解析高強板焊接工藝論證

張育棟

摘要：煤碳作為一種重要能源，是保障我國經濟快速發展的重要行業。隨著目前我國煤礦企業產量的逐步增加，煤礦生產中對相關開采設備的要求也越來越高，高強度鋼在開采設備中的應用越來越廣泛。本文具體結合Q690高強板，通過對其焊接性能和在焊接過程中出現的冷裂、熱裂以及氣孔現象的分析，論證了高強板的焊接工藝。

關鍵詞：低合金高強板；焊接參數；工藝論證

隨著我國煤礦產業的不斷發展，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備之一，其需求量日益增加。大采綜采對液壓支架的穩定性、適應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，焊接性能優良、強度級別高，但也比較容易出現裂紋和缺口等問題，在焊接時可能會有以下幾種現象：焊接件的斷裂、開焊和焊件疲勞強度低。因此，需對其進行焊接性能的分析。

1.1.高強板的可焊性參數確定

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

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升高，當Cep大于0.43，Pcm值大于0.25時，熱影響區的冷裂傾向明顯增大，可焊性降低，這時就需要進行在焊接前進行預熱及焊接后適當緩冷。制定工藝要求時，應保證焊接區在低氫環境下，焊接材料經過脫脂處理后，能夠有效使氫含量達到降低效果，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焊方式進行焊接。

2.高強板的焊接工藝流程

2.1.高強板焊接工藝參數的確定

焊接工藝參數包括選擇焊接速度、電流、電壓以及焊絲直徑。在進行焊接操作時，熱輸入會導致熱影響區的強度以及韌性降低。所以在進行低碳調質鋼焊接參數的選擇時，不能使馬氏體轉變的冷卻速度過快，如果過快的話其會產生“自回火作用”，可能會產生冷裂紋，還要使其冷卻速度大于臨界速度，避免產生脆性混合組織。

熱輸入大和冷卻速度低會致使接頭區產生較多熱量，這對熱影響區所具備的韌性會造成影響。此時若使用較小熱輸入或預熱等方法就可以避免裂紋的產生，也可以防止晶粒的過熱粗大。

2.2.焊接坡口的設計和加工

在設計焊接破口時，主要依據兩點：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.焊接構件的鉚焊點裝

坡口設計完成后，就要進行焊接構件的點裝。點裝前要依據工藝規范預熱處理焊件，其溫度一般在170℃到200℃之間。進行點焊時，需要按一定的工序和步驟來進行焊接。一般來說，進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。若在進行定位焊接的焊縫出現開裂現象，則需要對焊縫進行打磨，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：一是保護氣體線路的情況，二是焊絲的情況；在進行焊接時，為了避免油漬和水漬等污垢的殘留，一定要對焊縫進行仔細清理；焊接時，要嚴格按照圖紙來對焊縫的尺寸進行控制，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力過于集中，影響焊接的性能，若轉角小于100毫米，則焊接時不能進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行檢查，對焊接完成情況進行較檢。焊接構件焊接完成之后，相關人員要對焊接成果進行驗收，確定合格之后要簽字同意才可進行下一步操作。另外，工作人員要將工件一一標記，便于以后的維護和查找。

2.5.焊接后進行熱處理

在對焊接構件的焊接完成后，為了消除焊接殘余應力，焊接人員需要對焊接構件進行相關處理，一般采用退火的處理方式，退火的溫度通常在600℃到640℃之間。技術人員要根據不同焊接構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溫度冷卻至260℃時再開啟爐門，進行空冷操作。

結束語：

隨著煤礦產業相關技術的不斷發展，高強度的鋼板已經成為液壓支架當前的主流發展方向。在實際焊接過程中，由于高強板在焊接時容易出現開焊和裂紋等、其對缺口的敏感性也很高，所以要改進高強板的焊接工藝。實踐表明，通過焊接時材料的合理選擇、焊接工藝參數的確定以及適當焊接方法的應用等措施，完全符合高強板的焊接要求，使其在施工時可以充分適應各種高強度作業，為煤礦的生產提供有力支持。

參考文獻：

[1]耿德軍，朱麗娟.超音速噴涂工藝參數對GH907金屬基CoCrW涂層質量的影響[J].沈陽理工大學學報，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].現代焊接，2010（01）

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