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大型金屬焊接結(jié)構(gòu)-箱形井架焊接工藝與失效分析的論文
摘 要：時(shí)代在進(jìn)步，社會(huì)在發(fā)展，隨著時(shí)代的進(jìn)步，國(guó)內(nèi)的煤礦建設(shè)行業(yè)發(fā)展迅速，目前國(guó)內(nèi)煤礦建筑結(jié)構(gòu)最為常見的便是箱形井架焊接結(jié)構(gòu)，其實(shí)目前現(xiàn)代化煤礦的標(biāo)志性建筑結(jié)構(gòu)，是國(guó)內(nèi)大受好評(píng)的金屬焊接結(jié)構(gòu)。但是箱形井架結(jié)構(gòu)在焊接的時(shí)候有可能會(huì)出現(xiàn)焊接失效的情況，這對(duì)于煤礦建筑的安全性影響巨大，只有對(duì)箱形井架結(jié)構(gòu)的焊接工藝和失效原因進(jìn)行深入的分析，才能夠提出針對(duì)性的處理方法。
關(guān)鍵詞：大型金屬焊接結(jié)構(gòu)；箱形井架；焊接工藝與失效；分析
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.22.022
箱形井架是一種我國(guó)在上世紀(jì)九十年代初由外國(guó)引進(jìn)到國(guó)內(nèi)的一種大型金屬焊接結(jié)構(gòu)，由于其相比于我國(guó)較為傳統(tǒng)的焊接結(jié)構(gòu)有著具有許多良好的優(yōu)勢(shì)，一經(jīng)引進(jìn)便被國(guó)內(nèi)許多的煤礦建設(shè)企業(yè)的設(shè)計(jì)人員和決策人員表示贊賞，并且快速將其深入研究透徹，而后根據(jù)我國(guó)的實(shí)際情況來進(jìn)行略微的調(diào)整，最后便被大范圍地投入使用，即使到了現(xiàn)在，箱形井架的焊接結(jié)構(gòu)也依然是現(xiàn)代化煤礦的標(biāo)志性建筑結(jié)構(gòu)。但是這種金屬焊接結(jié)構(gòu)雖說已經(jīng)投入使用了挺長(zhǎng)一段時(shí)間，但是金屬焊接的失效問題仍然時(shí)有發(fā)生，并且由于金屬焊接失效而造成的災(zāi)難性事故也不在少數(shù)，金屬焊接失效問題一直以來都是煤礦建設(shè)企業(yè)最為重視的問題，必須對(duì)金屬焊接失效的原因進(jìn)行深入的分析，找到相應(yīng)的處理方案，才能夠保證箱形井架焊接工藝對(duì)煤礦建設(shè)企業(yè)帶來的正面作用。
1 導(dǎo)致箱形井架失效的原因和影響因素
要想避免和預(yù)防箱形井架由于焊接失效或是制作工藝方面的原因而造成嚴(yán)重的災(zāi)難性事故，就必須要先對(duì)造成箱形井架失效的原因以及影響因素進(jìn)行深入的分析，而后再提出相應(yīng)的基礎(chǔ)措施。
根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，筆者發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致箱形井架失效的影響因素大致分為三種，分別是金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、金屬材料的選擇以及制造和安裝的工藝與質(zhì)量水平。 而在這三種影響因素當(dāng)中，金屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和焊接是最常出現(xiàn)，同時(shí)也是最為重要的影響因素，導(dǎo)致箱形井架結(jié)構(gòu)失效的問題大多都與金屬結(jié)構(gòu)焊接的特殊熱加工工藝息息相關(guān)。
在制作工藝方面會(huì)造成箱形井架失效的主要原因之一便是裂紋。而裂紋則又細(xì)分為三種類型，其一是指在金屬材料當(dāng)中有某一個(gè)部分存在缺陷以及裂紋，其二是指在箱形井架結(jié)構(gòu)的焊接過程當(dāng)中出現(xiàn)的焊接裂紋或其他焊接缺陷，其三則是指箱形井架在天輪長(zhǎng)期受到升降罐籠的循環(huán)，因?yàn)榻蛔冚d荷的作用導(dǎo)致箱形井架的焊接縫隙被不斷拉伸和壓縮，從而出現(xiàn)了疲勞裂紋和應(yīng)力腐蝕裂紋。
