钢轨闪光焊接轨头焊缝缺陷分析

通过对钢轨闪光焊接头样品的超声波探伤检查和钢轨接头轨头受拉静弯试验,分析断口微观形貌和疲劳源区能谱、剖面显微组织和剖面形貌及能谱,提出钢轨接头焊缝未焊合缺陷构成疲劳裂纹源、疲劳裂纹扩展产生钢轨接头大面积核伤和钢轨闪光焊接头轨顶面下10～15mm附近容易出现焊缝未焊合缺陷等结论;提出铺设前对新焊接钢轨接头焊缝进行全断面超声波探伤检查、研究开发现场焊接接头热处理中频感应加热方式、优化焊接工艺参数和调整检验规则等建议。     

重载铁路钢轨闪光焊接头轨底下表面伤损原因分析

针对焊轨基地出现75 kg/m U78CrV热处理钢轨闪光焊接头轨底下表面伤损较多的现象，通过排除法，设计焊轨作业工序排查流程，对不同工序作业前后的焊缝进行探伤，分析伤损出现的具体作业工序，确定伤损在焊接工序作业后产生。进一步分析焊机设备状态和焊接工艺参数，得出造成这些表面伤损的主要因素是推凸刀的形状和推凸余量。针对这些因素优化改进，可以明显降低75 kg/m U78CrV热处理钢轨轨底下表面伤损率。     

U68CuCr钢轨焊接参数及热处理工艺调试

针对新研发的U68CuCr钢轨焊接时出现探伤不合格问题,分析发现不合格原因为焊接过程中出现了异常马氏体组织。根据U68CuCr钢轨的成分特性,通过对焊接参数、焊后热处理工艺等的优化,一方面得到合理的预热电压、预热次数、预热短路接触时间等焊接参数,另一方面得到合理的加热速度、冷却速度等焊后热处理参数,有效消除焊后异常组织,为U68CuCr钢轨初次投产焊接提供解决方案。     

钢轨闪光焊推凸缺陷的形成及预防对策

钢轨闪光焊接接头轨底过热区出现推凸裂纹的原因是钢轨带状偏析较为严重或不当的焊接工艺。通过对裂纹宏观和微观特征、焊接接头带状组织流向变化、裂纹表面MnS夹杂物偏析的分析,得出推凸裂纹形成机理,并查明该类缺陷造成落锤断裂原因。在此基础上,提出应通过优化钢轨母材质量及焊接工艺等方法,消除该类缺陷。     

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。     

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。     

钢轨焊后感应正火热处理工艺研究

针对钢轨焊接接头感应正火工艺中出现焊接接头硬度不均匀现象,通过对焊接接头硬度数据分析,改进热处理设备的喷风结构,控制加热温度与喷风冷却时间,制定了线上U71Mn钢轨的闪光焊焊后正火工艺.重点对正火工艺中难于满足的硬度要求进行了试验验证,试验结果表明,该正火工艺大幅提高了闪光焊焊接接头的硬度和韧塑性能,满足了无缝线路钢轨的使用要求.     

重载铁路75 kg/m钢轨移动闪光焊焊接施工技术

朔黄铁路是我国西煤东运的第二条主干线,2013年年运量已达2亿t以上,日开行70对万吨列车。目前国内重载铁路钢轨现场焊接方式主要为气压焊和铝热焊,随着运量及轴重的不断增加,工地焊接接头伤损日趋严重,影响重载列车的运输安全。针对朔黄铁路主要采用的75 kg/m的U78CrV钢轨,通过焊接设备的分析,选用LR1200型钢轨闪光焊机进行焊接;通过大量的厂内试焊试验研究给出了重载铁路移动闪光焊焊接工艺参数,采用该焊接参数及焊接工艺的钢轨焊接接头已通过型式检验;为进一步验证焊接工艺,在朔黄铁路选择一条半径600 m曲线进行焊接试验,共焊接了50个接头,提出了工地锁定焊接施工技术方案和技术要求。现场焊接试验表明,焊接工艺参数以及焊接施工方案能满足重载铁路钢轨焊接施工要求。     

