋軸流式主通風機，規(guī)格型號為FBCDZ NO23/54，防爆三相異步電動機型號為YBF 450S2-8，額定功率2×200 kW。北風井采用雙風機（一用一備）運行方式。

原主通風機保護圈是一個銅質(zhì)金屬環(huán)，使用銅鉚釘固定，銅環(huán)由于受風機殼體振動影響，常會出現(xiàn)鉚釘松動的現(xiàn)象，鉚釘松動會導致銅環(huán)松動，產(chǎn)生多個不利影響。第一，減小了銅環(huán)與風葉之間的安全間隙，容易發(fā)生風葉碰撞機殼保護圈的故障；第二，降低了銅環(huán)的固定強度，銅環(huán)在風流和機體振動的雙重作用下，松動情況會進一步加?。坏谌L機外殼和保護圈容易受到風道中氣化水的侵蝕（風道中含有二氧化硫、硫化氫等有毒有害物質(zhì)），有害物質(zhì)的侵蝕會進一步加劇其他鉚釘?shù)乃蓜?。使用鉚釘或螺栓固定，就需要維護工經(jīng)常性地敲擊檢查保護圈的松動情況，發(fā)現(xiàn)松動情況及時更換或者補充緊固件，該工作增加了檢修項目，升高了維護工的勞動強度。

高陽礦于2020 年4 月30 日對北風井一號主通風機的保護圈進行了更換，同年5 月份又對二號主通風機保護圈進行了更換，由原來的鉚釘固定方式，變更為爆炸焊焊接固定方式。自從更換后，爆炸焊接固定的保護圈與風葉間間隙穩(wěn)定且無變化，主通風機運行正常。

6 結(jié)語

高陽煤礦北風井以往的主通風機保護圈除了采用鉚釘固定外，還有采用沉頭銅螺栓固定，但無論任何一種固定方式均受機體振動的影響，很容易造成保護圈松動，導致風葉與保護圈的間隙變小，不符合國標規(guī)定，輕則保護圈與風葉摩擦損壞風葉，嚴重的情況下會導致機械碰撞摩擦生火，點燃回風流的瓦斯，進而導致瓦斯爆炸事故的發(fā)生。而爆炸焊焊接固定的保護圈在經(jīng)過各種檢測、檢驗合格后，固定十分可靠，不受風機機體振動的影響，不會發(fā)生摩擦碰撞生火導致瓦斯爆炸事故的發(fā)生，進一步提高了主通風機的安全可靠系數(shù)，也保障了通風系統(tǒng)的可靠性，進而保障了礦井的安全生產(chǎn)。截止目前。采用爆炸焊工藝焊接固定的保護圈在北風井兩臺對旋主通風機內(nèi)正常使用，下一步可推廣應用于東風井長軸軸流式主通風機，進而可在全集團公司進行推廣應用。