爆炸焊接工藝在主通風機機殼保護圈焊接中的應用

王海亮， 張 力

（山西汾西礦業（集團）有限責任公司高陽煤礦機電區， 山西 孝義 032300）

1 爆炸焊接的基本原理

爆炸焊是一種新型的焊接工藝，利用炸藥爆燃產生的能量驅動被焊接件（復材）向焊接件（基材）高速傾斜碰撞，使兩種構件界面實現結合。界面結合處熔化量較少或沒有，且無熱影響區域，是一種固相焊接方式。該工藝能夠用于焊接不同材料組合，所焊接的焊件具有良好的焊接性能及力學性能。在工程上經常用這種工藝制造金屬復合材料或用于異種金屬的焊接。炸藥（通常使用低爆熱炸藥）爆炸后產生的爆炸能驅使復材向基材高速運動并發生具有特定速度和傾角的碰撞。在碰撞界面的間隙內產生金屬射流。金屬表面在這種金屬射流作用下被清理且出現塑性流動現象，基材和復材的金屬表面由此可靠地結合。

2 爆炸焊接應用特點

2.1 焊接強度高，不易松脫

將主通風機外殼和保護圈爆炸焊接，保護圈兩側充分焊接，無熱影響區，焊接強度高，經受得住后續車削帶來的水平和軸向作用力，與沉頭鉚釘或沉頭螺栓固定比較，爆炸焊接固定可靠，具有抗振性能好、不松動的優勢。

2.2 焊接工藝簡單

利用底爆熱炸藥產生的能量推動主通風機保護圈向外殼高速碰撞，就可實現保護圈與主通風機外殼不同材料之間的焊接，工藝簡單容易掌握。

2.3 焊縫免維護

爆炸焊焊縫自檢驗合格后，無需維護，保證風機穩定運行。與鉚釘或螺栓固定保護圈相比，無需進入風機外殼內檢查保護圈，減少維護項目的同時也極大地減輕了維護工的勞動強度。

3 焊接質量的常見問題

3.1 基材和復材結合不良

爆炸焊接后，基材和復材之間外觀看似結合，其實全部或大部分結合面沒有實現冶金結合，焊接強度很低。

3.2 鼓包

焊接復合件復材局部出現凸起，內部充滿了壓縮氣體，敲擊復材表面可聽到空響聲，與沒有鼓包處的復合件敲擊聲不同，這種缺陷稱為鼓包，創造良好的排氣條件能夠消除鼓包現象，是保障焊接質量的關鍵。

3.3 大面積熔化

爆炸焊接過程中，如果結合界面的間隙不能及時將空氣排出，絕緣熱將會壓縮空氣，空氣溫度升高，高溫氣體周圍金屬會被大面積熔化而形成此類缺陷。

3.4 表面燒傷

為防止復材表面被爆炸熱量氧化燒傷的現象出現，爆炸焊需要使用低爆熱炸藥，同時使用瀝青或其他保護層隔絕炸藥和復材。

3.5 爆炸打傷

爆炸產生的沖擊波撞擊復材表面，復材表面會出現麻坑、凹坑或者小溝。為防止此類缺陷的出現，必須采用高純度炸藥，且布藥要均勻。

4 爆炸焊接的檢測、檢驗

4.1 非破壞性檢驗

主要有三種檢驗方法，分別是表面質量檢查、輕敲擊檢驗、超聲檢驗，檢查內容為外形尺寸、結合情況、結合面積等。

4.2 破壞性檢驗

為檢查復合板的結合強度，可采用拉伸試驗、彎曲試驗、剪切試驗、顯微硬度試驗和金相檢驗等方法檢驗。

5 爆炸焊接在主通風機外殼保護圈焊接中的實際應用

高陽煤礦北風井采用FBCDZ 系列煤礦地面用防爆抽出式對旋軸流式主通風機，規格型號為FBCDZ NO23/54，防爆三相異步電動機型號為YBF 450S2-8，額定功率2×200 kW。北風井采用雙風機（一用一備）運行方式。

原主通風機保護圈是一個銅質金屬環，使用銅鉚釘固定，銅環由于受風機殼體振動影響，常會出現鉚釘松動的現象，鉚釘松動會導致銅環松動，產生多個不利影響。第一，減小了銅環與風葉之間的安全間隙，容易發生風葉碰撞機殼保護圈的故障；第二，降低了銅環的固定強度，銅環在風流和機體振動的雙重作用下，松動情況會進一步加劇；第三，通風機外殼和保護圈容易受到風道中氣化水的侵蝕（風道中含有二氧化硫、硫化氫等有毒有害物質），有害物質的侵蝕會進一步加劇其他鉚釘的松動。使用鉚釘或螺栓固定，就需要維護工經常性地敲擊檢查保護圈的松動情況，發現松動情況及時更換或者補充緊固件，該工作增加了檢修項目，升高了維護工的勞動強度。

高陽礦于2020 年4 月30 日對北風井一號主通風機的保護圈進行了更換，同年5 月份又對二號主通風機保護圈進行了更換，由原來的鉚釘固定方式，變更為爆炸焊焊接固定方式。自從更換后，爆炸焊接固定的保護圈與風葉間間隙穩定且無變化，主通風機運行正常。

6 結語

高陽煤礦北風井以往的主通風機保護圈除了采用鉚釘固定外，還有采用沉頭銅螺栓固定，但無論任何一種固定方式均受機體振動的影響，很容易造成保護圈松動，導致風葉與保護圈的間隙變小，不符合國標規定，輕則保護圈與風葉摩擦損壞風葉，嚴重的情況下會導致機械碰撞摩擦生火，點燃回風流的瓦斯，進而導致瓦斯爆炸事故的發生。而爆炸焊焊接固定的保護圈在經過各種檢測、檢驗合格后，固定十分可靠，不受風機機體振動的影響，不會發生摩擦碰撞生火導致瓦斯爆炸事故的發生，進一步提高了主通風機的安全可靠系數，也保障了通風系統的可靠性，進而保障了礦井的安全生產。截止目前。采用爆炸焊工藝焊接固定的保護圈在北風井兩臺對旋主通風機內正常使用，下一步可推廣應用于東風井長軸軸流式主通風機，進而可在全集團公司進行推廣應用。