中部槽堆焊修复技术
综采中部槽耐磨修复技术的研究
综采中部槽耐磨修复技术的研究摘要：在煤矿开采过程中，刮板输送机和转运机是必不可少的综采设备。
然而，煤矿的工作条件很差，会受到挤压、冲击、拉伸、摩擦等各种力的影响。
中间槽是主要承重构件，常使各种力超载，造成过早的磨损，影响煤矿的综采效率。
中间沟是综采设备中最易磨损和报废的部件之一。
传统中间坡口修复焊接工艺由于热影响范围大，会影响基体材料的力学性能和微观组织，修复质量不稳定，效率低。
近年来，激光熔覆技术虽然具有修复效率高、质量稳定等优点，但由于设备成本高，其广泛应用受到限制。
关键词：中部槽；数控等离子技术；耐磨；修复通过对煤矿用刮板输送机及转载机槽体类的构成、材料、失效的原因进行分析，从工艺、修复质量、成本等方面对比了中部槽补焊修复、激光熔覆修复、等离子熔覆修复。
1 耐磨处理由于链条、刮板及煤流的作用，中部槽磨损很快，主要表现在中板及槽帮的磨损，以及采煤机沿中部槽移动所造成的槽帮上部的磨损。
采煤机前进而向煤壁方向移动产生的水平方向弯曲，以及底板不平产生的上下弯曲，均加重了槽帮和中板边缘处的磨损。
从摩擦学系统的角度，将中部槽的磨损失效过程看做摩擦能量的相互转化过程。
工作过程中，刮板、链与中部槽产生摩擦，能量损失分为表层和亚表层变形能量、内能的变化形成的热量和表面能的增加，各部分所占比重与井下工况条件和磨损类型 (磨料磨损、黏着磨损和腐蚀磨损) 有关。
刮板在中板的链道位置，特别是两节槽的结合处磨损最快，是中部槽报废的主要原因。
目前，提高中部槽耐磨性的相应措施有以下几种。
(1) 采用高强度耐磨钢。
研究表明，高锰钢的强度和耐磨性等综合性能较好。
(2) 在链道处按一定花样堆焊耐磨和耐蚀合金，使刮板和链条在焊缝上滑动，脱离与中板母体的直接接触。
(3) 在链道处采用深层渗硼处理，不但提高了表面强度和硬度，而且具有良好的红硬性和较好的耐蚀性能。
(4) 应用新型材料。
对轻型刮板输送机，采用MC 尼龙中部槽；重型刮板输送机，采用钢塑复合的方法，用超高分子量聚乙烯作为衬里，提高大型机的耐磨性，延长使用寿命，同时降低摩擦系数。
煤矿刮板机中部槽修复方案探讨
26研究与探索Research and Exploration ·生产与管理中国设备工程 2019.09（上）1 概述刮板输送机是综采工作面的主要运输设备，以刮板链为牵引构件、以中部槽为支撑机构。
刮板机是采煤机的行走轨道，不仅要承受采煤机的运行负荷，还要满足液压支架的纵向力和侧向力，同时还会受到岩石、大块煤卡死在中部槽时的挤压力、冲击力等。
因此，对中部槽的可靠性提出了很高的要求。
在很多煤矿生产过程中，中部槽的主要失效形式为磨损，严重时会出现链道磨穿、磨损变形甚至断裂等情况，影响设备运行及企业生产。
2 修复工艺中部槽磨损之后的修复工艺比较多，现就常用的3种工艺方案，即堆焊、等离子熔覆和更换中底板作简单介绍，并结合蒋庄矿前期在设备维修中积累的相关经验做对比探讨。
2.1 堆焊堆焊是采用焊接手段进行金属表面改性的一种方法，即根据实际需要在零件上堆焊一层或者几层所需性能的材料。
堆焊再制造技术的优点是设备简单、操作灵活、结合强度高、适合现场处理。
缺点是焊缝表面成形不均匀、对母材的稀释率较高、生产效率低。
中国矿业大学开发了KD 系列中部槽专用耐磨堆焊焊条，以低碳钢为焊心、药皮渗合金的焊条，靠B 与Fe 生成大量高硬度硼化物来提高堆焊层的耐磨性。
结果表明，当堆焊层稀释率达到50%时，耐磨性依旧很高。
