重载铁路钢轨铝热焊接头S形断裂失效原因分析

采用扫描电子显微镜、光学显微镜、直读光谱仪、布氏硬度计对重载铁路钢轨铝热焊接头S形断裂件的断口微观形貌、金相组织、化学成分、硬度进行了检验分析。结果表明:铝热焊接头伤损属于起源于轨腰焊筋表面缺陷处的纵向裂纹引起的钢轨S形断裂;轨腰焊筋尖端表面存在大尺寸疏松缺陷是轨腰纵向裂纹产生的主要原因;同时焊缝内部存在缩孔和大量疏松缺陷,降低了焊缝强度,促进了裂纹的快速扩展,最终导致脆性断裂。     

钢轨铝热焊接头断裂失效分析研究

针对U71Mn钢轨铝热焊接头发生的横向断裂,对铝热焊接头的外观、断裂位置及断口宏观形貌进行检查,以确定铝热焊接头断裂起源和断裂特征;对其进行扫描电镜观察,以检验断口的微观形貌特征;对其进行金相检验,以确定裂纹源附近的组织形态。根据检验结果分析铝热焊接头伤损的状态、特点及原因。分析表明,U71Mn钢轨铝热焊接头焊缝在高温状态下,受焊接热应力及钢轨纵向拉应力的作用,沿疏松处形成横向热裂纹缺陷,最终造成焊接接头的横向断裂。     

青藏铁路钢轨铝热焊缺陷成因分析

通过对青藏铁路钢轨铝热焊接头缺陷的分析发现,随着海拔高度的增加,铝热反应中气体溢出的倾向增加,使焊头内部气孔率增大;钢轨焊接预热过程中气体压力的增大,极易导致焊头表面产生夹渣等缺陷。试验表明,调整焊剂成分和预热工艺,能有效消除青藏铁路钢轨铝热焊的缺陷。     

槽型钢轨闪光焊接头与铝热焊接头的性能试验研究

通过试验对使用闪光焊接及铝热焊接两种方法焊接槽型钢轨焊接接头的静弯性能、疲劳性能、拉伸性能、硬度、金相显微组织等进行了测试与分析.研究结果表明:在轨头受压条件下闪光焊接头的抗压能力高于铝热焊接头;闪光焊接头在较高疲劳荷载下能经历频率5 Hz,2×106次疲劳试验仍不断裂;闪光焊接头的屈服强度及断后伸长率均高于铝热焊;闪光焊接头硬度比铝热焊更接近母材,闪光焊和铝热焊接头的软化区宽度均≤20 mm;两种焊接方法的焊缝和热影响区的显微组织未见异常,闪光焊接头的晶粒组织要细于铝热焊接头组织.闪光焊接头性能优于铝热焊,建议在城市有轨电车的建设项目中应尽可能使用闪光焊焊接槽型钢轨.     

钢轨闪光焊焊缝断裂原因分析

某运营线路一钢轨闪光焊焊缝发生全断面断裂,通过宏观、微观形貌观察,微区成分分析,金相组织、化学成分及低倍检验,分析钢轨闪光焊焊缝的断裂性质及断裂原因。分析结果表明:钢轨焊缝断裂性质为折叠裂纹导致的横向脆性断裂,在钢轨焊缝区域轨腰和轨底之间过渡圆弧部位的焊接推凸飞边根部形成的类似折叠裂纹缺陷导致疲劳裂纹的萌生,进而发展为横向脆性断裂。建议钢轨闪光焊焊接时尽量减小焊接推凸区厚度并避免在焊接推凸飞边根部形成类似折叠裂纹缺陷,防止焊缝发生横向脆性断裂。     

火焰正火对钢轨焊接接头金相组织及力学性能的影响

对钢轨闪光焊、气压焊和铝热焊进行火焰正火处理，并进行正火、未正火接头和钢轨母材的金相组织以及力学性能的对比。结果：火争正火处理明显细化原奥氏体晶粒，闪光焊、气压焊和铝热焊接头延伸率和冲击功提高，铝热焊接头抗拉强度明显提高。经火焰正火闪光焊和气压焊接头力学性能可以达到TB／T1632－1991的要求。     

