CN101549425A

CN101549425A - 一种贝尔组合辙叉焊补工艺方法

Info

Publication number: CN101549425A
Application number: CNA2009101038255A
Authority: CN
Inventors: 朱亚云; 郑勇; 周兴平; 魏虎; 肖勇; 刘忠伦; 李红
Original assignee: Chongqing Yunda Machinery & Electronics Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Chongqing Yunda Machinery & Electronics Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2009-05-12
Filing date: 2009-05-12
Publication date: 2009-10-07
Anticipated expiration: 2029-05-12
Also published as: CN101549425B

Abstract

本发明提出一种贝尔组合辙叉焊补工艺方法，该方法分别选用适于对以Si－Mn为主，Cr－Mo－Ni合金元素为辅，辅以稀土合金、V₀Ti变质处理出的奥氏体、贝氏体复相耐磨钢进行焊补的焊条，对贝尔组合辙叉的心轨进行冷焊焊补，选用铬钼钒钢堆焊焊条，对贝尔组合辙叉的翼轨进行热焊焊补。本方法使用200A小型弧焊电源即可完成焊补，无需大型专用焊接成套设备。对贝尔组合辙叉心轨焊前无需进行预热，心轨、翼轨焊修无需加焊过渡层，翼轨焊后不强调进行焊后热处理，使实施焊修工艺更简单。该工艺方法容易掌握，对焊补操作人员要求低，而且成本低、工效高、焊修后质量好，性能稳定可靠。

Description

一种贝尔组合辙叉焊补工艺方法

技术领域

本发明涉及一种奥氏体-贝氏体钢制造的心轨，与由U75V(PD3)高碳钢轨钢制造的翼轨等组合制成的贝尔组合辙叉的手工电弧焊补修复工艺方法。

背景技术

铁路辙叉是铁路营运线路上的重要组成部分，在铁道结构中是伤损最频繁的部件。我国铁路提速战略实施以来，铁道部在既有营运线路及新建线路上，广泛更换、推广应用具有结构稳定、强度高、磨耗量少、平顺性好等使用优点的贝尔组合辙叉。但随着铁路速度的不断提高和载重量的日益增加，贝尔组合辙叉不可避免地出现了表面磨耗、裂纹、剥离掉块、压溃等缺陷问题，目前，最好的解决办法就是对其进行手工电弧焊补修复。

在役的贝尔组合辙叉由高强度耐磨损的奥氏体-贝氏体钢制造的心轨，与由U75V(PD3)高碳钢轨钢制造的翼轨等组合制成，具有其心轨碳含量较低(约0.35％左右)，翼轨碳含量较高(约0.7～0.78％)、焊接性较差的特征。在现有公开的技术中，有资料介绍将贝氏体钢组合辙叉与碳钢钢轨进行连接的焊接工艺方法方面的专利技术，例如中国专利ZL200810054746.5，也有资料介绍将高碳钢钢轨与高锰钢辙叉进行连接的焊接工艺方法方面的专利技术，例如中国专利CN1442265A。但通过文献可以看出，这些专利均属将碳钢钢轨与不同材质成分的铁路辙叉相连接的焊接工艺方法。同时，也已有专门用于贝尔组合辙叉修复用的不同焊条生产工艺方面的相关报道和专利技术，例如2008年6期《中国铁路》报道了焊接材料厂，研究和设计了用于贝尔组合辙叉芯轨的焊条，以及焊补试验的性能分析。同时，有关贝尔组合辙叉芯轨的焊条生产方面的专利技术，也相继公开，例如中国专利CN1827277A。这些文献资料中，其技术内容主要是以专用焊接材料的成份设计、性能设计，以及生产工艺为着眼点。经实地考察和现场调研，并通过科技查新，国内外均没有从材料焊接工艺性本身，对应用于贝尔组合辙叉手工电弧焊补修复工艺方法进行系统研究，并对其在营运线路上的焊接效果给予应用评价。

