掘進機高強度鋼焊接工藝探究

劉玉榮（久益環(huán)球（佳木斯）采礦設(shè)備有限公司，黑龍江 佳木斯 154003）

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掘進機高強度鋼焊接工藝探究

劉玉榮
（久益環(huán)球（佳木斯）采礦設(shè)備有限公司，黑龍江 佳木斯 154003）

摘 要：不斷提高并強化高強度鋼焊接工藝對提高掘進機的實際質(zhì)量，確保其安全、穩(wěn)定運行有著至關(guān)重要的作用。這不僅是因為高強度鋼結(jié)構(gòu)是掘進機的主要結(jié)構(gòu)，更是因為高強度鋼結(jié)構(gòu)是掘進機的重要組成部分。所以，科學(xué)、合理地進行高強度鋼焊接工藝的研究與應(yīng)用具有十分重要的現(xiàn)實意義。也正因如此，在掘進機的生產(chǎn)環(huán)節(jié)更應(yīng)該加強對高強度鋼焊接工藝的重視，全面掌握高強度鋼焊接工藝的內(nèi)容，控制好高強度鋼焊接工藝的重要參數(shù)，從而形成更有利于掘進機生產(chǎn)、加工、制造的高強度鋼焊接工藝體系，為有效地提高掘進機的運轉(zhuǎn)性能提供有益的鋪墊。本文筆者即結(jié)合個人實踐工作經(jīng)驗與相關(guān)參考文獻，就掘進機高強度鋼焊接工藝進行粗淺的探索。

關(guān)鍵詞：掘進機；高強度鋼；高強度鋼焊接；焊接工藝

在煤炭生產(chǎn)中掘進機無疑是最為核心的機械設(shè)備，也正是有了掘進機的應(yīng)用才能夠確保煤炭生產(chǎn)效率與生產(chǎn)安全。也正因如此，確保掘進機的安全、穩(wěn)定、連續(xù)、高效運轉(zhuǎn)則尤為重要。而高強度鋼結(jié)構(gòu)作為掘進機的主要結(jié)構(gòu)與功能部分，其對掘進機影響是十分巨大的。所以，做好掘進機高強度鋼焊接工藝也就具備著十分重要的現(xiàn)實意義。以下筆者即結(jié)合個人實踐工作經(jīng)驗，從掘進機高強度鋼焊接工藝特性、內(nèi)容、工藝流程以及主要的參數(shù)控制等方面入手，進行粗淺的探討與分析，從而進一步加深人們對掘進機高強度鋼焊接工藝的深度認識，從而為做好掘進機高強度鋼焊接工藝發(fā)展與應(yīng)用提供有益的參考。

1 對掘進機高強度鋼焊接工藝特性的分析

在掘進機的生產(chǎn)制造過程中，為了能夠更好地提高掘進機的結(jié)構(gòu)強度與功能穩(wěn)定性，往往在設(shè)計與制造過程中結(jié)合掘進機的結(jié)構(gòu)與功能特點，選擇高強度鋼作為掘進機截割部分以及鏟板部分的主要結(jié)構(gòu)與材料。但是，由于高強度鋼具備受熱穩(wěn)定性差的特點，所以在掘進機應(yīng)力的集中部位也極易出現(xiàn)高敏感性，從而造成焊接部分出現(xiàn)開焊、裂縫的現(xiàn)象，不僅嚴重影響了掘進機的安全、穩(wěn)定運行，也進一步影響了高強度鋼在掘進機應(yīng)用中機械性能、功能的最大化發(fā)揮。因此，結(jié)合高強度鋼這一特點，在掘進機高強度鋼焊接工藝中應(yīng)該對此采取相應(yīng)的措施進行有效控制，也就是說從高強度鋼焊接的各個環(huán)節(jié)入手，如：焊接材料、焊接方式、焊接溫度，這些可能給高強度鋼造成應(yīng)力、高敏感性的各種因素進行控制，使高強度鋼能夠通過焊接工藝，形成高性能、高強度的合金體系，從而保證高強度鋼焊接工藝得以有效的實施，進一步確保掘進機的產(chǎn)品質(zhì)量與運行性能。

