低温条件下电铲斗杆用钢的断裂分析及焊修工艺研究

发布时间：2021-08-21 02:35

　　电铲是露天矿山开采的主要设备,斗杆作为电铲工作装置的关键性部件,受力复杂,并且在高寒地区矿山施工时频繁出现开裂甚至断裂的问题。在低温条件下对斗杆进行焊修工艺研究具有重要的意义,能够大幅改善焊修后的使用寿命,提高矿山经济效益。本文分析了电铲斗杆在使用过程中的受力情况及断裂原因,并主要针对斗杆材料16Mn钢同种材料之间、斗杆16Mn钢与斗齿ZG28NiCrMo钢异种材料之间进行了焊接研究。主要分析了焊接位置,填充材料,焊接环境温度及焊前热处理对接头组织和性能的影响。利用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）及能谱仪（EDS）对接头微观组织及断口形貌进行观察,利用显微硬度计、万能拉伸试验机和冲击试验机对接头进行力学性能测试。结合电铲使用环境的特殊性,着重分析了接头的低温冲击性能,研究结果表明:1)斗杆在长期受疲劳载荷的作用下出现裂纹,焊修后焊修材料及工艺不当导致焊接接头冲击性能下降,尤其是低温冲击性能,焊缝中的缺陷及低温应用环境,进一步导致焊接接头处易出现低温脆断,斗杆在使用过程中循环冲击载荷作用是导致斗杆裂纹扩展乃至断裂的主要原因。2)对16Mn钢焊接接头、16Mn钢与ZG28NiCrMo... 

【文章来源】：石家庄铁道大学河北省

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

电铲实物图

高颖峰[40]分析了 PH2800 电铲斗杆焊接修复工艺过程，并指出了焊接检修工艺的重要性。1.3.4 16Mn 低合金高强钢低温下焊接性能研究现状斗杆作为连接动臂和铲斗的关键性部件，其断裂失效后常以焊修为主。鉴于斗杆使用环境的特殊性，焊后接头的低温性能对焊后构件的使用具有重要意义。肖东明等[41]对 16Mn 钢焊缝低温韧性进行了研究，提出在淬火的基础上进行深冷处理，可以大幅度提高焊缝的低温冲击韧性。胡永琪，程君强[42]对 16Mn钢焊接工艺进行实验研究。结果表明，在不同温度条件下焊前预热可以有效提高焊接接头力学性能。郭京[43]研究了 16Mn 压力容器锻件低温性能，提出降温淬火的调质工艺以改善锻件内部组织及晶粒度从而达到提高材料低温冲击韧性。西南石油大学薛屺等[44]提出回火处理，有助于提高 16Mn 钢的冲击性能，如图 1-3 所示，马氏体开始大量减少，铁素体增加并且球状碳化物少量出现。

过程中熔池不稳定的现象给出了解决方案。王文俊等[53]采用十字接头裂纹法研究了 16Mn 钢低温条件下的焊接性能。实验结果表明，在低温下（≥-28℃）具有焊接可行性。王元清等[54]对结构钢厚板低温韧性进行了研究。结果表明，其冲击韧性随着温度降低，厚度增加以及沿板厚方向由表面到中心而降低。1.3.5 铸钢及铸钢与异种钢焊接性能研究现状推压齿条在斗杆运动过程中发挥着重要作用，裂纹也多出现在该位置。因此对齿条铸钢材料进行研究很有必要。昆明理工大学张元杰等[55]对ZG30SiMn钢与NM360钢异种钢焊接进行了研究。研究表明，铸钢侧热影响区有铁素体+魏氏组织和马氏体出现，如图 1-4 所示，并且该区域易发生脆化为焊接接头的薄弱位置。尹丽香等[56]对 B 级铸钢与淬火态 20Cr 钢接头进行了冷热裂纹敏感性分析，验证了采用 J502、J506、A302焊条以及 ER50-6 焊丝焊接的可行性。西华大学王艳[57]研究了新型抗磨钢焊接性能，并以此为基础制定了该钢与 A3 钢的焊接工艺，提出采用焊前预热和焊后热处理相结合并控制层间温度，有助于提高接头冲击性能。


本文编号：3354714