结合蒋庄矿机厂使用的工艺，目前现场使用506或507焊条，或用D212型焊丝进行堆焊，表面会存在熔渣，需要对保护渣进行清理，导致焊接效率比较低。
今后计划使用无渣药芯焊丝，直径1.6mm，堆焊后硬度HB530以上即可满足使用。
中部槽中板采用花纹焊道堆焊耐磨层，堆焊花纹的类型有矩形、条形、两侧煤矿刮板机中部槽修复方案探讨齐卫东1，殷宪波1，万召田1，张柳1，高桂营1，岳宏霖2（1.山东能源集团枣矿集团蒋庄煤矿，山东 枣庄 277519；2.天津中矿新材料科技有限公司，天津 300350）摘要：刮板输送机是煤炭开采系统的关键设备，其部件中部槽的耐磨可靠性对保障设备开机率和安全生产非常重要。
刮板运输机中部槽焊接工艺研究
表 2 ZG30MnSiMo 化学成分
元素
C
Si
Mn
Mo
· 125 ·
2 焊接材料性能 焊接材料的选择取决于焊接接头的机械性能要求。对 于 HARDOX450 和 ZG30MnSiMo 异种材料焊接，随着焊缝 力学强度的提高，塑性和韧性降低，若仍采取等强度匹配 原则，焊缝的韧性将继续下降，可能会导致发生低应力脆 性断裂。因此，在槽帮耐磨铸钢和耐磨中板焊接时，应采用 等韧性原则，形成焊缝韧性不低于母材的低组配焊接接 头，只要焊缝强度不低于母材的 87豫，就能保证焊接接头 与基体材料强度一致。我们根据低强匹配原则，选用满足 GB/T8110，强度等级是 700MPa 级的 ER69-G（椎1.2）焊丝， 该焊丝化学成分及机械性能见表 3、表 4。 由表 3 可以看出，ER69-G 焊丝含有足够的 Ni 和 Mo， 韧性好，抗冷、热裂能力强。因此，该焊丝的选择既符合焊 接接头强度匹配的原则，又满足工艺性能的要求。 3 混合气体保护焊特点 混合气体保护焊采用在惰性气体中加入一定量的活 性气体，形成的临界电流小于纯 CO2 气体保护焊，电弧稳 定、飞溅小，有利于融合和焊缝成型，且能获得稳定的焊接 工艺性能和良好的焊接接头，因此，混合气体保护焊的力 学性能优于纯 CO2 气体保护焊，我们采用的混合气体的比 例为 Ar80%+CO220%。 4 中部槽组对过程 将挡板槽帮、铲板槽帮、中板按指定位置放置在在组 对工装上，通过组对工装调整中板和两侧槽帮的相对位 置，保证中板与槽帮对接处间隙均匀且臆2mm，找正对角 线，保证图纸尺寸后，在槽帮两端头各焊 2 个拉筋，对中板 和槽帮进行预热点固，预热温度控制在 120-150益范围 内，点固合适后，进行定位焊，定位焊位置应距离两端头约 300mm，单侧定位焊 4 处左右，焊缝高度为 4-6mm，长度 50mm 左右，定位焊焊道内不得出现裂纹，在中部槽端头 设置引弧板和息弧板。 5 焊接过程控制 5.1 焊前准备 焊接前，应对所有焊接部位进行抛光，打磨去除氧化 皮，焊缝及焊缝边缘必须清理干净，不允许有油污、铁锈、 水、焊渣等焊接污染物，清理焊缝边缘单侧不得小于 10mm，焊接处露出金属光泽。 5.2 预热温度确定 预热温度、板厚、工作环境温度和焊接线能量等直接 影响焊接后的冷却过程。中部槽 HARDOX450 耐磨钢板和 ZG30MnSiMo 的异种合金钢焊接，焊接接头处采用 K 形坡
刮板输送机中部槽等离子熔覆合金涂层技术模板
刮板输送机中部槽等离子堆焊合金涂层技术( 上海多木实业有限公司)摘要: 阐述了中部槽在刮板输送机的地位及中部槽磨损情况, 提出了一种能使中部槽循环利用永不磨损的技术, 并对该技术的理念以及实际应用情况进行了分析。
