CN108994523A - 一种液压支架底座柱窝的加固改造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液压支架底座柱窝的加固改造方法，目的是为了解决液压支架在井下使用时容易出现液压支架底座柱窝板开裂、穿底、下沉的技术问题，技术方案包括以下步骤：a、清除液压支架底座柱窝底部的煤渣，检查柱窝损坏形式及损坏程度；b、对开裂的柱窝板开V形坡口，用多层多道焊接方式进行裂缝修补；c、对下沉的柱窝板采用T型焊接方式进行焊接复位；d、在修复后的柱窝板球窝处加补新的球头，焊接时开V型坡口，拉临时筋焊接，去除临时筋打磨光滑；e、在修复好的柱窝板上加补一块新的柱窝板，四周开破口焊接，即完成液压支架底座柱窝的加固改造。本发明改造后的柱窝板结构牢固、承载能力强、刚性好，提高了底座柱窝的承载性能及抗疲劳性能。

Description

一种液压支架底座柱窝的加固改造方法

技术领域

本发明属于井下液压支架维修领域，具体涉及一种液压支架底座柱窝的加固改造方法。

背景技术

近几年来，我国综采工作面开采轻度逐渐加大，支架的工作阻力也越来越大，随着支架工作阻力不断增大，也带来了支架顶梁柱窝结构的性能和可靠性能否满足液压支架高工作阻力要求的问题。在井下使用过程中，顶梁柱窝结构作为液压支架受力最复杂、最恶劣的关键部位，常有损坏情况发生。

经摸排检查，液压支架在井下使用时，容易出现底座柱窝板损坏、柱窝被压坏的现象，综采工作面顶板压力通过立柱传递到底座柱窝，使底座柱窝板产生开裂、穿底、下沉等问题，影响综采工作的进度且容易引发安全事故。

发明内容

本发明的目的是为了解决液压支架在井下使用时容易出现液压支架底座柱窝板开裂、穿底、下沉以及柱窝被压坏的现象，容易引发安全事故的技术问题，提供一种液压支架底座柱窝的加固改造方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种液压支架底座柱窝的加固改造方法，包括以下步骤：

a、清除液压支架底座柱窝底部的煤渣，检查柱窝损坏形式及损坏程度；

b、对开裂的柱窝板开V形坡口，用多层多道焊接方式进行裂缝修补，焊前预热、焊后保温；

c、对下沉的柱窝板采用T型焊接方式进行焊接复位；

d、在修复后的柱窝板球窝处加补新的球头，填充柱窝板受力缺陷处，要求球头平面与柱窝上表面持平，焊接时开V型坡口，拉临时筋焊接，焊前预热、焊后保温，焊接完后去除临时筋并将焊接处打磨光滑；

e、在修复好的柱窝板上加补一块新的柱窝板，四周开破口焊接，焊前预热、焊后保温，即可完成液压支架底座柱窝的加固改造。

进一步地，所述焊接过程中采用80Kg级高锰中硅φ1.6mm的实芯焊丝。

进一步地，所述焊接过程焊前的预热温度150-200℃。

进一步地，所述新的柱窝板与新的球头采用Q690e高强度焊接结构钢制成。

本发明的有益效果是：

本发明采用多种焊接方式对损坏的液压支架底座柱窝进行修补，在柱窝板球窝处加补新的球头，并在柱窝板上加补一块新的柱窝板，新的球头和柱窝板采用采用Q690e高强度焊接结构钢制成，焊接后的柱窝板结构牢固、承载能力强、刚性好，提高了底座柱窝的承载性能及抗疲劳性能，在井下连续运行中效果良好，没有出现再次开裂、变形及下沉等情况，节约了维修成本，提高了工作效率，并减少了安全事故的发生。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。

实施例1

本实施例中的一种液压支架底座柱窝的加固改造方法，包括以下步骤：

a、清除液压支架底座柱窝底部的煤渣，检查柱窝损坏形式及损坏程度；

b、对开裂的柱窝板开V形坡口，用多层多道焊接方式进行裂缝修补，焊前预热、焊后保温；

c、对下沉的柱窝板采用T型焊接方式进行焊接复位；

d、在修复后的柱窝板球窝处加补新的球头，填充柱窝板受力缺陷处，要求球头平面与柱窝上表面持平，焊接时开V型坡口，拉临时筋焊接，焊前预热、焊后保温，焊接完后去除临时筋并将焊接处打磨光滑；

e、在修复好的柱窝板上加补一块新的柱窝板，四周开破口焊接，焊前预热、焊后保温，即可完成液压支架底座柱窝的加固改造。

所述焊接过程中采用80Kg级高锰中硅φ1.6mm的实芯焊丝，所述焊接过程焊前的预热温度150℃。

所述新的柱窝板与新的球头采用Q690e高强度焊接结构钢制成。

实施例2

本实施例中的一种液压支架底座柱窝的加固改造方法，包括以下步骤：

a、清除液压支架底座柱窝底部的煤渣，检查柱窝损坏形式及损坏程度；

b、对开裂的柱窝板开V形坡口，用多层多道焊接方式进行裂缝修补，焊前预热、焊后保温；

c、对下沉的柱窝板采用T型焊接方式进行焊接复位；

d、在修复后的柱窝板球窝处加补新的球头，填充柱窝板受力缺陷处，要求球头平面与柱窝上表面持平，焊接时开V型坡口，拉临时筋焊接，焊前预热、焊后保温，焊接完后去除临时筋并将焊接处打磨光滑；

