煤矿用液压支架焊接技术分析

＊段来申

（兖矿东华重工有限公司 山东 273500）

煤炭行业正处于一个非常快速的发展时期，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。如何保证矿井用液压支架的焊接质量，达到高强度和高可靠性的使用要求，成为了生产厂家普遍关注的问题。我国通过对国外先进技术的学习和长期的实践，形成了一套较为科学的焊接技术体系，并取得了较大的进展。

1.液压支架简介

液压支架的结构形式和主要技术参数。

根据采煤机械的发展趋势，液压支架需要适应煤矿开采条件的不断变化，并以不断提高自身的性能，主要包括以下几方面：

（1）提高承载能力。液压支架承载能力要能够适应煤层硬度变化，煤层硬度越大，液压支架承载能力就越大。（2）提高支撑高度。支撑高度是指液压支架与工作面之间的距离，一般情况下，液压支架的支撑高度为采煤工作面内最大工作空间的1.5倍。（3）提高适应性。液压支架要能够适应不同煤层的硬度，而且要具有较强的适应性和稳定性。（4）提高使用寿命。液压支架要能够承受顶板压力，在顶板支护、移架和顶板管理过程中不发生变形、弯曲和下沉等现象。

（1）焊接工艺特点。液压支架是煤矿井下采煤机械的重要组成部分，在采煤机械中起着支承顶板、传递压力、支撑掩护作用。

①焊接工艺过程复杂。液压支架的焊接需要采用多种焊接方法和多种焊接设备，而不同的材料和厚度需要采用不同的焊接工艺，从而提高液压支架的生产效率。②焊接过程中容易产生残余应力。在液压支架焊接过程中，容易产生各种残余应力，这些残余应力会对液压支架的使用寿命和安全性产生影响。③液压支架工作环境特殊。由于煤矿井下恶劣的工作环境，因此液压支架的工作环境较为复杂，从而对其性能产生了一定影响。

（2）焊接技术对液压支架的影响。液压支架的焊接技术直接关系到液压支架的使用性能和工作寿命。液压支架在长期使用过程中，需要不断地对其进行维护和修理，从而确保液压支架能够安全高效地工作。目前，液压支架的主要维护形式包括日常维护、定期维护、预防性维护以及整体维修等。其中，定期维修是指对液压支架进行日常维护，如拆卸液压支架的零件等；预防性维修是指在液压支架出现故障时对其进行维修，以确保液压支架能够正常工作；整体维修是指对液压支架的各部件进行更换和修理，以确保液压支架能够正常工作。随着科学技术的不断发展，各种先进的焊接技术被不断运用到煤矿用液压支架的生产过程中，提高了液压支架的使用性能和工作寿命。

（3）液压支架焊接缺陷的类型及危害。液压支架焊接缺陷有焊缝裂纹、未熔合、气孔、夹渣和未焊透等类型，焊接缺陷的类型主要包括：①裂纹：是液压支架焊接的主要缺陷，其产生原因一般是由于焊接接头在焊接过程中没有进行充分的预热和后热，或者是焊后没有对接头进行及时的热处理。②未熔合：未熔合是液压支架焊接过程中常见的一种缺陷，其产生原因一般是由于操作不当或材料不合格。

2.焊接技术分析

（1）手工焊。在液压支架焊接过程中，手工焊技术发挥着重要作用，操作人员需要根据焊接要求，选用合适的焊条进行操作。在选择焊条时，需要结合液压支架结构特点进行分析，保证选择的焊条具有较高的稳定性。在焊接过程中，需要按照既定的工艺参数进行操作，保证焊接质量。在进行焊接时，需要注意以下几点：第一，选择合适的焊接位置；第二，掌握合适的焊接速度；第三，对坡口边缘进行适当修整。手工焊技术比较适用于液压支架结构复杂部位的焊接操作。手工焊技术使用方便、快捷，适合大批量作业。

