大秦线C80型货车16、17号车钩裂纹形成原因分析及应对措施

维普资讯 http://www.cqvip.com 太原铁道科技・　大秦线Ｃ∞型货车１　６、１７号车钩裂纹形成原因分析及应对措施　大秦线Ｃ∞型货车１　６、１　７号车钩裂纹　形成原因分析及应对措施　白淑萍：湖东车辆段　摘要：通过对１６、１７号车钩裂纹产生原因的剖析，结合大秦　必行。现仅就Ｃ舳型车辆１６、１７号车钩裂纹进行探讨。　１　车钩裂纹情况调查　线重裁车辆运行情况和段检修情况，分析了内部缺陷、焊接缺　陷、焊接工艺对裂纹的影响，提出了在焊接技术及技术管理上　减少裂纹产生的措施。　２００６年，湖东车辆段检修ｃ劬型车辆装用的１６、　１７号车钩、钩舌裂纹比例分别为１７％、６４．５％，而在　２００７年检修中，车钩、钩舌裂纹所占比例已分别上升　到２２．３％、６５－３％。车钩裂纹部位在钩尾销孔和钩耳孔　处，尾销孔裂纹全部在销孔后部内侧面，裂纹走向与　销孔轴线平行，最长裂纹达到４５ｍｍ。钩耳孔裂纹多数　关键词：铁道车辆；货车车钩；焊接质量；裂纹　Ｏ　引言　在下钩耳孔护销缘处，最长裂纹为１５ｍｍ。钩体裂纹多　数伴有铸造缺陷。钩舌裂纹全部发生在钩舌内侧面上　大秦线作为全国最主要的运煤通道，运用货车保　　有量约为３．５万辆，其中ｃ劬型货车就有１７４００辆，其　下弯角及中内处，裂纹最长达４０ｍｍ。近期，湖东车辆段在进行Ｃ劬型车辆临修时，又连　他主要为ｃ纵、ｃ　ｃ　ｃ砷型货车。大秦线空车自２００７　年ｌ２月２２日起，所有Ｃ　Ｃ劬型车辆固定编组的列　车，最高运行速度由８０ｋｍ／ｈ提高到９０ｋｍ／ｈ，车辆周转　时间约１．８天，在５Ｔ设备的监控下，沿途不作业，安全　保证距离长达１５３０ｋｍ。　Ｃ劬型运煤专用车从２００２年开始在大秦线上运　续发现５件钩舌裂纹故障，其中有３件是经过检修后　运行中发生的裂纹，且运行时间均不足１年半，从ｌ６、　１７号车钩钩舌在新造装车后第一个段修（全面检查　修）期内已有超过６０％出现裂纹的情况来看，绝大部　分都将会在装车使用４年（两个段修期）内产生裂纹，　而且在车钩连挂状态下，钩舌裂纹均在非可视部位，　列检和“ＴＦ”检查都无法发现。　２裂纹形成原因分析　行。其钩缓装置采用的是国产化Ｅ级钢联锁式转动车　钩和固定车钩（１６、１７号车钩），在车钩强度及抗疲劳　方面较１３Ａ型车钩有较大提高，对ｃ劬型车辆安全运　行起到了关键作用。但随着大秦线提速和重载增运，　１６、１７号车钩发生的裂纹故障逐渐增多，在一定程度　车钩、钩舌裂纹的形成原因有以下几方面：　２．１大秦线运用车辆的受力工况　上已构成了行车安全隐患。在大秦线运用货车中，１６、　１７号车钩的装车辆数比例占到８５％以上，因此，对　１６、１７号车钩裂纹出现的新动向进行调查、分析势在　在使用频率上，ｃ劬型车辆一个定检期内在大秦　线所走行的里程是其它线路上的两倍。大秦线长大坡　道多、曲线多，Ｃ劬型车辆由于频繁运用和提速增载，车　■　维普资讯 http://www.cqvip.com

．太原铁道科技　大秦线Ｃ　型货车１　６、１　７号车钩裂纹形成原因分析及应对措施　辆受力较大，钩缓配件的受力还增加了侧向力和扭转　力，致使材质疲劳速度加快，再加上运行中不正常的　冲撞、超偏载和装卸时碰撞等因素，客观上增加了裂　表明，疲劳裂纹一般多产生于焊割缺陷处。如果堆焊　前工件内部已存在疲劳裂纹，焊接应力将使之扩展。　裂纹在结构中本身就构成初始裂纹源使配件在交变　纹故障的发生率。　２．２车钩的内部缺陷　作为铸钢件，内部或表面存在一些缺陷是必然的，　如气孔、夹渣和缩松等。《铁路货车厂修规程））４．１．１规定　车钩各部位须全部分解，钩体、钩尾框、钩舌、钩舌销、　钩腔内配件均须进行抛丸除锈。清除锈垢后详细检查。　载荷作用下本应具有的疲劳寿命很快丧失，再加上焊　接过程中的焊接次序不当、预热不适当及间断焊接等　因素，使得配件的焊接强度及疲劳寿命大大降低。　