高强度钢焊接结构液压支架工程研究

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1、高强度钢焊接结构液压支架工程研究　　摘要：液压支架是现代化高产煤矿中的重要设备，其可靠性和安全性对煤矿实现现代机械化采煤意义重大。由于液压支架大多采用焊接工艺，使用中经常是在焊缝中出现裂纹而导致故障。由于液压支架以焊接为主，所以选择其选材也应主要考虑选材的焊接性能。因为低合金钢在强度高的基础上，其热膨胀系数低、热扩散率不高，并具备优良的焊接适应性，成为液压支架优良的构件。文章在此简要分析了液压支架的高强度钢焊接工艺。为了提升效益、减少成本，世界主要产煤区都积极投身于液压支架的研究，各种新工艺、新材料的应用日益广泛，在其钢材材质上，近年来已经逐渐从过去的Q345、Q460、Q550向更优良

2、的Q690发展，并取得了良好的效果。关键词：Q690；焊材；液压支架；高强度钢中图分类号：TD355文献标识码：A文章编号：1009-2374（2013）18-0056-021焊接的准备工作1.1钢材（Q690）的性能及材质详情1.2选择合适的保护气体5在进行液压支架组件的焊接时，焊接局部能量高，可能影响到局部区域的性能，并且为防止后期裂缝的产生，应保持焊接局部的低氢环境。过去一般选择纯CO2气体做保护气体，近年来的经验证明，纯CO2气体保护存在氧化性强、焊缝成形不佳、操作时飞溅较大等缺点。我单位现选用80%的Ar混合20%CO2电位低；不溶于液化的金属；与空气比密度较大，比热小，热导率

3、小，保护效果优良。采用这两种气体的混合保护，可以很好地避免纯CO2气体保护时的缺陷，对熔滴起到明显的细化作用，保持熔滴良好的过渡形式，减少熔滴飞溅，改善多层焊接金属间的融合，提高焊缝的成形水平，并易于控制焊接时的熔深度和减少气孔、夹渣等焊接缺陷的发生，从而减少高强度钢焊接处出现裂纹的几率。最终，明显提高焊接质量，提升焊缝的综合力学性能。1.3焊丝的要求焊丝的材质必须要符合焊缝金属的韧性、塑性及强度性能要求，同时考虑到焊接效率和抗烈性能。综合分析，可以选用G76高强度焊丝，其抗拉强度≥760MPa，与Q690基本一致，其屈服强度、冲击吸收功和伸长率与Q690钢板亦处在同一水平。1.4设置合

4、理的焊接热输入5焊接热输入的参数设置将对焊接处冷却速度产生显著影响，进而影响到焊接处及热力影响处的组成结构，并最终影响到焊接处的力学参数和抗裂性能。为了使焊缝处金属的性能实现最优，现在要求应尽量减少焊接时热输入，降低热功率。1.5焊件预热的处理焊件焊接前的预热具有多方面的作用，首先可以减缓焊接后的冷却速度，从而明显减少热影响区的卒硬马氏体的数量，缓解对热影响区硬度的影响；其次可以在作用水平和应力大小两个方面减轻焊接处的残余应力，并有助于氢从焊接处溢出，从而防止高强度钢焊接时冷裂纹的产生。依照我国国标中对G76焊丝的焊接标准，焊接前预热的温度应为150℃，预热范围应不小于焊缝两侧100mm

5、宽度的距离。液压支架的选材多为中厚钢材，一般采取多层多次焊接技术，为使氢尽可能从焊缝溢出，分层焊接时应使每层的焊接温度基本与预热温度基本持平，因此应控制层间温度在焊接作业时保持在（150±15）℃。2焊接采用的工艺2.1焊接的工艺在液压支架的焊接工艺设计上，为控制焊接后的形变和减轻残余应力的影响，应确定焊接组件的外形、尺寸以及确定焊接组件的各种接头等。接头的设计包含焊缝高度和接头形式（T性接头、端接接头、角接接头、对接接头、十字接头等）。控制焊接后的形变和减轻残余应力的措施包括：5（1）板材厚度越小越好；（2）焊脚越小越好；（3）焊缝距离越短越好；（4）在对接焊缝和角焊缝和中，优选后者；

6、（5）在连续焊缝和续断焊缝中，优选后者；（6）结构复杂的焊件最好先分部件焊接后再整体组装；（7）应用对接焊缝的组件，应为后续形变留有尽量大的反变形量。2.2预热的注意事项焊件预热时应采用火焰喷射的方法进行，预热范围要大，才能保证焊接处的温度在焊接过程中变化稳定，当预热温度到设定值后，开始焊接。注意焊接时保证层间温度的相对温度，低于135℃时，应重复加热，高于165℃时，应稍等降温。分层焊接时，每焊完一层都要对焊缝处进行清洁，确保无杂质后方可进行下一层作业。焊完正面后，反面应当清根，使焊缝完全不留缝隙。2.3焊接后的热处理5Q690钢板在焊接后出现冷裂纹的趋势较其他板材明显，应及时消除残余

7、应力，其方法包括热处理法和机械处理法。热处理法就是平时说的退火和回火法，因为焊件产生裂纹和形变的趋势在加热到重新结晶温度以后时会明显减少，其原理是通过加热过程中的塑形变性和高温时的应力消解两个过程。机械处理法包括过载、震动、锤击等方法，本文在此不做赘述。通过实际试验，我单位采用不完成回火的方法实现应力消除，实际生产中的温度保持在（520±20）℃。同时为避免焊件表面与内部成分的温度发生过大的差异，加热和冷却的速度都必须科学控制，缓慢