CRH2型動車組車端吊座裂紋的處理和防治

周愛生

（北京鐵路安全監(jiān)管辦駐北京動車段驗收室，北京102600）

CRH2型動車組車端吊座裂紋的處理和防治

周愛生

（北京鐵路安全監(jiān)管辦駐北京動車段驗收室，北京102600）

在CRH2型動車組運用和檢修中，多次發(fā)生車體端部安裝吊座不同部位出現(xiàn)裂紋的問題，此部位處理起來工藝復雜，工時較長，影響生產(chǎn)進度，而一旦處理不當又會帶來安全隱患。經(jīng)過深入調(diào)查和分析，查明原因后提出了有針對性的整治建議，且取得了良好效果，為處理此類故障積累了經(jīng)驗。

裂紋；車體；安裝座；動車組；CRH2型

根據(jù)各動車運用所提供的質(zhì)量信息，自2007年4月18日動車組正式開通以來，各動車組車型走行公里持續(xù)增加，大部分達到了3級、4級甚至5級修的修程，動車組質(zhì)量故障也明顯增多，車體部分多處出現(xiàn)裂紋，比較突出的問題有：車體端部緩沖梁裂紋、吊座裂紋、導流罩安裝座裂紋、裙板安裝座裂紋、電池箱裂紋、減振器安裝座裂紋等。部分CRH2型動車組在5級修中多次發(fā)現(xiàn)車體端部緩沖梁出現(xiàn)裂紋的問題。北京動車段從2012年6月開始對CRH2型車體端部緩沖梁進行裂紋普查。2013年6月24日CRH2133E動車組在北京動車段實施次輪3級檢修過程中，發(fā)現(xiàn)4車、5車、9車、12車、15車一位端一位側(cè)車體端部安裝吊座組成焊縫疑似裂紋，其中15車最為嚴重。具體見圖1。

圖1 15車安裝座組成焊縫裂紋

1 受力分析

圖2中所示為作用于車輛上的氣動力學的力和力矩，其中有空氣阻力、升力、橫向力，以及縱向擺動力矩、扭擺力矩和側(cè)滾力矩。車輛運行阻力主要由空氣阻力和機械阻力組成?？諝庾枇退俣鹊钠椒匠烧?，機械阻力則和速度成正比。因此，隨著速度的提高，空氣阻力在運行阻力中所占的比例急劇增加。車輛的空氣阻力主要由3部分組成：頭部及尾部壓力差所引起的阻力，稱為“壓差阻力”；由于空氣的黏性而引起的、作用于車體表面的剪切應力造成的阻力，稱為“摩擦阻力”；車輛的突出物（如懸掛設(shè)備、車頂設(shè)備、車體底架、車輛之間的連接風擋等）所引起的阻力，稱為“干擾阻力”。升力也與列車速度的平方成正比，正升力將使輪軌的接觸壓力減小，為此將對列車的牽引和動力學性能產(chǎn)生重要影響。車輛運行中遇到橫向風時，車輛將受到橫向力和力矩的作用，風載荷達到一定程度時，橫向力及其扭擺力矩和側(cè)滾力矩將影響車輛的傾覆安全性。

圖2 CRH2型動車組車體受力圖

圖3所示是車體端部吊座受力情況，除受到圖2所示的阻力、側(cè)力、升力和傾覆力矩外，還受到過橋線本身的重力作用G、車輛運行中過橋線對吊座前后、左右的摩擦力矩。因此，該部位車體吊座的受力情況是相當復雜的，比較容易出現(xiàn)焊縫裂紋。如果出現(xiàn)裂紋后不能及時發(fā)現(xiàn)并處理，則裂紋可能繼續(xù)擴展，將導致車體吊座脫落。一方面過橋線可能下墜與防雪風擋、鋼軌互磨，引起電路和網(wǎng)絡故障；另一方面吊座脫落可能造成車輛脫軌等事故。因此，對該類故障及時采取有效措施是很有必要的。

圖3 CRH2型動車組車體吊座受力分析模型

2 原因分析

通過對現(xiàn)場焊縫疑似裂紋的分析，發(fā)現(xiàn)裂紋位置都出現(xiàn)在焊縫拐角處的焊趾部位，經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)查和分析認為，產(chǎn)生裂紋的主要原因是焊縫拐角處焊趾打磨不順滑，導致應力集中，在列車運行中氣動交變載荷及振動作用下導致焊縫疲勞斷裂，運行過程中不斷擴展，形成裂紋。在焊接過程中，由于工人技術(shù)水平、對焊接工藝的掌握、工裝配備等原因，焊接往往達不到質(zhì)量要求。在焊接過程中產(chǎn)生的一些焊接缺陷，如裂紋、氣孔、夾渣、咬邊、未熔合、未焊透等焊接缺陷不僅消弱了焊縫的有效斷面，減少了結(jié)構(gòu)的有效承載面積，降低焊縫力學性能，而且造成了焊接缺陷區(qū)域如焊縫拐角處焊趾部位的嚴重應力集中，影響著焊接質(zhì)量發(fā)揮，明顯降低了結(jié)構(gòu)疲勞強度。因此，應嚴格按照焊接規(guī)范，選擇制定合理的操作條件和工藝要求，如焊條的烘干保溫、焊區(qū)的預熱、焊后的熱處理、對焊縫焊趾修磨要圓滑過渡、減少應力集中等，以最大可能減少缺陷。這樣才能保證焊接質(zhì)量，避免在交變載荷作用下引發(fā)2次疲勞裂紋。