实践证明该技术能满足不同层次耐磨工况的需要。
AbrasionRCollegeofMaterialsScienceandEngineering, ShanghaiMulti-woodElectricalandMechanicalTechnologyCo.,Lt,|2．shanghaiduomuBranch。
StateAdministrationforEntry—exitInspectionandQuarantineofShandong, Qing~266001, China; 3．shanghaiduomu＆SteelGroupCompany, duomu266043, China)Abstract: Theoostionofmiddletroughinscraperconveyerandtheabrationofmiddletroug hwereanalyzed．Referstoanewtechnologyofpermanentlywearablemiddletr oughandanalyzedtheideaandthepracticalaD．plicationofthetechnology．T hepracticeandexperienceshowthatthetechnologyCansatisfythedifferentleve lsofweal"一resistantmining．Keywords: middletrough; plasmabeamcladdingtechnology; abrasionresistant1前言刮板输送机是煤炭生产的主要设备, 它的使用效能决定了煤炭生产效率。
无气自保焊应用于中部槽再制造的研究
无气自保焊应用于中部槽再制造的研究作者：马波刘媛张桂芬来源：《山东工业技术》2018年第17期摘要：本文主要对无气自保焊应用于中部槽再制造进行了介绍研究，试验分析了堆焊耐磨板材的化学成分及硬度，模拟中部槽磨损对比了耐磨性能，应用无气自保焊对中部槽进行了再制造修复。
实践证明无气自保焊可以有效提高中部槽的耐磨性能，增加了使用寿命，应用于中部槽的再制造有较好的前景。
关键词：无气自保焊；中部槽；再制造DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2018.17.001中国煤炭储量约1145亿吨，位居世界第三，同时也是世界最大的煤炭生产国。
煤炭行业在我国各行各业乃至整个国民经济中有着举足轻重的地位。
刮板运输机是煤炭开采尤为重要的设备，其中中部槽是用量最大，最易磨损的设备。
资料显示，我国每年由于磨损报废的中部槽约有40万节，消耗钢材高达4.8万吨，价值约1.7亿元，因设备损坏停产造成的损失更是达数亿元。
[1]因此刮板机中部槽的再制造就显得尤为迫切需要。
本文主要针对利用无气自保焊应用于中部槽再制造进行研究。
1 无气自保焊简介无气自保焊是利用自保护药芯焊丝在不需要额外施加保护气体的情况下实现堆焊的一种技术。
无气自保焊原理如图1所示：药芯焊丝在充分燃烧分解后产生气体和熔渣覆盖在焊缝金属以及熔池上形成保护。
无气自保焊具有以下优点：（1）自保护药芯焊丝是将化学试剂和合金粉末封装在金属表皮内，在使用时可自身产生保护气体和熔渣保护，不需额外施加保护气体[2]。
（2）无气自保焊使用直流焊机，可以在恒压下施焊，具有较好的电弧稳定性。
（3）无气自保焊可以实现自动化焊接、半自动化焊接、手动焊接自由选择，且具有连续性焊接特点，堆焊效率高。