发明内容

本发明的目的在于提供一种分别选用适于对以Si-Mn为主，Cr-Mo-Ni合金元素为辅，辅以稀土合金、V₀Ti变质处理出的奥氏体、贝氏体复相耐磨钢进行焊补的焊条，对贝尔组合辙叉的心轨进行冷焊焊补，选用铬钼钒钢堆焊焊条(EDPCrMoV-A2-15焊条)，对贝尔组合辙叉的翼轨进行热焊焊补的贝尔组合辙叉手工电弧焊补修复工艺方法。

本发明的技术方案如下：

一种贝尔组合辙叉焊补工艺方法，采用以下工艺步骤进行：

(1)对贝尔组合辙叉伤损部位焊修面进行焊前加工

A、对伤损部位进行油污、泥垢及铁锈的清理：

对贝尔组合辙叉表面存在少量缺陷或磨耗的，用砂轮机将硬化层打磨掉，打磨深度不少于0.3mm，并露出金属光泽后，待施焊；

对贝尔组合辙叉表面存在表面裂纹、压溃、磨损和剥离掉块的，用砂轮机将硬化层打磨掉，对有裂纹的，要打磨直到待焊面无裂纹后，待施焊；

B、对贝尔组合辙叉裂纹开槽：对贝尔组合辙叉裂纹深度超过20mm时，开U型或V型坡口，一次焊补的裂纹长度应不大于70mm，坡口长度应超过裂纹端部5mm～10mm；裂纹总长度超过70mm时，焊补作业要分段进行，一次开坡口的宽度不应超过轨头宽度的二分之一；对裂纹开槽时，槽的端部应向裂纹端部外延伸5mm～10mm，槽深以挖完以上缺陷为止；

(2)对贝尔组合辙叉伤损部位进行手工电弧焊补修复

普通线路最低环境温度不低于10℃，无缝线路最低环境温度不低于15℃，先冷焊贝尔组合辙叉的心轨，再待翼轨的待焊部位预热到350～400℃，热焊贝尔组合辙叉的翼轨；或先待翼轨的焊部位预热到350～400℃，热焊贝尔组合辙叉的翼轨，再冷焊贝尔组合辙叉的心轨；

采用以下工艺参数：

所述心轨焊条的化学成份及重量百分比分别为：C：≤0.40％，Mn≤4.0％，Cr≤2.0％，Si≤3.0％，S：≤0.03％，P：≤0.03％，Mo：≤2.0％，RE≤1.0％，其余为铁和总量小于5％的杂质；所述翼轨焊条的化学成份及重量百分比分别为：C：≤0.12％，Mn≤1.2～1.6％，Cr≤0.4～0.8％，Si≤0.25％，S：≤0.03％，P：≤0.03％，Mo：≤0.4～0.7％，其余为铁和总量小于5％的杂质。