基于焊接的UIC900A及U75V钢轨钢的连续冷却特性

模拟钢轨焊接及焊后热处理工况,采用热膨胀方法分别测定UIC900A及U75V钢轨钢的连续冷转变曲线(CCT曲线)。通过对UIC900A及U75V钢轨钢连续冷却特性的分析和比较,结果表明:当模拟焊接的奥氏体化温度为1 300℃和冷却速度小于1.5℃.s-1时,这2种钢轨钢的组织均为珠光体,并且在正常情况下焊接后直接空冷也都不会出现马氏体组织,这时UIC900A和U75V钢轨钢的硬度分别达到329 HV和354 HV;当模拟焊后热处理的奥氏体化温度为900℃和冷却速度为0.5℃.s-1时,这2种钢轨钢的硬度均为300 HV左右。UIC900A钢轨钢可直接空冷,U75V钢轨钢则需用冷却速度为1~2℃.s-1的喷风软淬火,以使其硬度达到320~350 HV左右。     

大秦铁路重车线U78CrV钢轨锈蚀断裂原因分析

针对大秦铁路重车线U78CrV钢轨锈蚀断裂的问题,分析了钢轨锈蚀的原因,然后对不同材质钢轨的耐蚀及抗断裂性能进行试验研究,对钢轨断裂原因进行了探讨。试验结果表明:隧道漏水会导致局部钢轨轨底锈蚀;冬季使用含有Cl-的防冻液则会加剧钢轨的锈蚀;曾出现过断轨的U78CrV钢轨和其他材质钢轨相比有着相对较差的耐应力腐蚀性能及抗断裂性能;钢轨轨底在环境因素的影响下发生锈蚀并形成锈蚀坑,在钢轨内部拉应力(温度应力及残余应力)以及大轴重列车通过钢轨时产生的动弯曲应力的作用下,轨底锈蚀坑会成为应力集中点而形成裂纹源,当钢轨材质抗断裂性能不足时裂纹扩展较快,最终导致断裂。     

新型钢轨固定式闪光焊接头焊后热处理设备及监控系统

新型钢轨固定式闪光焊接头焊后热处理设备及配套的监控系统采用了对开式分体加热线圈、激光测距焊缝自动对中技术、自动控制温度偏差技术、质量监控系统等设计,实现了钢轨焊接接头焊后热处理过程的全自动化操作和工艺数据的监控、显示、存储和查询功能,解决了现有焊后热处理设备自动化程度低、钢轨容易磕碰加热线圈、温度测量偏差大、焊后热处理工艺参数不易追溯等问题。新型焊后热处理设备及监控系统的改进为提高焊接接头的质量提供了保障。     

钢轨焊接厂焊探伤伤损问题消除

基地钢轨焊接,在周期性检验中,多频次的出现探伤有伤现象,严重影响了焊轨生产的质量和进度,为稳定钢轨焊接质量,消除该类缺陷,对缺陷成分进行检验分析,结论是:探伤有伤缺项是钢轨焊接接头存在未焊合现象,设备的当前状态和工艺参数的匹配程度不良可能出现问题。广州工务大修段通过从设备状态、材料成分、工艺参数等方面综合分析原因,得出结论:完善焊机状态,优化工艺参数,可以很好地消除该缺陷;同时,焊接主要设备的状态对生产接头质量至关重要,应该在焊轨生产中密切注意设备状态和工艺参数的匹配性。     

钢轨闪光焊接头热处理工装和工艺的优化

为了改善钢轨焊接接头的性能,以减小热处理加热时轨头与轨脚温度差为优化目标,通过试验分析了热处理加热感应器的形状、加热温度、频率、功率等对轨头与轨脚温度差的影响,发现合适的感应器形状是优化工艺的基础,并提出了在单频加热条件下合理的感应器形状、最优的加热工艺参数。应用优化后的工装和工艺对接头进行热处理,热处理后焊接接头的热影响区完全覆盖了原焊接热影响区,接头显微组织、晶粒度等力学性能得到了显著改善。     

重载铁路U78CrVH钢轨闪光焊接头轨头核伤缺陷分析北大核心

针对一重载铁路出现多个闪光焊接头因轨头探伤反射回波超标下道的问题,对其中一个接头采用落锤试验、宏观观察、金相显微观察、扫描电镜观察、能谱成分测试等方法进行了研究。结果表明:经过轨头受拉落锤试验折断的接头断口上存在核伤疲劳裂纹(白核),裂纹源位于踏面下13 mm处且存在横向扩展裂纹;裂纹源完全处于闪光焊接头的焊缝中心,并存在硅、锰、氧等灰斑夹杂元素。焊缝中的灰斑夹杂物破坏了焊缝组织的连续性,降低了接头的综合力学性能,当接头在服役过程中受车轮循环载荷作用时,灰斑夹杂物首先萌生出裂纹并横向扩展,最终形成轨头核伤。核伤附近的钢轨母材中A类夹杂物较多,应引起注意。建议改进焊接工艺参数,避免焊接过程中氧气进入;提高探伤检测技术,加强重载铁路钢轨焊接接头轨头部位的探伤检查。     

