煤礦割縫設(shè)備高壓無縫鋼管連接技術(shù)的研究.pdf

1、煤礦割縫設(shè)備又稱高壓水力割縫機，是在煤礦開采過程中利用高壓水射流技術(shù)進行鉆孔和割縫，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)動機構(gòu)、連續(xù)鋼管纏繞機構(gòu)、換向機構(gòu)、行走機構(gòu)、連續(xù)鋼管壓緊機構(gòu)、推進夾緊機構(gòu)、矯直機構(gòu)以及支撐液壓系統(tǒng)組成。其中，連續(xù)鋼管纏繞機構(gòu)是針對井下巷道的有限空間和高壓鋼管的長距離輸送問題，而專門設(shè)計的將柔性鋼管纏繞在滾筒上的一套機構(gòu)，這樣既方便了連續(xù)鋼管的長距離運輸和傳送又保證了最小的巷道空間。市場上生產(chǎn)

2、的連續(xù)鋼管最長達到10米，對于深埋藏煤層，我們就需要把鋼管連接起來。實踐證明：通過短距鋼管焊接而成的連續(xù)鋼管可以達到使用要求。
　　 長距離連續(xù)鋼管纏繞在直徑為1280mm的滾筒上，經(jīng)過矯直機構(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)鋼管被推進夾緊機構(gòu)反復(fù)拉拽，這就要求其具有較高的強度；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。這就對連續(xù)鋼管的焊接技術(shù)提出了更高的要求。
　　 大量實驗表明，高壓鍋爐用20G無縫鋼管通過合理的焊接工藝可以達到此使用要求。本文針對規(guī)格為C25 X3無縫鋼管的焊接工藝進行了研究與實驗，并對焊后實際工作狀況下無縫鋼管的彎曲應(yīng)力進行了模擬分析，探討了無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。通過對焊接后的鋼管焊縫進行CT掃描試驗，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編程語言，模擬了工件在焊接過程中的溫度場變化歷程。本論文的主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面：
　　 (1)制定了20G無縫鋼管的焊接工藝，重點研究了20G無縫鋼管單面焊雙面成形的操作技術(shù)。
　　 (2)使用ANSYS的APDL語言，模擬了20g鍋爐板的焊接溫度場。通過ANSYS的后處理功能，分析了焊件上各

5、個節(jié)點在焊接過程中的溫度變化。
　　 (3)給定30°、45°、60°三個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)通過對20G無縫鋼管焊縫進行CT掃描試驗，檢測單面焊雙面成形的焊接質(zhì)量，找出焊