(3)对焊补修复后的贝尔组合辙叉打磨成型，质检合格。

本工艺方法与将碳钢钢轨与不同材质成分的铁路辙叉相连接的焊接工艺方法相比，具有以下明显的优点：

A、使用200A小型弧焊电源即可完成焊补，无需大型专用焊接成套设备；

B、贝尔组合辙叉心轨焊前无需进行预热；心轨、翼轨焊修无需加焊过渡层；翼轨焊后不强调进行焊后热处理。实施焊修工艺更简单。

C、工艺方法容易掌握，对焊补操作人员要求低。具备基本焊接操作水平，经过简单培训即可进行焊补操作。

D、经过用户使用证明，该工艺方法成本低、工效高、焊修后质量好，性能稳定可靠。

具体实施方式

在进行焊补修复前，首先要对贝尔组合辙叉伤损部位进行质量判定：

1、不焊补任何部位出现断裂的贝尔组合辙叉。

2、分别确认翼轨伤损程度和心轨伤损程度：

(1)贝尔组合辙叉表面少量缺陷或磨耗，打磨后不影响行车，可以利用维修“天窗”在线上焊补。

(2)贝尔组合辙叉出现表面磨耗、裂纹、掉块、压溃等较大缺陷时，可以利用施工“天窗”时间线上焊补。

(3)利用“天窗”时间焊补有困难时，焊补应在线下或室内进行。

(4)贝尔组合辙叉同一部位焊补不应超过三次。

以下具体描述本发明的工艺步骤：

一、对贝尔组合辙叉伤损部位焊修面进行焊前加工：

1、对贝尔组合辙叉伤损部位，进行油污、泥垢及铁锈的清理，认真检查出磨损、剥离掉块、裂纹等伤损的类型和部位，并记录在焊补工艺卡上。

2、对贝尔组合辙叉表面存在少量缺陷或磨耗时，用手持式砂轮机将硬化层打磨掉，打磨深度不少于0.3mm，并露出金属光泽后，才能待施焊。

3、对贝尔组合辙叉表面存在表面裂纹、压溃、磨损和剥离掉块等伤损时，用手持式砂轮机将硬化层打磨掉，打磨后，应用磁粉探伤仪等，对打磨面进行检查，发现裂纹时，应继续清理、打磨，直到待焊面无裂纹等缺陷后，才能待施焊。

4、对于贝尔组合辙叉裂纹深度超过20mm时，可开U型或V型坡口。一次焊补的裂纹长度应不大于70mm，坡口长度应超过裂纹端部5mm～10mm。裂纹总长度超过70mm时，焊补作业要分段进行，一次开坡口的宽度不应超过轨头宽度的二分之一。

5、对贝尔组合辙叉裂纹开槽、清除压溃和清理剥离掉块的起层时，应用碳弧气刨工艺进行，而不宜用氧乙炔气割，也不应用电焊条或电弧刨割条刨割。

对裂纹开槽时，槽的端部应向裂纹端部外延伸5mm～10mm。槽深以挖完以上缺陷为止。

对碳弧气刨槽和碳弧气刨区，应用角磨机或砂轮机打磨出金属光泽，槽口和交口处还应有适当坡口倒角。

二、对贝尔组合辙叉伤损部位进行手工电弧焊补修复：

1、普通线路最低环境温度不低于10℃，无缝线路最低环境温度不低于15℃，进行贝尔组合辙叉焊补作业时，可先冷焊贝尔组合辙叉的心轨，再热焊(待焊部位预热到350～400℃)贝尔组合辙叉的翼轨，也可先热焊贝尔组合辙叉的翼轨，再冷焊贝尔组合辙叉的心轨。

2、贝尔组合辙叉心轨专用焊条的化学成份及重量百分比分别为：C：≤0.40，Mn≤4.0，Cr≤2.0，Si≤3.0，S：≤0.03，P：≤0.03，Mo：≤2.0，RE≤1.0，其余为铁和总量小于5％的杂质。贝尔组合辙叉翼轨用铬钼钒钢堆焊焊条的化学成份及重量百分比分别为：C：≤0.12，Mn≤1.2～1.6，Cr≤0.4～0.8，Si≤0.25，S：≤0.03，P：≤0.03，Mo：≤0.4～0.7，其余为铁和总量小于5％的杂质。

3、采用手工电弧焊的方法，使用表1中的焊补工艺参数，分别对贝尔组合辙叉的心轨和翼轨进行手工电弧焊补修复。

表1

4、贝尔组合辙叉翼轨的含碳量较高，应按TB/T1631-2002《钢轨电弧焊补技术条件》要求，对翼轨焊补需先预热后焊补。对翼轨待焊部位预热的长度应向待焊部位两端分别延长100mm，预热的总长度应大于500mm。对翼轨待焊部位的轨头轨底均要预热，为充分利用“天窗”时间，可先预热翼轨的轨头，待施焊时再同时预热轨底。

5、在铁路线上焊补辙叉时，要将绝缘完好的电焊电缆线、接线板电源线和碳弧气刨用的气管从焊补点500mm外的钢轨底下穿过，牵引到待焊贝尔组合辙叉旁。用砂轮机将辙叉底部裙边上，准备搭铁处的铁锈除去，并将电焊电源的负极搭接在已除锈的翼轨轨底上。

6、线下焊时，应将贝尔组合辙叉需要焊补部位(一般是辙叉中部)的底部垫好，辙叉两端(至少一端)悬空。

7、室内焊时，应将贝尔组合辙叉吊装入原高锰钢辙叉的焊接冷却水槽中，此时水槽中不能加水，装好预拱(反变形)井字架，使辙叉需要焊补部位(一般是辙叉中部)向上拱起。上拱量由焊补量确定，焊补量大则上拱量大。