钢轨电渣焊接方法及工艺研究

分析总结钢轨电渣焊接应用情况、技术特点、基本工艺参数及焊接难点。制定和完善钢轨电渣焊接技术方案,并进行焊接试验和接头取样力学性能分析。研究结果表明:采用双管熔化极电渣焊和仿钢轨截面的水冷铜模具,并通过摆动保证轨底两侧熔宽,导致轨腰轨头无弧过程非常稳定,可稳定实现钢轨全断面一次成型焊接;钢轨电渣焊接头冲击功和拉伸性能都能达到TB/T 1632—2014《钢轨焊接接头技术条件》中闪光焊接头的冲击性能要求,但是略低于闪光焊接头,明显高于铝热焊接头;接头焊缝中心硬度略偏高,焊缝中心组织粗大;在两侧热影响区有2 mm左右的软化区。     

钢轨铝热焊接头冷裂纹的韧性断裂特征分析

钢轨铝热焊接头的断裂常常是因为铸造缺陷引发脆性断裂,断口一般具有高温断裂的特性或低温脆断特性.本文对两起具有韧性断裂特点的冷裂断口进行了分析,认为冷却过程受到外来拉应力是造成韧性断裂的主要原因.     

钢轨固定闪光焊接头轨底缺陷分析

对钢轨固定闪光焊接头轨底缺陷进行分析,发现造成静弯样品断裂的主要原因是轨底热影响区微裂纹及空洞。通过金相及微观成分分析,发现微裂纹存在明显的沿晶断裂特征,说明微裂纹为焊接过程中产生的高温裂纹。缺陷区域存在硫化锰夹杂物,其取向垂直于钢轨轧制方向,说明缺陷处微裂纹与钢轨母材的硫化锰夹杂物有关,顶锻使得近焊缝区的夹杂物取向发生改变,硫化锰夹杂物割裂晶体的连续性,造成钢轨强度下降。同时由于固定焊机顶锻完成到推凸时间间隔较长,造成推凸时近焊缝区温度降低,钢轨塑性变差,从而形成微裂纹及空洞。     

推凸质量对钢轨焊头使用性能的影响

对取自成昆线的气压焊和闪光焊接头处的断裂钢轨试件进行了金相、硬度、宏观断口和微观断口分析,以研究焊接接头断裂原因。金相和硬度分析未发现明显异常组织出现和硬度分布,断口分析表明试件均为疲劳断裂,裂纹源位于焊瘤趾部或焊瘤内部靠近轨腰表面处。     

钢轨闪光焊焊接接头轨面横向裂纹成因分析

针对秦沈线17处钢轨闪光焊焊接接头轨面产生的横向裂纹,通过在伤损部位取样,分别进行洛氏硬度、金相组织和显微硬度等试验,结合焊轨生产的实际,分析裂纹形成原因。认为所检闪光焊焊接接头的裂纹起源于钢轨表面的白亮层马氏体组织,并在外力作用下扩展进入正常的珠光体组织区域,裂纹深度达到5mm。研究钢轨精磨方式与焊缝凸起之间的关系,得出:对矫直后具有明显焊缝凸起的焊接接头进行精磨时有可能因打磨中进刀量过大,引起钢轨局部机械热损伤,造成局部金属的急速高温和急速冷却,形成高硬度的脆性白亮层马氏体组织,是导致焊接接头轨面产生裂纹的根本原因。建议进一步研究钢轨焊接生产打磨工艺规范以及客运专线铁路钢轨的预打磨规范,避免钢轨及焊接接头出现马氏体组织。     

钢轨铝热焊缝伤损分析与防止措施

针对钢轨铝热焊焊接不良等原因造成伤损的问题,提出了消除气孔、缩孔、未焊透、夹渣、裂纹等钢轨焊接接头伤损的技术、工艺操作要求,以达到减少钢轨铝热焊焊接所造成的伤损,保证行车安全。     

移动闪光焊接头断裂原因及预防措施

某客运专线运营初期,移动闪光焊接头发生了多起断裂事故.为明确接头的断裂原因,采用宏观形貌观察、扫描电镜观察、能谱分析、金相组织分析、化学成分分析等手段,结合现场实际运行情况对断裂焊接接头进行了分析.结果表明:焊接接头轨腰熔合线处由于焊接时进入氧气形成了氧化物,使其冶金结合力降低而产生了未焊合缺陷,是造成焊接接头横向断裂...     