2 對掘進機高強度鋼焊接工藝內(nèi)容的分析

在整個高強度鋼焊接施工過程中，焊接材料、焊接步驟、焊接方法、焊接參數(shù)控制就是焊接工藝的關(guān)鍵內(nèi)容所在。所以，要想確保高強度鋼焊接工藝能夠在掘進機的生產(chǎn)制造之中有效的應(yīng)用，就必須在工藝操作中緊密圍繞這些關(guān)鍵內(nèi)容并予以嚴格執(zhí)行。尤其是高強度鋼焊接工藝在掘進機的結(jié)構(gòu)與功能部分的應(yīng)用，主要是由高強度鋼焊接試驗、基礎(chǔ)高強度鋼焊接試驗、高強度鋼焊接操作、高強度鋼焊接檢驗等部分組合而成的。而正是這些工藝環(huán)節(jié)對高強度鋼焊接工藝質(zhì)量有著至關(guān)重要的聯(lián)系，并對掘進機的結(jié)構(gòu)與功能產(chǎn)生著巨大的影響。所以，要想不斷提高掘進機的生產(chǎn)安全質(zhì)量、產(chǎn)品質(zhì)量、功效發(fā)揮，就必須圍繞這些工藝內(nèi)容，進一步強化掘進機高強度焊接工藝。

3 對掘進機高強度鋼焊接工藝流程的分析

首先，做好高強度鋼焊接工作前的準(zhǔn)備工作。第一，在進行焊接操作前，應(yīng)該做好焊接接頭的清潔工作，尤其是要做好可能影響焊接焊縫質(zhì)量的毛刺、油污、水銹臟物、氧化皮等因素的清潔；第二，在焊接過程中需要注意的是一旦施工環(huán)境的溫度低于0℃或者是鋼材的碳含量大于0.41%，且結(jié)構(gòu)的剛性較大、物件較厚，那么就必須對此焊接材料進行提前預(yù)熱，并且確保預(yù)熱溫度始終保持在80℃～100℃之間，而預(yù)熱的范圍則控制在不小于100mm與5倍板厚之間；第三，當(dāng)焊接工件的實際厚度大于6mm時，我們在施工過程中為了能夠進一步保證焊接的強度，那么在施工中可以在板材的對接邊緣開切V形或X形的坡口，針對較厚的邊緣應(yīng)該及時進行切斜處理，確保主要參數(shù)符合加工要求；第四，在進行焊接施工前，我們應(yīng)該認真檢查CO2焊機送氣、氣體流量是否順暢；第五，在焊接中，如若我們采取瓶裝氣體，那么應(yīng)該先對瓶裝氣體進行排水提純，檢查其氣體壓力是否滿足實際需求，一旦發(fā)現(xiàn)氣體壓力過高或過低，要馬上停止使用；第六，通常情況下焊接規(guī)范可用：V=0.04I+16，此公式表示。因此，在焊接施工中，我們也應(yīng)該根據(jù)焊接規(guī)范要求公式調(diào)節(jié)好焊接工件、焊接位置。

其次，做好焊接材料的選擇工作。第一，要求CO2氣體的純度必須達到99.5%，含水量不得超過0.1%，而含碳量則不得超過0.1%；第二，確保在焊絲表面鍍銅時沒有銹點的存在；第三，在低碳鋼以及高強度低合金鋼的重要結(jié)構(gòu)焊接上，我們可選用H08Mn2SiA。而在低碳鋼以及一般結(jié)構(gòu)焊接上，我們則可以選用H08MnSi。

最后，注意做好焊接操作過程中的要點。第一，在焊接過程中針對垂直或傾斜位置開坡口的接頭，必須是從下到上進行焊接，而對于不開坡口的薄板對接和立角焊，則應(yīng)該從上向下進行焊接；第二，在焊接過程中必須結(jié)合焊工件的實際結(jié)構(gòu)，對應(yīng)選取科學(xué)、合理的焊接順序；第三，在焊接過程中，針對焊接的對接兩端，應(yīng)設(shè)置尺寸合適的引弧和熄弧板；第四，應(yīng)該定期對軟管內(nèi)的污物及噴嘴的飛濺進行清潔；第五，在焊機過程中針對有坡口的板縫，尤其是厚板的多道焊縫，應(yīng)該讓焊絲在坡口兩側(cè)擺動時稍作停留，以便焊縫能夠更好地熔合；第六，應(yīng)該根據(jù)焊絲的直徑選擇相應(yīng)的焊絲導(dǎo)電阻；第七，對送絲軟管，在進行焊接時，必須先將其拉順再進行焊接，送絲軟管的半徑不能低于150mm，且在實際施焊前應(yīng)該將送氣軟管內(nèi)所殘存的不純氣體排除干凈再進行焊接。

