張育棟

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

關(guān)鍵詞：低合金高強板；焊接參數(shù)；工藝論證

隨著我國煤礦產(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，人們對高強板的關(guān)注度越來越高，目前世界上其他國家所用的液壓支架大部分都是Q690高強板。

1.高強板焊接性能的分析

Q690是一種高強度的鋼板，焊接性能優(yōu)良、強度級別高，但也比較容易出現(xiàn)裂紋和缺口等問題，在焊接時可能會有以下幾種現(xiàn)象：焊接件的斷裂、開焊和焊件疲勞強度低。因此，需對其進(jìn)行焊接性能的分析。

1.1.高強板的可焊性參數(shù)確定

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

盡管低于0.45%，但由于高強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，熱影響區(qū)的冷裂傾向明顯增大，可焊性降低，這時就需要進(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，應(yīng)保證焊接區(qū)在低氫環(huán)境下，焊接材料經(jīng)過脫脂處理后，能夠有效使氫含量達(dá)到降低效果，同時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.高強板的焊接工藝流程

2.1.高強板焊接工藝參數(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，熱輸入會導(dǎo)致熱影響區(qū)的強度以及韌性降低。所以在進(jìn)行低碳調(diào)質(zhì)鋼焊接參數(shù)的選擇時，不能使馬氏體轉(zhuǎn)變的冷卻速度過快，如果過快的話其會產(chǎn)生“自回火作用”，可能會產(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致使接頭區(qū)產(chǎn)生較多熱量，這對熱影響區(qū)所具備的韌性會造成影響。此時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熱粗大。

2.2.焊接坡口的設(shè)計和加工

在設(shè)計焊接破口時，主要依據(jù)兩點：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型開口方法。如果焊縫為單邊V型開口，則可以單邊開45 °角，使焊縫形成45 °；對于焊縫是雙向V型開口的，可以雙邊開30°角，使其成60°角。焊接人員在加工坡口時，可以運用氣割方法處理其寬度以及深度，一般來說，要求誤差范圍不超過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)件的鉚焊點裝

坡口設(shè)計完成后，就要進(jìn)行焊接構(gòu)件的點裝。點裝前要依據(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)行點焊時，需要按一定的工序和步驟來進(jìn)行焊接。一般來說，進(jìn)行鉚焊的焊縫高度為7毫米，誤差不能超過1毫米，長度為50毫米，誤差不能超過10毫米，通常每道焊縫在焊接時都要有兩處距離為300毫米左右的定位焊。若在進(jìn)行定位焊接的焊縫出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，則需要對焊縫進(jìn)行打磨，再重新焊接。為了避免焊接變形可以在點焊時加支撐件，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

焊接人員在焊接前要注意兩點：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，為了避免油漬和水漬等污垢的殘留，一定要對焊縫進(jìn)行仔細(xì)清理；焊接時，要嚴(yán)格按照圖紙來對焊縫的尺寸進(jìn)行控制，一般來說要把焊角的堆高尺寸控制在12-18毫米最好；焊接時，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)力過于集中，影響焊接的性能，若轉(zhuǎn)角小于100毫米，則焊接時不能進(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，使焊縫沒有咬邊和弧坑；焊接后需自備樣板進(jìn)行檢查，對焊接完成情況進(jìn)行較檢。焊接構(gòu)件焊接完成之后，相關(guān)人員要對焊接成果進(jìn)行驗收，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)件各自的特點來確定保溫時間，一般在2.5小時到4.5小時之間。處理完成后要等爐內(nèi)溫度冷卻至260℃時再開啟爐門，進(jìn)行空冷操作。

結(jié)束語：

隨著煤礦產(chǎn)業(yè)相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，高強度的鋼板已經(jīng)成為液壓支架當(dāng)前的主流發(fā)展方向。在實際焊接過程中，由于高強板在焊接時容易出現(xiàn)開焊和裂紋等、其對缺口的敏感性也很高，所以要改進(jìn)高強板的焊接工藝。實踐表明，通過焊接時材料的合理選擇、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，完全符合高強板的焊接要求，使其在施工時可以充分適應(yīng)各種高強度作業(yè)，為煤礦的生產(chǎn)提供有力支持。

參考文獻(xiàn)：

[1]耿德軍，朱麗娟.超音速噴涂工藝參數(shù)對GH907金屬基CoCrW涂層質(zhì)量的影響[J].沈陽理工大學(xué)學(xué)報，2010（01）

[2] 張蕾，李亞江，蔣慶磊等.液壓支架用Q690高強鋼的焊絲匹配性研究[J].現(xiàn)代焊接，2010（01）

[3]張連敏.高速動車組轉(zhuǎn)向架自動焊接工藝研究[J].機車車輛工藝，2011（02）