（4）无气自保焊可以实现不间断送丝，从起弧开始可以一次成型且外观较好，堆焊质量较高。
2 堆焊耐磨性能试验及分析选取2.8mm药芯焊丝在Q235基础板材上堆焊得到试验板材，与中部槽旧板同时取材对化学成分和硬度进行测试试验。
刮板机中部槽修复技术探讨
刮板机中部槽修复技术分析近年来,我国对煤炭的开采力度越来越大，刮板输送机逐渐向长距离、大运量、高效率以及长寿命的方向发展,这就对刮板机中部槽焊条修复的技术提出了更高的要求。
比如,中部槽的耐磨性就是亟需解决的一个问题。
鉴于此,我们必须采取一些措施解决中部槽的耐磨问题,使刮板输送机更好地为煤矿工作服务。
1 刮板输送机中部槽耐磨发展现状固本科技认为，在实际生产中,中部槽会与物料、链条以及刮板等发生摩擦,最终出现磨损甚至断裂问题。
有关调查数据显示,在刮板输送机使用中,我们每年被损坏的中部槽数量高达30万节[1],给我国煤矿开采造成了严重的经济损失。
针对这个问题,国内外提出了一些解决措施。
比如,为了增强中部槽的耐磨性能,延长它的使用寿命,国外使用高合金钢材料来制作刮板输送机的中部槽,同时把中板进行加厚处理,这种方法可以达到一定的效果,但是,它在很大程度上增加了中部槽的造价成本。
而我国主要是使用16Mn钢,并采用堆焊工艺在中板上焊接一个耐磨的金属层,从而达到抗磨效果。
但是,在运用中,那些高硬度的堆焊层会导致刮板输送机出现不均匀磨损问题,并且当磨损到一定程度后,刮板会出现一个沟槽,这样一来,刮板底面中的很多部分都会在中板上进行滑动,从而导致中板的端头被磨损掉,最终使中部槽损坏无法工作。
由此可见,传统的堆焊技术并不能很好地解决中部槽使用年限问题。
这里,我们就使用堆焊耐磨花纹技术对其进行处理对其进行处理,并分析了它的应用效果。
2 刮板输送机中部槽的耐磨堆焊技术和工艺2.1 堆焊焊条的选择在中部槽使用的过程中,它要承受摩擦、腐蚀、振动、冲击以及弯曲等各种作用,因此,选择合适的堆焊焊条材料是提高其耐磨性的关键。
一般来说,我国主要使用的耐磨堆焊材料是高锰钢,这种材料不仅强度高,而且耐磨性能好;KTD-032类型的焊条[2]堆焊效果也很好。
实践中,我们使用的是固本科技KB999耐磨焊丝,CO2气体保护焊接方法,这种焊接方法不仅操作简单,焊接成本较低,而且焊后变形小,焊缝抗裂性能高,飞溅也较小,成型后也非常美观,大大提高了刮板输送机中部槽的耐磨性。
锅炉腐蚀缺陷堆焊修补施工工艺标准
锅炉腐蚀缺陷堆焊修补施工工艺标准锅炉腐蚀缺陷堆焊修补施工工艺标准1适用范围本工艺标准适用于锅炉锅筒、封头、平板、炉胆及管道腐蚀缺陷采用手工焊条电弧焊、手工钨极氩弧焊堆焊修补施工。
2 施工准备2.1 技术准备2.1.1 施工技术资料设计资料（锅炉制造安装设计图纸、设计说明及技术规定等）。
2.1.2执行的规程、标准、规范2.1.2.1《蒸汽锅炉安全技术监察规程》劳动部发[1996]276号（以下简称蒸规）2.1.2.2《热水锅炉安全技术监察规程》劳锅字[1997]74号；（以下简称水规）2.1.2.3《电力建设施工及验收技术规范》锅炉机组篇DL/T50472.1.2.4《电力建设施工及验收技术规范》火力发电厂焊接技术规程DL/T8692.1.2.5《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ462.1.2.6《锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则》国质检[2002]109号2.1.2.7《锅炉安装监督检验规则》TSGG7001-20042.1.2.8《锅炉定期检验规则》质技监局锅发[1999]202号2.1.3锅炉腐蚀缺陷堆焊修补施工方案应按设计技术要求和现场实际情况由专业技术工程师负责编写。
