解析高强板焊接工艺论证

张育栋

摘要：煤碳作为一种重要能源，是保障我国经济快速发展的重要行业。随着目前我国煤矿企业产量的逐步增加，煤矿生产中对相关开采设备的要求也越来越高，高强度钢在开采设备中的应用越来越广泛。本文具体结合Q690高强板，通过对其焊接性能和在焊接过程中出现的冷裂、热裂以及气孔现象的分析，论证了高强板的焊接工艺。

关键词：低合金高强板；焊接参数；工艺论证

随着我国煤矿产业的不断发展，煤矿厚煤层的大采、高综采逐渐成为主流开采方式，而大型液压支架作为大采工作的主要设备之一，其需求量日益增加。大采综采对液压支架的稳定性、适应性和可靠性都提出了更高要求，在此背景下，人们对高强板的关注度越来越高，目前世界上其他国家所用的液压支架大部分都是Q690高强板。

1.高强板焊接性能的分析

Q690是一种高强度的钢板，焊接性能优良、强度级别高，但也比较容易出现裂纹和缺口等问题，在焊接时可能会有以下几种现象：焊接件的断裂、开焊和焊件疲劳强度低。因此，需对其进行焊接性能的分析。

1.1.高强板的可焊性参数确定

高强板的可焊性是否足够主要有两个衡量参数：碳当量和焊接过程中的冷裂纹敏感指数。据科学研究表明，若高强板的厚度低于50mm，则Q690高强度钢板的碳当量为0.65。以下是焊接冷裂纹敏感性指数的测算公式：

尽管低于0.45%，但由于高强度低合金板冷裂纹敏感性还可继续升高，当Cep大于0.43，Pcm值大于0.25时，热影响区的冷裂倾向明显增大，可焊性降低，这时就需要进行在焊接前进行预热及焊接后适当缓冷。制定工艺要求时，应保证焊接区在低氢环境下，焊接材料经过脱脂处理后，能够有效使氢含量达到降低效果，同时还要使用较小的热输入，采用氩气和二氧化碳混合的方式保护焊方式进行焊接。

2.高强板的焊接工艺流程

2.1.高强板焊接工艺参数的确定

焊接工艺参数包括选择焊接速度、电流、电压以及焊丝直径。在进行焊接操作时，热输入会导致热影响区的强度以及韧性降低。所以在进行低碳调质钢焊接参数的选择时，不能使马氏体转变的冷却速度过快，如果过快的话其会产生“自回火作用”，可能会产生冷裂纹，还要使其冷却速度大于临界速度，避免产生脆性混合组织。

热输入大和冷却速度低会致使接头区产生较多热量，这对热影响区所具备的韧性会造成影响。此时若使用较小热输入或预热等方法就可以避免裂纹的产生，也可以防止晶粒的过热粗大。

2.2.焊接坡口的设计和加工

在设计焊接破口时，主要依据两点：一是支架具体要求，二是Q690性能及所具备的的位置特性，主要使用V型开口方法。如果焊缝为单边V型开口，则可以单边开45 °角，使焊缝形成45 °；对于焊缝是双向V型开口的，可以双边开30°角，使其成60°角。焊接人员在加工坡口时，可以运用气割方法处理其宽度以及深度，一般来说，要求误差范围不超过2°，深度为0到2毫米，坡口加工后还要打磨，使其光滑度增加，使坡口不能有锈迹、焊渣和油污物等。

2.3.焊接构件的铆焊点装

坡口设计完成后，就要进行焊接构件的点装。点装前要依据工艺规范预热处理焊件，其温度一般在170℃到200℃之间。进行点焊时，需要按一定的工序和步骤来进行焊接。一般来说，进行铆焊的焊缝高度为7毫米，误差不能超过1毫米，长度为50毫米，误差不能超过10毫米，通常每道焊缝在焊接时都要有两处距离为300毫米左右的定位焊。若在进行定位焊接的焊缝出现开裂现象，则需要对焊缝进行打磨，再重新焊接。为了避免焊接变形可以在点焊时加支撑件，焊接后要将之打磨，以保证其外形的美观。

2.4.焊接注意事项

焊接人员在焊接前要注意两点：一是保护气体线路的情况，二是焊丝的情况；在进行焊接时，为了避免油渍和水渍等污垢的残留，一定要对焊缝进行仔细清理；焊接时，要严格按照图纸来对焊缝的尺寸进行控制，一般来说要把焊角的堆高尺寸控制在12-18毫米最好；焊接时，要遵循正确的焊接顺序，不允许有弧坑的存在，为了防止焊接残余应力过于集中，影响焊接的性能，若转角小于100毫米，则焊接时不能进行收弧和引弧等操作；焊接人员要保证焊缝的宽度均匀、外形美观，一定要使母材融合线和焊缝融合的浑然一体，使焊缝没有咬边和弧坑；焊接后需自备样板进行检查，对焊接完成情况进行较检。焊接构件焊接完成之后，相关人员要对焊接成果进行验收，确定合格之后要签字同意才可进行下一步操作。另外，工作人员要将工件一一标记，便于以后的维护和查找。

2.5.焊接后进行热处理

在对焊接构件的焊接完成后，为了消除焊接残余应力，焊接人员需要对焊接构件进行相关处理，一般采用退火的处理方式，退火的温度通常在600℃到640℃之间。技术人员要根据不同焊接构件各自的特点来确定保温时间，一般在2.5小时到4.5小时之间。处理完成后要等炉内温度冷却至260℃时再开启炉门，进行空冷操作。

结束语：

随着煤矿产业相关技术的不断发展，高强度的钢板已经成为液压支架当前的主流发展方向。在实际焊接过程中，由于高强板在焊接时容易出现开焊和裂纹等、其对缺口的敏感性也很高，所以要改进高强板的焊接工艺。实践表明，通过焊接时材料的合理选择、焊接工艺参数的确定以及适当焊接方法的应用等措施，完全符合高强板的焊接要求，使其在施工时可以充分适应各种高强度作业，为煤矿的生产提供有力支持。

参考文献：

[1]耿德军，朱丽娟.超音速喷涂工艺参数对GH907金属基CoCrW涂层质量的影响[J].沈阳理工大学学报，2010（01）

[2] 张蕾，李亚江，蒋庆磊等.液压支架用Q690高强钢的焊丝匹配性研究[J].现代焊接，2010（01）

[3]张连敏.高速动车组转向架自动焊接工艺研究[J].机车车辆工艺，2011（02）