高强钢的焊接操作技巧

             高强钢的焊接操作技巧

曹振坤申城城单连志

国能神东煤炭设备维修中心 内蒙古鄂尔多斯 017000

摘要：高强度焊接结构用钢简称高强钢，作为一种焊接结构用钢，高强钢具有强度高、韧性好、焊接性能优良、品种规格多样等特点，特别适用于要求承载能力高、重量低的各类军民产品中的高强度承力焊接结构件。在煤炭开采中，作为支护设备的液压支架最为关键，因为在煤矿中所用液压支架的内部结构比较复杂，需要对它的焊接技术具有很高的专业水平，所以必须要对液压支架结构件本身的实际焊接中所涉及到的各个工序进行有效的控制，从而提高液压支架结构件的整体焊接质量。

关键词：煤矿液压支架；焊接；技术  

在煤矿开采工作当中液压支架在其中的应用非常广泛，对保证整个煤矿巷道的安全性和稳定性有着至关重要的作用。由于液压支架结构是通过多种复杂结构构件所构成，因此在结构上属于一种相似结构，液压支架的尺寸相比较大，同时内部的结构比较复杂，很容易产生变形等问题。在煤矿开采过程当中，液压支架设备主要是使用在煤矿开采水平面的缓倾斜煤层当中，在实际的使用工作当中具有稳定性良好，防护性能较强以及移动速度较快等。 因此， 在技术应用过程中， 要严格考察技术应用过程是否符合相关标准、是否符合生产的规范性。

一、液压支架焊接特性

在进行液压支架焊接时需要设计符合井下现场使用情况的焊接方案。根据液压支架焊接的材料特性和使用环境对对液压支架的焊接性进行充分的调研和论证分析，确定符合需求的焊接工艺，以确保液压支架能够在焊接完成后依然具有良好的结构特性，能够在复杂的工况环境下投入使用。液压支架选用的板材都为厚度很大的铸铁板材，有很好的抗拉性能。通常情况下，如何预防焊接过程中出现的冷脆裂纹，需要将液压支架进行整体的温升，避免液压支架出现局部温度过高或者过低的情况，一般情况下，预热温度控制在 120 ~150 ℃之间，同时需要控制外界的环境温度，不会出现温度过低的情况，确保焊接的温度不会大幅下降。在焊接过程中，将焊接温度控制在 75 ℃以上，同时，盖板焊温度需要控制在 100 ℃以上。需要不断监测焊接温度，一旦出现焊接温度低于所要求数值，需立即停止焊接工作，重新对液压支架进行预热。

二、液压支架焊接常见的缺陷

1、裂纹。存在于结构件中的裂纹多数为焊缝疲劳断裂引起的。一般情况下，在材料中出现了裂纹之后就会向焊缝表面扩散，并且裂纹的形态呈波浪形。当焊缝的结晶接近固相线的时候，参与液就会出现不足的现象，致使晶体内收缩变形，从而使其顺着晶体表面逐渐开裂，最终使得液压支架的构件中出现了裂纹。除此之外，结构件性能和焊接材料的性能不匹配，导致大量的杂质出现在了材料中，再加上不合理的工艺参数使得液压结构件中出现了裂纹。

2、气孔。Ar、CO2 气体作为液压支架结构件焊接过程中的常用保护气体，一旦设置的保护气流参数无法满足标准要求，就会使空气进入到熔池中，从而产生焊接气孔。此外，焊缝和焊接材料之间清理不干净以及电弧太长都是导致出现焊接气孔的主要原因。因受气孔的影响，焊缝的紧密程度逐渐降低，就会直接影响到焊接工作的可靠性以及焊接质量。

3、未熔合。基于出现未熔合现象的位置不同，可以将焊接未熔合的现象划分为两种形式，也就是焊缝的道间和根部。参数设定不合理以及施工操作不严谨都是根部未熔合现象出现的主要原因。

三、液压支架焊接技术应用

1、焊接性能评估。焊接前应科学评估焊接性能，确保焊接后的液压支架符合支护性能要求，钢板材质、性能等不变。通常情况下，支架材料具有一定的强度、抗拉性，为避免焊接中受应力等因素影响，产生的冷脆裂纹，加之钢板厚度大，尤其是屈服强度超过670 MPa的钢板，焊接前应进行预热，预热温度要求在110℃ ～ 150℃ 区间内，降低焊缝、热影响区冷却速度，减少内应力的影响。为确保均匀受热，部件装配与点焊后，应施以整体预热方式，并在预热后及时焊接。焊接中环境温度应在 0℃ ～ 45℃ 区间内，液压支架盖板焊接温度，应超过 100℃，低于标准温度应重新预热。合理控制低氢条件，促使支架快速溢出氢气，避免产生裂纹，影响支架稳定性。