钢轨固定式闪光焊接头力学性能分析

钢轨固定式闪光焊接头是我国无缝线路接头的主要形式。本文通过系统的取样试验,分析了U71Mn和U75V热轧和热处理钢轨焊接接头不同部位和全断面不同位置的冲击、拉伸和硬度性能。试验结果表明:钢轨固定式闪光焊接头的冲击功平均值是离散分布的,轨头冲击功明显大于轨底,轨腰最小;相同牌号和交货状态的钢轨,接头全断面不同位置的抗拉强度相差不大;同牌号钢轨,热处理接头轨腰部位伸长率明显小于热轧钢轨;热轧钢轨焊接接头硬度一般大于钢轨母材硬度,热处理钢轨则相反。     

钢轨焊接接头低塌的原因分析与对策

焊接接头伤损是钢轨伤损的主要类型之一。根据在钢轨探伤过程中积累的大量数据,对重伤焊接接头发展规律进行统计分析,观察焊接接头部位伤损的发展过程,对低塌焊接接头轨面硬度进行测试以探讨接头低塌的原因,提出了焊后喷风（或喷雾）的热处理措施。     

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。     

钢轨焊接接头平直度的影响因素

为提高热处理后钢轨焊接接头平直度的控制精度,实验分析实际生产工艺和不同支撑条件下钢轨焊接接头分别静茕20 h及30 d时上拱量及残余应力的变化.结果表明,当2 m长钢轨焊接接头试样的轨顶温度从55℃冷却到室温25℃时,其上拱的减小最约为0.1 mm;在自由放置状态、支撑两边和支撑中间3种支撑条件下,试样的变形量相似;试...     

钢轨厂焊接头焊缝轨腰轨底圆弧过渡区缺陷检测及分析北大核心

U71MnG钢轨厂焊接头焊缝轨腰轨底圆弧过渡区超声波探伤回波超标,表面磁粉探伤显现出缺陷形貌。针对这一问题,采用光学显微镜、扫描电镜和能谱对缺陷进行了分析。结果表明:缺陷为钢轨焊缝表面裂纹,微观下以大小孔洞的形态分布在焊缝正中心及其两侧,长约12 mm,宽约2 mm,深度至少1.2 mm;断口存在沿晶断裂和烧蚀孔洞形貌,能谱未发现晶粒及晶界有明显的元素偏析。该缺陷是闪光焊弧坑裂纹,形成过程是焊接顶锻前出现异常的大体积过梁爆破形成端面弧坑,大体积弧坑在顶锻瞬间未被液态金属完全填充而形成密闭孔洞,孔洞周围高温液态金属自由凝固形成大小不同的微小孔洞,在高温和组织应力作用下晶界产生少量的晶间裂纹。建议检查焊接设备的机械和电气状态,优化焊接工艺参数。     

钢轨移动闪光焊感应热处理装置及工艺研究

采用中频IGBT电源,结合钢轨特殊断面热处理要求,设计可开合式双匝单股仿型感应线圈对现场移动闪光焊焊接接头进行热处理,感应加热线圈采用水冷,各附件温升合理。本套感应加热装置体积小,结构紧凑,可装置于四轴移动闪光焊机机头,装配出移动闪光焊机与焊后热处理一体机。本一体机可实现钢轨一次夹持完成焊接、焊后热处理两道工序,不仅有效减少现行设备体积,提高钢轨焊接工作效率,而且可实现钢轨全断面均匀加热,轨头和轨脚温差小于50℃。对焊后热处理接头进行试验结果表明,经该套中频感应正火处理装置热处理后的焊缝硬度和金相显微组织与母材匹配良好,有效细化钢轨焊接接头金相显微组织,提高了钢轨焊接接头的冲击吸收功。经热处理后的焊接接头力学性能指标符合标准要求。