4 對掘進機高強度鋼焊接應(yīng)用中主要參數(shù)的控制分析

4.1 做好高強度鋼焊接預(yù)熱溫度的控制

要想在掘進機生產(chǎn)制造過程中做好高強度鋼焊接工藝，就必須做好預(yù)熱溫度的控制。也就是說，在需要進行高強度鋼焊接的部位上進行加熱，也就是行業(yè)內(nèi)稱為的預(yù)熱。而實施預(yù)熱的根本目的則在于對焊接接頭部位以及其他區(qū)域所形成的溫度階梯進行有效控制，進而促使焊接范圍內(nèi)的溫度都能夠均勻分布，同時降低焊接部位的應(yīng)力大小，進一步防止高強度鋼焊接裂縫的產(chǎn)生。尤其是利用預(yù)熱方法對高強度鋼焊接接頭的冷卻速度進行控制，不僅能夠進一步延長奧氏體的冷卻時間，還能夠降低高強度鋼焊接部分可能出現(xiàn)硬脆結(jié)構(gòu)的可能性，有利于氫的擴散，穩(wěn)定焊接部分的溫度，起到預(yù)防高強度鋼焊接冷裂縫現(xiàn)象的發(fā)生。

4.2 做好高強度鋼焊接線能量的控制

在高強度焊接工藝中，如果確保焊接材料與焊接方法始終保持不變，那么其焊接接頭組織與性能的情況就和焊接線能量有著至關(guān)重要的作用，也就是說焊接線能量的大小直接影響接頭組織與性能。尤其是伴隨著焊接線能量的不斷加劇，焊接接頭的屈服強度以及抗拉強度勢必會有規(guī)律地下降。所以，對高強度鋼焊接線能量進行控制，并優(yōu)化在相變溫度中焊接熱循環(huán)的停留時間，就能夠起到對焊接區(qū)域晶粒大小有效控制的根本目的，進而提高其組織性能，預(yù)防高強度鋼焊接裂縫的產(chǎn)生。

4.3 做好高強度鋼焊接金相的分析

在不同焊接的工藝參數(shù)條件之下，焊縫金屬的組織就是均勻細小針狀的鐵素體及貝氏體混合的組織，隨著鋼焊接熱量的提升，焊縫的金屬組織中，粒狀的貝氏體組織和過熱區(qū)所占有的比例將逐漸減少，最終導(dǎo)致焊縫金屬低溫的降低。如果焊道間的溫度由150℃升至200℃，高強鋼韌性的提升致使焊接過熱區(qū)中下貝氏體所占有的比例也提升了。綜合上述因素，考慮到焊接的接頭沖擊韌性，焊接的熱輸入量應(yīng)控制在1.04kJ/ mm左右，而焊道間的溫度也應(yīng)控制在150℃左右，從而得到較理想焊接的接頭組織，以達到提高高強度鋼焊接質(zhì)量的目的。

結(jié)語

綜上所述，本文從多個方面入手，對掘進機高強度鋼焊接工藝進行了粗淺的探討，也希望通過本文筆者的粗淺闡述，能夠讓掘進機的生產(chǎn)、操作技術(shù)人員以及更多的人都能夠清楚地認識到，要想確保煤礦生產(chǎn)效率與煤礦生產(chǎn)安全，就必須確保掘進機的安全、穩(wěn)定運行，確保掘進機的產(chǎn)品質(zhì)量。而要想做到此點，就必須結(jié)合掘進機的實際生產(chǎn)、加工情況，科學(xué)、合理的做好掘進機高強度鋼焊接工藝的深入研究與探討，加強在掘進機制造過程中高強度鋼焊接工藝的重視程度，切實并全面地掌握掘進機高強度鋼焊接工藝內(nèi)容以及主要參數(shù)，形成更有利于掘進機生產(chǎn)制造的工藝體系，從而在提升了高強度鋼焊接質(zhì)量的同時，也提升了掘進機的整體性能。

參考文獻

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中圖分類號：TG75

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