（2）埋弧焊。埋弧焊是目前使用比较广泛的一种焊接技术，在液压支架的焊接中发挥着重要作用，能够有效保证焊接质量。埋弧焊使用的是钨极气体保护焊进行操作，是一种高能量密度的焊接方法，可以有效保证焊接质量。在对液压支架进行埋弧焊操作时，需要选择合适的焊条进行操作，并且需要使用合适的焊接速度进行操作。在对液压支架进行埋弧焊时，需要注意不要将焊丝伸入到熔池中去，避免出现裂纹等现象。如果使用埋弧焊技术时，需要采用多层多道焊的方式进行操作，这样可以提高焊接速度，同时能够有效防止焊缝产生裂纹等现象。

（3）气体保护焊。气体保护焊技术是在工件表面设置一层气体保护层，使焊接过程中的热量被隔绝，保证焊缝的质量，还能够防止灰尘和水分进入焊接过程中，保证液压支架焊接质量。目前，应用比较广泛的是二氧化碳气体保护焊技术。该技术的优势在于可以对液压支架结构进行有效保护，还能够提高焊接速度。

二氧化碳气体保护焊技术适用于各种材质的液压支架，比如碳钢、不锈钢、合金钢等，也可以用于铝镁合金等其他金属材料的焊接。

二氧化碳气体保护焊技术虽然有很多优点，但是也存在一些不足之处，比如焊接过程中容易出现飞溅和气孔等问题。

3.液压支架焊接常见问题及预防措施

液压支架焊接中，容易出现的问题主要有坡口表面裂纹、气孔、咬边等。要想避免出现这些问题，可以从以下几个方面进行预防。

（1）坡口表面裂纹。焊接人员在操作过程中，要做好坡口表面保护工作，并采取有效措施进行焊接，可以使用焊丝填满，以避免气孔出现；对于咬边问题，要保证焊缝的饱满度，可以采取适当的方法进行矫正。（2）气孔。在焊接过程中，要做好预热工作，使用正确的焊接方法进行焊接，避免焊接时产生大量的气孔。在进行焊缝填充时，要确保填充材料完全熔化之后再进行填充操作。（3）咬边问题。在液压支架焊接过程中，需要对焊缝进行有效保护，防止出现咬边现象。在焊条电弧焊过程中，要控制好电弧长度、速度以及电流等参数。在焊后需要对焊缝表面进行清理时，也要注意保护好焊缝表面；对于大型焊缝，在焊件安装好之后再进行清理工作。

(1)坡口形式

在液压支架焊接中，通常采用的是单面焊双面成型的坡口形式。单面焊双面成型的坡口形式具有以下几个特点：

①从焊接方法方面看，单面焊双面成型坡口多用于平焊、立焊等焊接方式，适用于薄板和厚板对接。②从焊接工艺方面看，双面坡口可以有效避免坡口两侧温度不一致带来的问题，提高了焊接质量。③从制造成本方面看，单面焊坡口相对于双面焊坡口而言，制造成本要低一些。④从使用寿命方面看，单面焊坡口的使用寿命要比双面焊坡口短。⑤从焊接质量方面看，单面焊坡口的焊接质量相对比较高，出现变形、裂纹等问题的概率较小。⑥从使用效果方面看，双面焊坡口相对于单面焊双面成型的坡口而言，具有一定的优势。需要注意的是：在对液压支架进行焊接时，需要使用与材质相适应的焊接材料和焊接方法进行焊接操作，以提高焊接质量。

(2)焊条选择

在进行焊条选择时，要综合考虑各种因素，包括液压支架的用途、材料、使用环境等。目前，常用的焊条有两种，一种是低氢钠型焊条，另一种是低氢钠型碱性焊条。两种焊条的差别主要在于碱性焊条能够产生更多的氢根离子，从而提高焊缝金属抗拉强度、抗裂性以及耐腐蚀性能；而低氢钠型焊条能够降低焊缝金属中氢含量，从而减少了焊缝中的氢含量，降低了焊缝金属的强度。此外，在进行焊接时，还需要对焊接材料的成分进行控制，确保所选择的焊条符合相关标准。在进行液压支架焊接时，可以选择低氢型碱性焊条作为首选。而对于一些特殊材料或者是高强度材料来说，则可以选择碱性、中性以及酸性焊条。此外，还可以根据液压支架的用途来选择合适的焊接材料。