２．３．２夹渣对焊接强度的影响　焊接过程中，如果操作不良、焊接工艺选择不当　都会造成夹渣。试验表明，该缺陷的存在会降低焊接　区域的疲劳强度。若夹渣形成尖锐刻槽，则这种影响　相当大。接缝中如果有大量的夹渣时，由于该缺陷削　弱了接头的有效工作截面，对焊接强度就有很大影　响，并可能掩盖其它更为有害的缺陷。　２．３．３未熔合对焊接强度的影响　未熔合对焊接结构的直接危害是减少截面，增大　应力，从而降低焊接区域的疲劳强度。有关文献指出，　焊缝未熔合的程度超过有效厚度的１０％一３Ｏ％时，其　危害性较为严重。若熔合处于配件内表面或外表面，　而《铁路货车段修规程））４．１．１只规定对钩尾框、钩舌、钩　腔内配件进行抛丸除锈。目前，１６、１７号车钩在段修时，　通常以冲洗或手工除锈的方法清理表面，清理后的表　面状况不是十分理想，而且以肉眼检查是否存在裂纹　或缺陷，手段较为落后、简单，这种方法仅能粗略检查　是否存在表面缺陷，而且漏检的可能性较大。　铸件内部的铸造缺陷可以看成是一宏观裂纹，其　大小随铸造缺陷的状态而定。由于宏观裂纹的存在，　造成了铸件受力截面应力分布不均匀，使得裂纹尖端　的应力增大，在铸造缺陷部位形成了应力集中现象。　则其后果较为严重，往往因疲劳导致裂纹萌生、扩展。　２．３．４咬边对焊接强度的影响　缺陷越大，应力集中现象也越严重。在动载荷作用下，　受力截面上不大的工作应力可导致疲劳裂纹的发生，　若在工作应力较大区域如钩耳孔、钩尾销孔或钩舌Ｓ　面存有铸造缺陷，将会加快疲劳裂纹的产生及扩展，　焊接电流过大、电弧对熔池金属的推力太强使弧　坑过深等因素都会造成咬边的缺陷。它多出现在接缝　表面，对于焊接强度的影响要比气孔和夹渣大得多。　这就是铸造缺陷造成车钩疲劳损坏的主要原因。　这些存在于车钩内部或表面的铸造缺陷还将会　诱发焊接裂纹的产生。它们作为天然裂纹源，使裂纹　的形成少了起裂阶段，尤其在焊接热影响下，热影响　综上可见，焊接缺陷严重影响着焊接质量。因此，　应针对焊接缺陷选择合理的焊接规范，制定严格的操　作条件和工艺要求，尽最大可能减少缺陷，这样才能　保证焊接质量，避免二次裂纹的发生。　２．４　Ｅ级钢车钩的焊修情况　区产生组织的劣化，加上焊接应力的作用，加速了裂　纹的形成。　现行《铁路货车段修规程》明确规定１６、１７号车　钩及钩舌出现裂纹后必须对裂纹部位进行焊修处理。　１６、１７号车钩主要零部件材质均采用的是　ＴＢ／Ｔ２９４２一Ｅ（与ＡＡＲ　Ｍ２０１一Ｅ级相当）２５ＭｎＣｎＮｉＭｏ　２．３车钩焊修缺陷对二次裂纹的影响　对车钩、钩舌的磁粉探伤检查结果表明：裂纹焊　修缺陷对车钩的结构疲劳强度也有着重要影响。在裂　纹的焊接过程中，一些焊接缺陷（如未焊透、气孔、夹　高强度低合金铸钢，由于这个钢种在冶炼过程中加入　Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ等合金元素，Ｅ级钢的焊接规范较普通１３　号车钩的焊接规范要求更高。　站段在检修过程中由于工人技术水平、对焊修工　艺的掌握、工装配备等原因，对Ｅ级钢车钩裂纹的焊　修往往达不到质量要求，造成焊接的质量低下，再次承　载后受到振动或冲击时，焊修部位会重新产生裂纹。　圄　渣、未熔合、咬边等）之所以会明显降低结构疲劳强　度，不仅仅是由于缺陷减少了结构的有效承载面积，　更重要的是缺陷周围产生了严重的应力集中，在交变　载荷的作用下极易引发疲劳裂纹。　２．３．１疲劳裂纹对焊接强度的影响　疲劳裂纹是焊接质量中最危险的缺陷。有关资料　维普资讯 http://www.cqvip.com