e、在修复好的柱窝板上加补一块新的柱窝板，四周开破口焊接，焊前预热、焊后保温，即可完成液压支架底座柱窝的加固改造。

所述焊接过程中采用80Kg级高锰中硅φ1.6mm的实芯焊丝，所述焊接过程焊前的预热温度180℃。

所述新的柱窝板与新的球头采用Q690e高强度焊接结构钢制成。

实施例3

本实施例中的一种液压支架底座柱窝的加固改造方法，包括以下步骤：

a、清除液压支架底座柱窝底部的煤渣，检查柱窝损坏形式及损坏程度；

b、对开裂的柱窝板开V形坡口，用多层多道焊接方式进行裂缝修补，焊前预热、焊后保温；

c、对下沉的柱窝板采用T型焊接方式进行焊接复位；

d、在修复后的柱窝板球窝处加补新的球头，填充柱窝板受力缺陷处，要求球头平面与柱窝上表面持平，焊接时开V型坡口，拉临时筋焊接，焊前预热、焊后保温，焊接完后去除临时筋并将焊接处打磨光滑；

e、在修复好的柱窝板上加补一块新的柱窝板，四周开破口焊接，焊前预热、焊后保温，即可完成液压支架底座柱窝的加固改造。

所述焊接过程中采用80Kg级高锰中硅φ1.6mm的实芯焊丝，焊前的预热温度200℃。具体焊接工艺如下：

(1)焊前准备

a、焊接设备：500ACO₂气体保护焊机

b、焊接材料选用：为保证焊缝的强度和机械性能，焊丝材料更要有一定的含碳量和较高的合金含量。

本实施例中采用80Kg级高锰中硅φ1.6mm实芯焊丝(要求焊丝表面镀铜，不允许生锈受潮)。

c、焊接的坡口设计：根据Q690高强度钢板，在液压支架上的部位和结构，质量要求，材质特点和气体保护焊焊接工艺特点，综合考虑后进行设计，采用单面V型坡口和T型对接；

d、坡口的加工：坡口的加工，深度和宽度要比图纸要求的大于或等于0至2个毫米。可以用机械方法和热切割方法进行，机械加工方法，即刨坡口角度，刨后要去油污，热切割后要去熔渣，去氧化皮并打磨光滑。

(2)定位焊

a、结构件的定位焊前，应进行预热。定位焊缝高度为6-8mm，长为40mm-60mm，间隔为300mm左右。当焊缝长度小于300mm时，单侧定位焊缝不得少于两处；

b、定位焊缝出现裂纹时，必须清除，重新定位焊缝；

c、为防止工件变形，允许加支撑焊接，但焊后必须磨平。

d、焊道及焊道边缘必须清理干净，不允许有油、锈水、渣等物。焊道两侧边缘修磨露出金属光泽，单侧不得小于25mm。

e、因为Q690板材焊后不允许用机械和火焰矫正，所以构件在点组时应尽可能采用反变形法和加支撑焊接。

f、MAG焊：是为确保结构件焊接质量和减小结构件的焊接变形，采用的焊接方法，也称多层多道焊接。当焊角高度大于10mm和焊接坡口深度大于12mm时应采用多层多道压焊的焊接方法。焊角K＝10mm-14mm，焊二层3道即可；焊角K＝16mm，焊二层4道即可；焊角K＝18mm，焊三层7道；焊角K≥20mm，焊四层10道。保护气体为80％Ar+20％CO₂的混合气。

g、引收弧位置：为了保证焊缝的焊接质量，始焊、终焊处最易产生焊接缺陷，如焊瘤、弧坑及焊接裂纹，故采用指定的引、收弧位置，不采用与母材同种材料的板做引、收弧板。应力集中处不允许引弧和收弧。

(3)焊接工艺

a、按图纸尺寸点组后把施焊部位四周适当加撑焊固，转走进行预热。

b、焊缝边缘与母材结合线必须融合良好，光滑过度，不允许出现未熔合、裂纹、咬边等焊接缺陷。焊接缺陷应控制在合理的公差范围。

c、焊接时注意防风，每遍每道施焊前用压缩空气吹除灰尘及氧化渣皮，并清理焊缝表面油污，以减少气孔，消除边缘熔合不良现象。

d、个焊工的焊接设备要精细保养，经常检查气路是否有漏气或其他故障，焊丝输送与导电装置及易损件是否完好，从焊接设备上保证少出现气孔及其它焊接缺陷。

e、各焊工严格焊后自检，检查出焊后缺陷，各焊工必须立即处理合格。杜绝出现漏焊及不合格焊缝。

f、焊工在焊接过程中，如果层间温度低于120℃应重新加热。

g、加强焊接检验制度，第一遍打底焊用小电流焊接(焊接电流在320-340A之间，焊接电压在30-34V之间)以减少母材在焊缝中的金属比例，焊角高度在6mm-8mm之间。