贝氏体钢轨闪光焊接技术的研究

贝氏体钢轨闪光焊的焊接性与材质中Mn和Si含量成反比,降低Mn和Si含量有利于改善钢轨的焊接性,提高焊缝韧性和接头落锤强度。贝氏体钢轨焊缝及热影响区出现的主要缺陷为过热区带状成分偏析、过热区奥氏体晶界成分偏析和焊缝夹杂物(灰斑)缺陷,并与Mn含量密切相关,这些缺陷对接头韧性会产生较大的负面影响。但贝氏体钢轨总体力学性能与珠光体钢轨相当,其中接头拉伸强度、硬度和疲劳强度高于珠光体钢轨。贝氏体钢轨焊接热影响区空冷处理后出现马氏体组织是造成焊缝和过热区存在较高残余应力的主要原因,该残余应力降低了接头的滚动接触疲劳强度,使得部分接头容易出现焊缝水平裂纹。对接头进行500℃,3～5 min的回火热处理可以降低残余应力。现场应用表明,完善回火工艺可大幅度降低焊缝水平裂纹的出现。     

美国钢轨原位修复技术

详细介绍美国钢轨原位修复技术的最新进展,通过对比不同的原位修复技术手段,得出以下主要结论:(1)美国钢轨原位修复主要归纳为2类:焊接和轨头焊补;(2)焊接修复方式主要有宽焊缝铝热焊、普通铝热焊和低钢轨消耗闪光焊,铝热焊在应用范围和设备便利性上具有优势,但接头性能不及闪光焊,宽焊缝铝热焊接头存在更为严重的低塌和焊接伤损隐患;(3)焊补主要有铝热焊补和电弧焊补,铝热焊补可焊补整个轨头,电弧焊补更便于处理表层伤损,前者可应用处理轨头核伤或其他内部伤损,后者可处理轨头次表面的剥离掉块等RCF伤损。轨头铝热焊补技术是近年来美国TTCI的重点研究方向之一,我国应在这项技术上开展更深入的研究,实现关键产品与装备的国产化。     

钢轨铝热焊接应注意的要点

介绍了焊接材料质量、预热效果、操作人员水平等因素对钢轨铝热焊接接头质量的影响,以及几何误差不同、轨头宽度不等、寒冷气候等特殊条件下进行铝热焊接应注意的问题.对钢轨铝热焊接接头打磨预留量,以及打磨中出现"鞍形"磨耗、打磨发蓝、烧伤的原因进行分析,并提出解决措施,以提高铝热焊接方法的效率及焊头质量.     

高锰钢辙叉与钢轨的焊接

本文介绍了高锰钢辙叉和钢轨间加入中间过渡材料进行的闪光接触焊。焊接后的高锰钢热影响区奥氏体组织未有析出晶界碳化物 ,钢轨热影响区没有马氏体组织产生。焊接接头具有良好的焊接性能。该技术已应用在高锰钢焊接辙叉上。     

钢轨闪光焊接头重伤原因分析

针对线路出现的一起钢轨闪光焊接头重伤,采用超声波探伤、扫描电镜、金相分析等方法,分析该接头重伤原因。分析结果表明:在距轨头颚部表面约3 mm处焊缝两侧存在多处不规则微裂纹,其产生原因与推凸过程中温度过低,推凸时受到的表层金属阻力过大有关;热影响区轨头外部晶粒明显粗于轨头心部,接头焊后热处理时轨头心部温度未达到(900±20)℃,焊缝晶粒没有得到进一步细化。     

75kg/m钢轨铝热焊接头断裂失效研究

2010年下半年75 kg/m PG4淬火轨铝热焊断裂接头部分出现了同一形式的断裂方式.本文通过宏观断口形貌、断口扫描电镜分析、裂纹源及扩展区域金相观察,以及力学性能测定等手段对断裂接头进行失效分析.分析认为,断裂接头的起裂位置是在轨头下颚与焊筋边缘相交处,通过疲劳裂纹扩展,焊接接头经过一段工作周期后发生脆性断裂.断裂原因主要有PG4淬火轨铝热焊接头硬度的不匹配和焊缝与母材熔合处溢流飞边因素的影响.     

预留打磨量和打磨温度对钢轨铝热焊接头平直度的影响

首先分析了铝热焊接头焊缝低塌的原因,然后通过现场试验测量初打磨后接头的最高温度、不同终打磨温度下焊缝中心低塌量以及接头冷却过程中温度的变化,分析初打磨轨顶焊筋的预留打磨量、终打磨温度对铝热焊接头焊后平直度的影响.结果表明:焊接60 kg/m钢轨铝热焊接头时,初打磨后轨顶焊筋应预留1.3 mm以上的打磨量;终打磨温度越低焊缝低塌量越小,随终打磨温度降低焊缝低塌量减小幅度逐渐变缓,终打磨温度为300℃时焊缝低塌量较小,终打磨温度低于200℃时焊缝无低塌现象;采用"初打磨+终打磨"的打磨方式可避免铝热焊接头焊缝低塌,提高打磨效率.