三、对贝尔组合辙叉进行手工电弧焊补修复后打磨成型，质检合格：

1、焊补区域不得有裂纹、夹渣、气孔和咬边等缺陷，否则，应清除重新补焊。

2、贝尔叉施焊结束，应对心轨和翼轨断面轮廓进行补磨。补磨时应做到轨顶面和侧面都平顺；用1m钢直尺检查时，焊补打磨处顶面凸起凹下应小于0.3mm，施焊过的轨头部内作用面(R13处和直线处)，允许凹下0.2mm，不允许凸出。

通过铁道科学研究院金属及化学研究所进行的心轨专用焊条金相及硬度检验、力学性能检验、通过50Mt km/km后的金相检验(检验结果见表2、表3)，以及上道实际运用验证，各项指标均达到贝尔组合辙叉的使用要求。

2表心轨专用焊条金相及硬度检验结果

表3心轨专用焊条力学性能及通过50Mt km/km的检验结果

Claims

1、一种贝尔组合辙叉焊补工艺方法，其特征在于，分别选用适于对以Si-Mn为主，Cr-Mo-Ni合金元素为辅，辅以稀土合金、V₀Ti变质处理出的奥氏体、贝氏体复相耐磨钢进行焊补的焊条，对贝尔组合辙叉的心轨进行冷焊焊补，选用铬钼钒钢堆焊焊条，对贝尔组合辙叉的翼轨进行热焊焊补的手工电弧焊补修复工艺方法，采用以下工艺步骤进行：

(1)对贝尔组合辙叉伤损部位焊修面进行焊前加工

(2)对贝尔组合辙叉伤损部位进行手工电弧焊补修复

采用以下工艺参数：

(3)对焊补修复后的贝尔组合辙叉打磨成型，质检合格。

2、根据权利要求1所述的贝尔组合辙叉焊补工艺方法，其特征在于，所述心轨焊条的化学成份及重量百分比分别为：C：≤0.40，Mn≤4.0，Cr≤2.0，Si≤3.0，S：≤0.03，P：≤0.03，Mo：≤2.0，RE≤1.0，其余为铁和总量小于5％的杂质；所述翼轨焊条的化学成份及重量百分比分别为：C：≤0.12，Mn≤1.2～1.6，Cr≤0.4～0.8，Si≤0.25，S：≤0.03，P：≤0.03，Mo：≤0.4～0.7，其余为铁和总量小于5％的杂质。

3、根据权利要求1或2所述的贝尔组合辙叉焊补工艺方法，其特征在于，所述对贝尔组合辙叉伤损部位焊修面进行焊前加工包括：

A、对伤损部位进行油污、泥垢及铁锈的清理：

B、对贝尔组合辙叉裂纹开槽：对贝尔组合辙叉裂纹深度超过20mm时，开U型或V型坡口，一次焊补的裂纹长度应不大于70mm，坡口长度应超过裂纹端部5mm～10mm；裂纹总长度超过70mm时，焊补作业要分段进行，一次开坡口的宽度不应超过轨头宽度的二分之一；对裂纹开槽时，槽的端部应向裂纹端部外延伸5mm～10mm，槽深以挖完以上缺陷为止。

4、根据权利要求3所述的贝尔组合辙叉焊补工艺方法，其特征在于，对翼轨待焊部位预热的长度应向待焊部位两端分别延长100mm，预热的总长度应大于500mm，并对翼轨待焊部位的轨头轨底均要预热。

5、根据权利要求3所述的贝尔组合辙叉焊补工艺方法，其特征在于，对贝尔组合辙叉裂纹开槽、清除压溃和清理剥离掉块的起层时，应用碳弧气刨工艺进行；对碳弧气刨槽和碳弧气刨区，应用角磨机或砂轮机打磨出金属光泽，槽口和交口处还应有适当坡口倒角。

6、根据权利要求3所述的贝尔组合辙叉焊补工艺方法，其特征在于，所述焊补修复后的贝尔组合辙叉打磨成型是对心轨和翼轨断面轮廓进行补磨，补磨时做到轨顶面和侧面都平顺，焊补打磨处顶面凸起凹下应小于0.3mm，施焊过的轨头部内作用面允许凹下0.2mm但不允许凸出。