煤礦割縫設(shè)備高壓無(wú)縫鋼管連接技術(shù)的研究.pdf

1、煤礦割縫設(shè)備又稱高壓水力割縫機(jī)，是在煤礦開(kāi)采過(guò)程中利用高壓水射流技術(shù)進(jìn)行鉆孔和割縫，從而提高低滲透煤層瓦斯抽放效率的一套設(shè)備。該設(shè)備由液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、連續(xù)鋼管纏繞機(jī)構(gòu)、換向機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)、連續(xù)鋼管壓緊機(jī)構(gòu)、推進(jìn)夾緊機(jī)構(gòu)、矯直機(jī)構(gòu)以及支撐液壓系統(tǒng)組成。其中，連續(xù)鋼管纏繞機(jī)構(gòu)是針對(duì)井下巷道的有限空間和高壓鋼管的長(zhǎng)距離輸送問(wèn)題，而專門(mén)設(shè)計(jì)的將柔性鋼管纏繞在滾筒上的一套機(jī)構(gòu)，這樣既方便了連續(xù)鋼管的長(zhǎng)距離運(yùn)輸和傳送又保證了最小的巷道空間。市場(chǎng)上生產(chǎn)

2、的連續(xù)鋼管最長(zhǎng)達(dá)到10米，對(duì)于深埋藏煤層，我們就需要把鋼管連接起來(lái)。實(shí)踐證明：通過(guò)短距鋼管焊接而成的連續(xù)鋼管可以達(dá)到使用要求。
　　 長(zhǎng)距離連續(xù)鋼管纏繞在直徑為1280mm的滾筒上，經(jīng)過(guò)矯直機(jī)構(gòu)反復(fù)單向彎曲和矯直，這就要求鋼管具有較好的塑性、韌性和可焊性；連續(xù)鋼管被推進(jìn)夾緊機(jī)構(gòu)反復(fù)拉拽，這就要求其具有較高的強(qiáng)度；70MPa的高壓水要流經(jīng)連續(xù)鋼管，這就要求其具有較高的密封性；在靶距確定的條件下，鉆孔和割縫時(shí)要求高壓水有一定的方向性

3、，這就要求鋼管具有一定的剛度。這就對(duì)連續(xù)鋼管的焊接技術(shù)提出了更高的要求。
　　 大量實(shí)驗(yàn)表明，高壓鍋爐用20G無(wú)縫鋼管通過(guò)合理的焊接工藝可以達(dá)到此使用要求。本文針對(duì)規(guī)格為C25 X3無(wú)縫鋼管的焊接工藝進(jìn)行了研究與實(shí)驗(yàn)，并對(duì)焊后實(shí)際工作狀況下無(wú)縫鋼管的彎曲應(yīng)力進(jìn)行了模擬分析，探討了無(wú)縫鋼管焊縫部分合理的傾斜角度及正確的彎曲方向，這就確定了鋼管的纏繞方式。通過(guò)對(duì)焊接后的鋼管焊縫進(jìn)行CT掃描試驗(yàn)，可以清晰地看出焊縫成形的好壞，焊縫缺陷

4、的所在以及缺陷形成的原因，這為焊工的操作和焊接工藝進(jìn)一步的完善指明了方向。以20g鍋爐板為例，利用ANSYS軟件的APDL編程語(yǔ)言，模擬了工件在焊接過(guò)程中的溫度場(chǎng)變化歷程。本論文的主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面：
　　 (1)制定了20G無(wú)縫鋼管的焊接工藝，重點(diǎn)研究了20G無(wú)縫鋼管單面焊雙面成形的操作技術(shù)。
　　 (2)使用ANSYS的APDL語(yǔ)言，模擬了20g鍋爐板的焊接溫度場(chǎng)。通過(guò)ANSYS的后處理功能，分析了焊件上各

5、個(gè)節(jié)點(diǎn)在焊接過(guò)程中的溫度變化。
　　 (3)給定30°、45°、60°三個(gè)焊縫角度下的彎曲變形，使用ANSYS軟件分析了三種角度下的彎曲應(yīng)力，得出了較為理想的焊縫傾斜角度。
　　 (4)針對(duì)45°方向的焊縫，使用ANSYS軟件分析了四種方向下的彎曲應(yīng)力，得出水平彎曲時(shí)鋼管的最大主應(yīng)力最?。粡亩_定了鋼管的合理纏繞安裝位置。
　　 (5)通過(guò)對(duì)20G無(wú)縫鋼管焊縫進(jìn)行CT掃描試驗(yàn)，檢測(cè)單面焊雙面成形的焊接質(zhì)量，找出焊