3 處理建議

（1）處理方案

針對焊縫裂紋實際情況，提出整治建議如下：

首先應去除油漆 →通過PT探傷（著色滲透探傷）確定裂紋長度→打磨消除裂紋→再次進行PT探傷→確定裂紋徹底消除。若裂紋長度不大于5 mm，先局部打磨去除裂紋，保證圓弧過渡順滑，PT探傷如果不再出現(xiàn)裂紋，則現(xiàn)車維持原狀；若裂紋長度超過5 mm，將裂紋消除后，對母材作打磨順滑處理，具體見圖4（陰影部分即為允許順滑打磨的范圍）。

圖4 母材順滑處理示意圖

（2）PT探傷（滲透探傷法）

滲透探傷是利用毛細現(xiàn)象來進行探傷的方法。對于表面光滑而清潔的零部件，用一種帶色（常為紅色）或帶有熒光的、滲透性很強的液體，涂覆于待探傷零部件的表面。若表面有肉眼不能直接觀察的微裂紋，由于該液體的滲透性很強，它將沿著裂紋滲透到其根部。然后將表面的滲透液洗去，再涂上對比度較大的顯示液（常為白色）。放置片刻后，由于裂紋很窄，毛細現(xiàn)象作用顯著，原滲透到裂紋內(nèi)的滲透液將上升到表面并擴散，在白色的襯底上顯出較粗的紅線，從而顯示出裂紋露于表面的形狀，因此，常稱為著色探傷。若滲透液采用的是帶熒光的液體，由毛細現(xiàn)象上升到表面的液體，則會在紫外線燈照射下發(fā)出熒光，從而更能顯示出裂紋露于表面的形狀，因此常常又將此時的滲透探傷直接稱為熒光探傷。此探傷方法也可用于金屬和非金屬表面探傷。主要使用滲透劑、清洗劑和顯像劑等3種液體來操作，首先用風動打磨機清潔打磨處理裂紋處，然后噴入紅色滲透劑，15 min后使用清洗劑清洗裂紋處，然后噴入顯像劑，如果沒有出現(xiàn)紅色狀的紋路，說明該處不是裂紋；如果出現(xiàn)紅色狀的紋路，說明該處就是裂紋。

4 處理過程

CRH213304車去除油漆后進行PT探傷沒有發(fā)現(xiàn)裂紋；

CRH213305車去除油漆后進行PT探傷，發(fā)現(xiàn)表面有微細裂紋；裂紋長度約5 mm，打磨約1.5 mm后消除（見圖5）。

CRH213312車去除油漆后PT探傷沒有發(fā)現(xiàn)裂紋；

圖5 5車首次探傷結(jié)果

CRH213309車去除油漆后PT探傷表面有微細裂紋，裂紋長度約5 mm，裂紋消除后沿母材寬度方向打磨約5 mm，由于封頭焊縫被打磨消除，封頭處涂密封膠確保防水，同時對母材作打磨順滑處理（見圖6）。

圖6 9車裂紋處理

CRH213315車去除油漆后進行PT探傷后表面有明顯裂紋，長度約15 mm，用打磨機將裂紋消除后，對安裝座組成母材作打磨順滑處理。因為該車裂紋較長，順滑打磨作業(yè)進行了較長的時間，打磨長度為20 mm。

5 效 果

CRH2133車體吊座裂紋照上述方案處理后，經(jīng)過半年多的運行，在動車所進行了多次一、二級修和探傷檢查后一切正常，沒有再出現(xiàn)裂紋，證明該處理方法是行之有效的。由于CRH3、CRH5、380BL系列動車組也采用了鋁合金車體，因此這種處理方法也同樣適用于CRH3、CRH5、380BL系列動車組。

6 結(jié)論及建議

（1）建議吊座裂紋的處理方案：

若裂紋長度不大于5 mm，先進行局部打磨去除裂紋，保證圓弧過渡順滑，PT探傷無裂紋后，現(xiàn)車維持原狀；

若裂紋長度超過5 mm未超過20 mm的，將裂紋消除后，要對母材作打磨順滑處理。

（2）動車運用所結(jié)合一、二級修程加強對該部位的檢查，發(fā)現(xiàn)裂紋及時報修，扣車處理。

（3）結(jié)合三級修對該部位進行普查，根據(jù)裂紋情況分別進行打止裂孔、表面脫漆、探傷、打磨、焊補等處理，徹底消除裂紋。裂紋情況嚴重的，要更換吊座。

（4）對處理后的情況進行長期質(zhì)量跟蹤，建立專門信息臺帳。

（5）狠抓動車組源頭質(zhì)量，對于車體焊縫的焊接、打磨等關(guān)鍵工序做好技術(shù)培訓和質(zhì)量管控。

［1］ 北方交通大學機電學院.動車組概論［M］.北京：北京交通大學，2009.

Crack Handling and Provision for Installation Bracket at Car End on CRH2EMUs

ZHOU Aisheng
（Beijing Railway Safety Supervision and Management Office in Beijing Moving Car Segnent Acceptance Chamber，Beijing 102600，China）

In the operation and maintenance of CRH2type EMU，and repeatedly found cracks in deferent location at car end，seriously affect the ride safety and period of maintenance.through the research and analysis of the problem，the corresponding measures are put forward，experience are provide for solute the series fault.

crack；car body；installation bracket；EMU；CRH2

U266

A

10.3969/j.issn.1008－7842.2014.02.22

1008－7842（2014）02－0090－03

8—）男，高級工程師（

2013－09－02）