2.2作业人员2.3.1焊接所使用的焊条、焊丝应符合国家现行材料标准的规定。
焊条符合GB5117《碳钢焊条》和GB5118《低合金钢焊条》的规定，焊丝应符合GB1300的规定。
2.3.2焊接材料入库时，应核查其质量证明书，同时检查包装状况，不得有破损、受潮、349锈蚀等现象。
2.3.3手工钨极氩弧焊所用的氩气应符合国家现行的标准《氩气》GB4842的规定，且纯度不应低于99.96%.2.3.4 焊接材料应按《焊条质量管理规程》JB3223的规定建立保管、烘干、发放回收制度。
2.3.5 焊材库应具备防潮、通风、保暖性能，并设温、湿度计实施监控。
室内温度应在5℃以上，相对湿度不超过60％。
2.3.6 焊材烘烤设专职烘烤管理员，焊接材料在烘烤及保温时应严格按要求执行。
智慧复合堆焊修复法工艺简介
智慧复合堆焊修复法工艺简介
智慧复合堆焊修复法工艺，是采用3+3（三种焊条+三个焊接层）的焊接工艺对耐磨件进行堆焊修复，使耐磨工件恢复其原有的使用功能的焊接工艺，即三种不同的焊条分别焊接，形成三个相辅相成的焊接层（基底层、过渡层和耐磨层）。
该修复法可用于电铲斗齿齿尖、采掘设备截齿、破碎机齿尖及运输机等设备部件的堆焊修复，能够提高设备的使用寿命。
下面是各焊接层的详细焊接工艺及参数（以破碎机齿尖的堆焊修复为例）：
第一层基底层的焊接工艺：采用直流反接法，使用焊条为φ3.2mm - THA507，焊前经150℃烘干1小时，焊接电流为85～ 90A（根据焊接位置的不同具体调节），采用画圈式焊法，焊接层厚度在5～7mm，层间温度控制在150度左右，层间注意清渣。
第二层过渡层的焊接工艺：采用直流反接法，使用焊条为φ4.0mm- E5015，焊前经250℃烘干2小时，焊接电流为130～150A（根据焊接位置的不同具体调节），采用画圈式焊法，焊接层厚度根据破碎机齿尖的磨损程度来定，该层焊接厚度下不保底上不封顶没有严格要求，但必须焊到齿尖的标准高度，层间温度也不必太苛求，该焊条的温度敏感性比较稳定，层间必须严格清渣。
第三层耐磨层的焊接工艺：该层是整个焊接工艺中的最后一层，同样采用直流反接法，使用德国VAUTID -100P-φ4.0mm焊条，该焊条的主要工艺特点为焊接线能量小，焊接硬度极高的高锰、高铬焊条。
焊条焊接前经250℃烘干1小时，焊接电流为110～120A（根据焊接位置的不同具体调节），严格控制层间温度越高越好，焊接层厚度在6～7mm，层间无需清渣，焊后立即进行水淬处理，细化晶粒，加强其强度和硬度，主要是加强硬度，使之更耐磨。
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中部槽堆焊修复技术
由于受工作条件的限制，刮板输送机中部槽使用中要承受拉、压、弯曲、冲击、摩擦和腐蚀等多种作用，所以局部磨损非常严重，造成中部槽中板过早失效，不能保证正常生产要求。
出于降耗提效及提高中部槽使用寿命的目的，生产实际中多采用堆焊技术方法对中部槽进行修复利用。
本文研究分析刮板输送机中部槽堆焊修复技术产品的的质量特性，对于提高堆焊技术的经济技术效果、延长中部槽使用寿命、促进实现安全生产以及矿井高产高效等都具有重要意义。
一、中部槽的结构及工况特点