h、第一遍焊后经检验合格后方可进行第二遍焊接。第二遍焊道焊好后也必须经检验合格后进行第三、四焊道的焊接，正常的焊接电流在340-360A之间，焊接电压在34-36V之间，构件表面的飞溅、毛刺及焊瘤必须打磨清理干净，方可转入下道工序。

i、各层焊缝焊接工艺顺序必须遵守：“先焊横向焊缝，再焊纵向焊缝，最后焊垂直角焊缝”的原则。

g、焊接质量方面：

①、焊缝宽度B≤20mm时，B可以+1.5；

②、焊缝宽度20mm<B≤30mm时，B可以+2.5；

③、焊缝宽度B>30mm时，B可以+3.0；

④、焊缝余高≤1+0.1B；

⑤、焊缝凹度：对要求焊平的焊缝可以凹入0.5mm，其余不许，其它焊缝质量方面则不允许有裂纹、夹渣、弧坑、焊接间断和未融合等焊接缺陷。

j、焊后采用整体消除内应力热处理，消除焊接中产生的变形和应力，保证Q690高强度钢材料的组织形态和焊接焊缝强度，严格控制退火炉温度在600-650℃。保温3-4小时，出炉空冷，用以消除焊接应力，提高结构件的尺寸和稳定性。增强抗应力腐蚀，改善接头组织及力学性能，提高结构件长期使用的质量稳定性和工作安全性。

所述新的柱窝板与新的球头采用Q690e高强度焊接结构钢制成，其中Q代表屈服强度，690代表屈服强度值，Q690e钢板后面带有不同的等级表示Q690的冲击温度，e级钢板的冲击为﹣40℃；具体加工工艺如下：

1)板材下料

为确保尺寸的准确性以及后续加工余量的控制，板材下料用数控等离子自动下料及编程切割，毛坯料切口整齐、变形量小，后续加工方便。

2)清渣、打磨

用角磨机等工具去除打磨切割件上的割渣、割瘤，切割件达到光滑平整的效果，为后续搬运机车削、铣削定位做准备。

3)粗加工

球头由于与元柱窝板球窝配合，球面加工精度要求比较高，故采用数控车床编程加工进行粗车。柱窝板由于外形尺寸所限，选用数控铣床进行铣削粗加工。

4)热处理

Q690e钢板的综合力学性能与调质热处理工艺参数有着重要的关系。随着淬火温度的升高，试验钢的强度升高，韧性下降；随着回火温度的升高，试验钢强度下降，而韧性明显上升。最终确定采用930℃淬火(保温10min)+650℃回火(保温40min)的调质热处理工艺最为合适，试验钢的综合力学性能达到最佳匹配，均高于国标要求。

淬火温度对试验钢的影响主要是通过奥氏体化程度和奥氏体晶粒尺寸的大小来分析；回火温度对试验钢的影响主要是通过板条晶界消失与否和碳化物聚集长大的程度来分析。Nb、Ti等合金元素析出，形成细小碳氮化物作为第二相质点对细化组织晶粒、提高回火稳定性、保证试验钢的强度等有一定的促进作用。

5)精加工

柱窝板及球头经热处理后按照图纸尺寸进行精加工，配合面粗糙度达到6.8，破口均右机械加工完成。

加固改造后的支架在井下连续运行效果显著，没有出现再次开裂、变形、下沉等情况。

Claims (4)

1.一种液压支架底座柱窝的加固改造方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、清除液压支架底座柱窝底部的煤渣，检查柱窝损坏形式及损坏程度；

b、对开裂的柱窝板开V形坡口，用多层多道焊接方式进行裂缝修补，焊前预热、焊后保温；

c、对下沉的柱窝板采用T型焊接方式进行焊接复位；

d、在修复后的柱窝板球窝处加补新的球头，填充柱窝板受力缺陷处，要求球头平面与柱窝上表面持平，焊接时开V型坡口，拉临时筋焊接，焊前预热、焊后保温，焊接完后去除临时筋并将焊接处打磨光滑；

e、在修复好的柱窝板上加补一块新的柱窝板，四周开破口焊接，焊前预热、焊后保温，即可完成液压支架底座柱窝的加固改造。

2.根据权利要求1所述的一种液压支架底座柱窝的加固改造方法，其特征在于：所述焊接过程中采用80Kg级高锰中硅φ1.6mm的实芯焊丝。

3.根据权利要求1所述的一种液压支架底座柱窝的加固改造方法，其特征在于：所述焊接过程焊前的预热温度150-200℃。

4.根据权利要求1所述的一种液压支架底座柱窝的加固改造方法，其特征在于：所述新的柱窝板与新的球头采用Q690e高强度焊接结构钢制成。