而導(dǎo)致箱形井架失效的原因則大致可以分為兩種，其一是由于焊接裂紋以及其他的焊接缺陷而導(dǎo)致箱形井架結(jié)構(gòu)焊接失效；而其二則是由于金屬材料經(jīng)受到反復(fù)的焊接熱循環(huán)和由于焊接應(yīng)力而出現(xiàn)焊接變形，從而導(dǎo)致金屬材料的材質(zhì)性能驟降，并且與產(chǎn)品的尺寸出現(xiàn)了偏差，以至于產(chǎn)品的質(zhì)量十分不理想。以上兩種情況都很可能會(huì)導(dǎo)致箱形井架結(jié)構(gòu)焊接失效，最終甚至?xí)馂?zāi)難性事故的發(fā)生。
2 相應(yīng)的技術(shù)措施
2.1 遵守國(guó)家現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)
首先，箱形井架的焊接必須要遵守國(guó)家現(xiàn)行的《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中的標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行設(shè)計(jì)，并且按照相關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)合理選擇金屬材料，最好是以韌性高的為優(yōu)先選擇，這樣便能夠確保箱形井架在建設(shè)完成后有著較高的脆斷抗性。并且焊接縫隙的布置必須具備較高的合理性，切忌焊縫過密或是使用十字焊縫，這些都可能導(dǎo)致焊縫之間的距離布置存在問題。而且在厚度以及截面出現(xiàn)變化的部分需要盡量使用圓滑過渡，切忌出現(xiàn)大量的拐角和死角這類應(yīng)力容易集中的部分，同時(shí)還要注意不可在箱形井架的主焊縫和高應(yīng)力部分焊接其他的附件，這對(duì)于箱形井架的結(jié)構(gòu)十分不利。還需要注意的是，在進(jìn)行強(qiáng)度核算的時(shí)候需要保證箱形井架的安全系數(shù)是過關(guān)的，并且最好使用應(yīng)力集中最小的對(duì)接接頭，確保母材和焊縫之間的過渡足夠平緩。
2.2 制作工藝的質(zhì)量水平
在箱形井架的制作工藝方面，最需要注意的是材料的質(zhì)量，只有符合圖紙和設(shè)計(jì)要求的材料才能夠保障箱形井架的質(zhì)量水平，并且必須有嚴(yán)格的施工工藝規(guī)范，制定詳細(xì)的焊接工藝要求，確保焊接材料和母材有著較高的匹配程度，并且在焊接完成后要進(jìn)行焊接工藝評(píng)定。其中最需要嚴(yán)格把控的便是材料以及焊材的代用制度，必須要確保有著較高的可焊性，否則一旦出現(xiàn)焊接缺陷，便會(huì)直接影響到箱形井架的質(zhì)量，甚至可能會(huì)造成嚴(yán)重的災(zāi)難性事故。除此之外還需要注意焊接方法以及工藝參數(shù)的合理性，嚴(yán)格按照流程來進(jìn)行裝配焊接工作，確保接頭形式的合理性，這樣便能夠有效減少焊接殘留下來的應(yīng)力。
3 結(jié)語
綜合上文所述，根據(jù)上文對(duì)箱形井架焊接失效的原因分析，我們可以看出，箱形井架焊接失效大多都是因?yàn)樵诓牧喜馁|(zhì)的選擇方面、設(shè)計(jì)方面以及焊接工藝方面沒有按照國(guó)家現(xiàn)行的相應(yīng)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)以及準(zhǔn)則來進(jìn)行，從而導(dǎo)致箱形井架結(jié)構(gòu)的焊接失效，引起重大的災(zāi)難性事故，直接危及到企業(yè)的發(fā)展，甚至危害到社會(huì)群眾的人身安全以及財(cái)產(chǎn)安全。所以對(duì)于煤礦建設(shè)企業(yè)來說，遵守國(guó)家相關(guān)的法律法規(guī)以及規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)是極為重要的，只有這樣，才能夠切實(shí)的提高箱形井架的焊接強(qiáng)度，不斷的增加箱形井架的壽命周期，最大程度的保障箱形井架的豎立足夠具有安全性，從而進(jìn)一步的促進(jìn)我國(guó)煤礦行業(yè)的健康的、快速的、可持續(xù)的發(fā)展。
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