目前国内所使用的中部槽在结构上多采用整体铸造铲板槽帮、挡板槽帮与K360超级耐磨钢中板及底板组焊而成。
由于受复杂、交变应力作用，往往损坏最严重、损坏数量最多。
（1）沿双边链滑道处A处磨出凹坑，铲板槽帮与挡板槽帮1、4，同时出现严重磨损，这主要是刮板运动过程中的摩擦磨损；
（2）中板磨透，有的甚至完全磨掉（图1中B处阴影部分）。
运输煤炭等造成的磨损，尤其工作面煤层存在夹矸断层或硬过断层、中板上面运送的是白砂岩（f=9以上）时将更加严重；
（3）封底板3严重变形，部分开焊。
当采煤机截煤时卧底量不够、煤或岩底留得高时，由于推移阻力过大，加之中板因磨损而厚度减小、刚性降低，封底板变形会更严重。
图1中部槽损坏情况示意图
二、中部槽中板的磨损机理
刮板输送机的运输方式是物料和刮板链都在中部槽内滑行，当刮板和链条在中板上滑动时，煤和矸石便成为磨料，对中板造成磨损。
在运输的过程中，刮板链和煤（或矸石、岩石）块与中部槽中板发生剧烈磨损，导致中部槽、甚至刮板输送机失效。
其失效形式是由于刮板圆环链与中板之间存在着煤块、煤矸石等磨料，除受圆环链的磨料磨损外，还受到黏着磨损，这种磨损形式为金属-金属间摩擦磨损，还有在腐蚀介质下的腐蚀磨损。
显然，中部槽失效，其中板起着关键作用。
中板因磨损而厚度减小直接造成：
（1）刮板链条运动轨道降低，刮板对中板、铲板槽帮及挡板槽帮摩擦力增大，磨损加剧；（2）中部槽整体刚度降低而易产生变形。
三、中部槽的堆焊修复
堆焊技术是表面工程技术的一种，是金属晶内结合的一种熔化焊接方法。
它与一般焊接不同，不是为了连接零件，而是用焊接的方法，在零件的表面堆覆一层具有一定性能材料的工艺过程，可用于修复零件或增加其耐磨、耐热、耐腐蚀方面的性能。
目前采用的堆焊修复方法主要是选用KB988耐磨焊丝对中部槽磨损部位进行耐磨处理。
1、KB988耐磨焊丝
KB988耐磨焊丝，该焊丝为高铬型耐磨焊丝，添加碳化钨合金。
高铬铸铁型堆焊材料的价格，接近碳化钨堆焊材料的效果。
抗裂纹能力强，焊接时钢板不需预热，堆焊工艺简单，飞溅小，脱渣好，焊缝成型美观，适合大面积堆焊。
KB988耐磨焊丝堆焊金属硬度为60~65 HRC，具有足够的耐磨性。
2、中部槽堆焊花纹图案及尺寸的确定
在中板上堆焊的花纹图案及尺寸主要考虑以下几个因素：保证刮板均匀磨损，防止和减小堆焊对中部槽产生变形及降低堆焊成本等。
经过各种堆焊花纹图案对比，最后选择了交叉人字形图案。
该图案焊道排列整齐，对刮板磨损均匀，焊道之间不连接，很大程度上减小了中部槽的变形程度，焊道的距离可以根据中部槽磨损情况适当地调整。
中部槽上焊道的长度100mm，间隔100mm，焊道宽度为(10±2)mm，堆焊层厚度为1.5～2mm。
3、堆焊工艺
（1）堆焊前先除去中板表面油漆和锈污。
（2）用预先按设计花样尺寸制作的样板在中板表面划线。
（3）用金属圆管在槽帮钢上口，距两端各1/4长度方向将槽帮钢横向撑开3~5mm。
（4）中部槽一次对好5节左右施焊。
先焊靠近槽帮钢一侧同一方向焊道，然后从头开始焊靠近另一侧槽帮钢同一方向焊道，相互交替直到焊完全部焊道，不得无顺序平推堆焊。
（5）中板焊完之后，在槽帮钢进出口上下沿加焊一道断续横向焊道。
（6）待中板冷却之后，打掉撑管，堆焊完成。
按上述工艺堆焊的中部槽、槽帮钢上下沿口变形不超过3mm，不影响井下安装使用。
4结语
对于已发生磨损的中部槽进行及时修复，会有效延长机器的使用寿命，减少更换新设备等造成的浪费，可在最大程度上降耗提效。