高强度热处理钢轨闪光焊接头断裂原因分析

国内一重载铁路服役过程中高强度热处理钢轨闪光焊接头发生断裂。采用体视显微镜、光学显微镜和扫描电镜对断口宏微观形貌、金相组织等进行检验,分析接头断裂原因。结果表明:接头断裂是在循环载荷作用下的疲劳断裂,接头轨底脚严重氧化的黑色区域是裂纹源区;由于顶锻量过大,焊接流线升角达到71.5°,在车轮的循环载荷作用下,接头轨底脚沿流线逐渐开裂氧化,并以此为疲劳源向轨底中心区缓慢疲劳扩展,最后导致接头瞬间脆性断裂。     

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。     

地铁线路钢轨闪光焊接头轨头下颚伤损原因分析

国内某地铁线路在服役2年多后,钢轨的闪光焊接头出现了多起轨头下颚伤损,裂纹从轨头下颚焊筋边缘处发生,并快速发展为严重缺陷,最后导致接头断裂。通过对该受损接头进行外观检验,采用光学显微镜、扫描电镜等设备对裂纹的断口形貌、金相组织等进行检验,找到了下颚伤损的具体原因：该轨头下颚处推瘤后焊缝余高超标,推瘤与母材形成的夹皮未打磨干净,由此形成了明显的尖角,导致应力集中;加上该处在焊后正火过程中脱碳,形成了大量的铁素体组织,导致钢轨疲劳强度降低;列车运行中,在轮轨反复作用力下,轨头下颚推瘤夹皮与母材尖角处形成裂纹源,并逐渐扩展形成疲劳核伤,裂纹进一步扩展后导致接头断裂。     

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。     

钢轨闪光焊接头轨底角裂纹分析

通过对钢轨闪光焊接头轨底角裂纹进行宏观、微观分析，发现焊接工艺过程中顶锻不足是导致轨底角裂纹的主要原因。     

钢轨闪光焊接头平直度控制技术

研究钢轨闪光焊接头的平直度控制技术,分析焊前检查钢轨、除锈、焊接、矫直、精磨等工位在保证焊接接头平直度方面的作用,对矫直和精磨工位的作业条件、作业方法和平直度控制目标进行说明,提出了采用电子平直尺测量焊接接头平直度的评判准则,为焊轨基地控制钢轨焊接接头平直度提出了系统的解决方案。     

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。     

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。     

钢轨闪光焊接头灰斑特性及成因分析

灰斑是钢轨闪光焊接头中常见的缺陷,对钢轨焊接接头质量有直接的影响。本文通过研究挤出瘤中的夹杂物组织及其形态,并在钢轨闪光焊完成预热烧化后终止焊接作业,取样分析,以探究灰斑的形成原因。结果表明:焊接过程中熔融金属与氧发生反应,各种成分通过扩散作用不断聚集,最终在焊缝局部区域形成硅酸盐夹杂物。受焊接工艺影响及夹杂物流动性差异,顶锻阶段少部分夹杂物未被挤出,从而在焊缝内部形成灰斑。     

钢轨闪光焊接头常见缺陷成因分析及控制措施探讨

选取重载线路上有缺陷的闪光焊接接头案例,分析缺陷位置及宏观特征与探伤结果的关系。通过金相观察、扫描电镜分析等微观分析手段,阐明灰斑、未焊合、推凸伤损、过烧、过热区裂纹、粗晶组织等常见缺陷的形貌特征及形成机理。提出优化焊接参数、控制焊接过程、保持焊接设备状态良好、加强对焊接缺陷的检测等焊接缺陷预防及控制措施。     

钢轨闪光焊接接头断裂分析

文章对钢轨闪光焊接生产过程中矫直时断裂的接头进行了分析,用扫描电镜分析了断口微观形貌,用能谱分析了木纹状断口的成分,用金相方法分析了焊缝显微组织及母材夹杂物的形态和级别,认为钢轨母材中存在的硫化物夹杂对焊接接头强度有较大影响,提出了应重视轨腰夹杂物的建议。     

非标准条件下钢轨闪光焊接头落锤检验方法

落锤检验作为一种简单有效的综合性检验手段,被广泛应用于国内钢轨焊接接头的质量评估。以往涉及落锤检验的研究都是基于标准锤头质量,没有针对非标准锤头质量条件下的研究。为扩大落锤检验适用范围,本文针对非标准锤头质量分析了落锤检验中钢轨接头的受力情况,根据轨底最大冲击应力相等及能量等效原理,提出非标准锤头质量条件下落锤高度的计算思路,为非标准条件下钢轨闪光焊接头的落锤检验提供必要的理论依据。     

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。     

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.     

灰斑夹杂引起的钢轨闪光焊接头伤损研究

闪光焊接头焊缝处存在灰斑夹杂缺陷将导致轨头内部形成疲劳裂纹进而发生横向疲劳断裂。研究灰斑夹杂、焊缝断口对灰斑缺陷的质量要求以及二者之间的相互区别；提出灰斑是宏观断口形态的检验，灰斑断口可能存在灰斑夹杂，也可能不存在灰斑夹杂；根据钢轨闪光焊接头断轨案例检验结果，论述灰斑夹杂的伤损状态和伤损特点。     

贝氏体钢轨铝热焊接头缺陷及原因分析

对一种新型的贝氏体钢轨铝热焊接头进行疲劳试验后,在轨头部位熔合区出现大面积的沿晶裂纹。针对裂纹出现的原因进行了扫描电镜、电子探针等分析,分析发现该区域原奥氏体晶粒粗大且会发生奥氏体向高碳马氏体转变,导致不均匀应变,最终在外力作用下,形成沿晶断裂。虽然在熔合区出现了脆性相,但接头的宏观力学性能仍能满足现行铁路标准的要求。特别是在出现了大面积裂纹后,贝氏体钢轨仍能通过疲劳实验,而不出现裂纹扩展断裂。这说明对贝氏体钢轨接头套用珠光体钢轨接头标准不可取,需作适当调整。     

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...     

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。     

钢轨固定式闪光焊接头静弯试验及与落锤试验相关性分析

为研究我国钢轨固定式闪光焊接头静弯试验的极限破断载荷及挠度水平,参考欧洲相关标准,分析了128个焊态接头的静弯试验结果;同时进行了160个接头的落锤试验,分析了静弯和落锤试验结果的相关性。试验结果表明:参考欧洲标准,96.9%的接头正压载荷1 600 k N不断,挠度全部20 mm;96.9%的接头反压载荷1 500 k N不断;相同条件下的钢轨焊接接头落锤和静弯试验结果相关性不明显;灰斑是导致接头静弯性能降低的主要原因;顶锻量11.5 mm的接头其静弯性能很好,而落锤性能较差;U71Mn轨出现灰斑的概率远大于U75V轨,但U75V轨的灰斑面积通常更大。