太原铁道科技・　大秦线Ｃ８０型货车１　６、１７号车钩裂纹形成原因分析及应对措施　焊修工艺对焊接质量的影响：　（１）焊修时采用的焊接规范不当，热输入量会特　能满足要求时可采用局部预热方法，被焊区域应预热　至２００￣（２—３００￣（２。　别大。这与实际情况相符，进段修理时，钩尾销孔、钩　面积的堆焊，如果规范选择不当，其热输入量是相当　（４）选择合适的焊接方法。减少热输入量可以防　耳孔直径方向的磨耗需要堆焊后再进行加工，这样大　止裂纹产生及扩展。焊接低碳钢，可以采用手工电弧　焊、ＣＯ：气体保护焊、ＭＡＧ焊等方法。这几种焊接方法　相比较，手工电弧焊接的热输入量较大，其余两种的　热输入量较小。因此，可用ＣＯ：气体保护焊、ＭＡＧ焊　来代替目前采用的手工电弧焊。采用ＣＨＥ８５７ＬＨ焊　条，使用前须在烘干箱内以３５０￣Ｃ　４００￣Ｃ温度烘烤　ｌｈ一２ｈ。　大的，必将使晶粒粗大。　（２）由于多次堆焊修补而使热影响区粗晶区晶粒　不断长大，这与实际情况也相符。一个车钩通常使用　２０年以上，其间要重复检修多次，这使得车钩个别部　位出现反复堆焊的现象，就有可能使粗晶区晶粒积累　长大，因此，焊后热处理就特别重要。如果每次堆焊后　（５）选择适当的焊接参数，达到控制焊接线能量　的目的。为了减少焊接线能量，应采用较小的焊接电　流、较快的焊接速度。按焊条直径调整电流，直径为　４ｒａｍ的焊条，电流应调整为１４０Ａ一１８０Ａ。　能进行恰当的回火处理，使晶粒充分细化，则可以保　证晶粒不长大，而目前一些检修单位并不具有完备的　热处理条件和能力。即使有热处理能力，如果焊后回　火或调质处理控制得不好，也存在晶粒长大的可能。　（３）较大的热输入量必然伴随着较大的焊接应力，　如果再加上焊接材料或堆焊区水分、油及氧化皮清除　不彻底，引起较多的焊缝扩散氢，这几方面综合作用　的结果，将造成焊接裂纹的产生。　３　１６、１７号车钩裂纹应对措施　车钩个别部位磨耗量大，必须多道、多层堆焊才　能达到要求的厚度。在焊接顺序上，必须控制层间温　度以控制焊接热输入量，达到减少焊接应力、防止焊　接热影响区晶粒长大的目的。　（６）焊接质量达到要求后，要按部位对车钩进行　调质或回火处理，一方面可使成分均匀，组织细化，消　除粗晶区的粗大组织；另一方面可以消除焊接应力。　３．１提高车钩的铸造质量　为提高车钩的抗疲劳强度，减少气孔、夹砂、毛细　这两方面的作用不但可防止产生裂纹，还可提高车钩　的综合性能。　裂纹等铸造缺陷，必须提高钢水冶炼质量，改善车钩　的铸造工艺，采用有利于提高铸件质量的干法落砂等　方法，使车钩的表面质量得到保证，为以后各级修程　的检查和维修打下良好基础。　３．２防止焊接裂纹的措施　３＿３细化检修规程及工艺要求　（１）目前执行的《铁路货车段修规程》中未对１６、　１７号车钩钩体进行“抛丸除锈”及“探伤”作明确要求，　建议根据大秦线重载车辆运行故障分布状态，尽快制　Ｅ级钢的焊修工艺较为复杂，应严格执行Ｅ级钢　订更为详尽的１６、１７号车钩检修工艺要求，并在ｃ舳型　专用车的段修中加强对车钩钩体“抛丸除锈”及“探伤”　检查，以杜绝裂纹故障的漏探，提高裂纹处理的质量。　焊接规程，采取以下的技术措施，控制焊修质量，以保　证低合金铸钢件的正常性能。　（１）要对焊接区域及其周围进行彻底的除锈清理，　再进行探伤，以发现工件上已有的缺陷。裂纹焊接前，　断面处须开制６０ｏ　７０。坡口，清除缺陷及制备坡口只　（２）在工序控制环节中，重点应放在对铸造缺陷　的鉴别、消除上，严格掌握铸造缺陷的判废标准。　参考文献　［１］严隽耄．车辆工程学【Ｍ】．北京：中国铁道出版社，１９９２　［２］中华人民共和国铁道部．铁路货车段修规程［Ｍ】．北京：中国铁　道出版社．２００３　能采用机床加工或风铲铲削等冷加工方法。　（２）严格焊前处理。待焊区域不得有水、油和锈等　影响焊接质量的杂质，以达到控制焊缝扩散氢含量的　目的。　（３）做好焊前预热。尽可能采用配件整体预热，不　［３］中华人民共和国铁道部．铁路货车厂修规程［Ｍ】．北京：中国铁　道出版社．２００２　■