2、选择焊接材料。焊接材料的性能、质量，直接影响焊接质量，以及液压支架整体结构的稳定性、强度。要求焊接后的板材性能，应与支架母材物理、力学性能一致; 对此，焊接应根据强、超强匹配原则，合理选择焊接材料。构件轻度相同的焊接材料，金属融合强度不达标。选择低强匹配原则，可减少冷裂缝，尤其是强度、刚度比较大的液压支架，还能够提高支架的韧性、稳定性。

3、选择焊接电流电压。焊接电压、电流分别影响焊缝宽度与深度，甚至会影响焊缝成形，继而出现气孔等情况，削弱焊缝力学性能。如准1．6 mm的焊丝，焊接电压控制为35 ～42 V，电流通常控制为350 ～400 A，气体流量控制为 20～ 25 L/min，焊接速度控制为400～ 480 mm/min，并要求施以直流反接焊接。

4、焊接顺序。焊接顺序也会直接影响到焊接的质量。通常采取先四周主筋板，后其他筋板焊接顺序，先纵后横、先里后外顺序焊接焊缝，或是采用对称交错顺序。

5、优化焊接工艺。焊接液压支架时，应当根据支架实际应用需求等，不断优化焊接工艺，确保焊接成效。同时在焊接过程中，应注意以下要点; 一是支架预热后，应在非焊接区，利用石棉被减少焊接热耗损，避免产生焊接冷裂缝。液压支架下坡焊接，不仅会影响支架焊接质量，同时会出现焊缝不整齐等情况。焊接液压支架夹角区时，引弧点、收弧点间夹角间距，通常应超过 5 cm，但在支架应力集中区施焊时，应不采用引弧或收弧。为确保支架高效连续施焊，点焊连接处、垂直焊缝处应施以对称焊接。当液压支架抗拉性能缺失，受收缩应力作用出现裂纹时，应反向焊接液压支架，并为焊缝留出指定空间，以降低收缩应力干扰。液压支架的盖板与主筋板焊缝、主筋搭边与盖板坡口的焊缝，均应当覆盖完全。不在支架高应力集中区施焊，母材交接处，可用角焊缝圆滑过渡，规避焊缝不连续情况。

6、过程控制。施焊时，打底层应确保 2～3 mm，按照焊脚分为 1～4层施焊。不足 10 mm 焊缝、单边 V 形坡口焊缝，可进行船型焊接，其余焊缝施以平焊。不对结构预留应力释放孔施焊。当支架焊角高度、坡口深度超过 10 mm，需 施以多层多道焊接。10 ～ 12 mm的焊角高度，可分成 2 层 4 道施焊; 14～ 18 mm 的焊角高度，可分为 3 层 6 道施焊。焊接液压支架时，应合理控制焊接角度，尽量在与平面成 45°角的焊接架上施焊。

7、检查与检验。仔细清理焊道，避免残渣等杂物存留。明确检查坡口接触、焊缝接口紧密度，确保其符合焊接设计要求。对存在的焊缝裂纹，应打磨清理，完全清除原有焊缝，并重新定位确保焊接质量。尽量避免因焊接技术水平不到位，焊接控制不足等原因，引起的焊接变形等问题。检验记录涉及焊接材料合格证明、焊接接头性能检测报告、焊接材料与母材复检报告、结构件尺寸检查记录、结构件形位公差检查记录等，收集整理存档。

总而言之，液压支架结构构件的焊接工作直接影响着整个结构构件的焊接质量。在实施煤矿液压支架结构构件焊接工作的过程中，需要和煤矿企业的相关要求有效结合起来，并且立足于焊缝的结构构件性能以及尺寸要求，全面优化焊接过程，合理使用控制措施，最大限度避免焊接质量受到其他因素的影响，以此来有效确保煤矿液压支架结构件的焊接效果。

参考文献：

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[2] 张亚鹏，史莉. 煤矿液压支架焊接技术的研究 [J]. 能源与节能，2021（11）：149- 150；170.