(3)焊接方法

在液压支架焊接过程中，焊接方法有很多，包括埋弧焊、手工电弧焊、二氧化碳气体保护焊等。其中，埋弧焊方法操作相对简单，成本也比较低，但它不能使用在较厚的钢板上。手工电弧焊主要适用于薄板焊接，它的优点是焊缝成型美观、接头质量好，但是其操作过程相对复杂一些。

二氧化碳气体保护焊适用于大直径厚壁钢板焊接，操作起来比较复杂，但焊接质量好。使用二氧化碳气体保护焊时要注意选择正确的焊接材料及操作方法。在进行焊缝填充时要保证焊道的均匀分布以及熔透程度。

4.液压支架焊接工艺要求

液压支架的焊接工艺主要包括以下几个方面。

（1）焊接材料选择：选择合适的焊条和焊剂，将液压支架零部件的材质分为：ZG25SiMn、Q235、Q345等，针对不同材质的液压支架，选择不同的焊接材料。

（2）焊接工艺要求：根据液压支架零件结构，制定合理的焊接工艺参数。

一般情况下，液压支架零件较厚，所以在焊接时，采用多层多道焊接方式。在焊接中，要严格控制焊接电流、电压、速度和层间温度等参数。在进行多层多道焊时，要采用先焊下层、后焊上层的顺序进行，并要采用短弧操作。在焊接结束后，要对焊道进行清理。

（3）装配、检验与矫正：液压支架零件主要由销孔和螺栓孔等组成，对这些零件进行装配、检验和矫正时，要严格控制装配间隙、轴向间隙和径向间隙等参数。装配时要注意保证零件的位置正确，然后再进行焊接；装配完毕后要对零件进行检测，确保各部分尺寸符合标准要求；对存在的问题要及时进行矫正。

（4）焊后处理：在液压支架焊接过程中，焊后处理是很重要的一个环节。如果处理不到位，就会影响到液压支架的质量。

①打磨：在液压支架零件上有很多凹槽、孔等地方需要打磨去除杂质、氧化皮和氧化膜。在打磨前，要先用砂布对液压支架零件进行清洁。在打磨过程中，要注意将零件上的毛刺和划痕清除干净。②清理：在对液压支架零件进行打磨时，要对其表面残留的毛刺和划痕进行清理。在清理中，要注意不能破坏零件表面的金属光泽。③酸洗：酸洗是通过酸洗来去除表面杂质和氧化皮等物质。在酸洗过程中，要注意酸溶液的浓度和酸液的温度。在酸洗后，需要对其表面进行烘干处理。④水洗：水洗是液压支架零件表面清理中很重要的一步。水洗可以去除表面污物、氧化物等杂质和油污等物质，可以防止出现气孔和夹渣等缺陷。在水洗时，要注意控制水洗温度和时间等参数。

（5）焊接工艺评定：液压支架焊接工艺评定是焊接工艺实施前对液压支架零件进行检验与确认的一种方式。在液压支架焊接过程中，要严格按照相应标准进行操作。在焊件正式焊接前，要对其进行质量检验和验收；在焊件正式焊接后，要对其进行质量检验和验收；在焊件全部验收合格后，才能进行焊接工作。在实际工作中要注意根据不同材料、不同工艺等制定相应的焊接工艺评定要求和标准。

5.结束语

在煤矿开采中，液压支架起着非常重要的作用。随着煤矿开采深度不断增加，对液压支架的技术要求也越来越高，为了能够满足更高强度、更好性能等要求，就要有更加先进的焊接技术。液压支架焊接技术要能够满足煤矿开采的要求，需要不断改进焊接工艺和设备，才能更好地提高液压支架焊接质量。

（1）要提高液压支架焊接质量，就要不断优化焊接工艺，提升液压支架的性能。液压支架焊接技术要从多个方面进行优化，如结构设计、工艺设计等。通过不断优化液压支架的性能，才能提高液压支架的焊接质量。

（2）在实际工作中，要想提高液压支架的性能，就要不断改进工艺和设备。要根据不同的条件选择不同的工艺和设备，这样才能提高液压支架的性能。在煤矿生产中，为了能够提高液压支架的性能，就要不断优化工艺和设备，才能更好地保障煤矿安全生产。

（3）在进行液压支架焊接时，要从多个方面入手来提高焊接质量。通过不断创新和优化焊接工艺和设备，才能保证液压支架的质量和性能。