鐵路貨車車廂焊接修復(fù)時(shí)焊縫開裂的分析

郭廣輝 孫化明

(中車山東機(jī)車車輛有限公司，山東 濟(jì)南 250022)

在鐵路貨車車廂的維護(hù)中，需要對(duì)貨車車廂焊接修復(fù)工藝進(jìn)行應(yīng)用，從而使貨車車廂存在的質(zhì)量問題得到有效解決。在實(shí)際的車廂焊接過程中，焊縫開裂問題的出現(xiàn)屬于比較常見的一個(gè)問題，對(duì)于焊接修復(fù)質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生直接影響，因而需要對(duì)這一問題進(jìn)行有效處理?；诖?，本文主要針對(duì)鐵路貨車車廂焊接修復(fù)時(shí)焊縫開裂進(jìn)行分析，為更好解決焊縫開裂問題提供更好的依據(jù)及支持。

一、拘束壓力產(chǎn)生的焊接裂紋及處理

對(duì)于鐵路貨車車廂，在實(shí)行局部挖補(bǔ)以及鑲塊焊接修復(fù)過程中，所選擇的焊縫形式為封閉及半封閉形式。由于焊縫自身具有閉合性特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)自身會(huì)存在較大剛性及拘束度。在實(shí)際焊接過程中，對(duì)于所產(chǎn)生的變形，在受到限制的情況下結(jié)構(gòu)會(huì)有焊接應(yīng)力產(chǎn)生，而這種焊接應(yīng)力的產(chǎn)生會(huì)致使在焊縫局部出現(xiàn)裂紋，這些裂紋及焊接殘余應(yīng)力會(huì)影響焊接結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及尺寸穩(wěn)定性，尤其在焊縫起弧、收弧及接頭位置，由于焊接熱循環(huán)影響可能會(huì)導(dǎo)致焊縫開裂失效狀況發(fā)生，會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)致焊接接頭可靠性及性能有所降低。為能夠使這一問題得到有效解決，需要對(duì)正確焊接順序進(jìn)行應(yīng)用，盡可能避免在結(jié)構(gòu)拐角位置實(shí)行引弧及收弧操作，防止在這一位置由于操作不合理而導(dǎo)致出現(xiàn)弧坑及夾渣問題，從而致使出現(xiàn)坑弧裂紋情況。在完成封閉及半封閉焊接之后，應(yīng)當(dāng)對(duì)焊道及時(shí)進(jìn)行錘擊，使焊接中由于結(jié)構(gòu)拘束而產(chǎn)生的焊接殘余應(yīng)力得以消除。另外，在焊接完成之后，需要以火焰進(jìn)行退火，從而使焊縫冷卻速度可以有效降低，避免出現(xiàn)焊縫開裂問題。

二、焊補(bǔ)接頭導(dǎo)致的焊縫裂紋及處理

通常情況下，對(duì)于鐵路貨車車廂破損情況的發(fā)生而言，通常都比較復(fù)雜，其中有些破損是由于在進(jìn)行貨物裝卸中導(dǎo)致機(jī)械破損情況出現(xiàn)，而有些破損是由于腐蝕性介質(zhì)影響而致使有局部破損情況出現(xiàn)，還有些情況是由于氧化比較嚴(yán)重，因而在實(shí)際焊接中所選擇的焊縫接頭在形式上也有很大差異存在。若有大面積破損情況出現(xiàn)，需要利用挖補(bǔ)形式維修，若車廂由于外力作用而出現(xiàn)變形及斷裂情況，需要先矯正車廂變形部位，之后需要對(duì)開裂位置進(jìn)行焊接。對(duì)于有些焊接接頭形式，會(huì)由挖補(bǔ)過程中所形成的對(duì)接接頭轉(zhuǎn)變成為角焊縫，在焊接過程中需要將焊縫根部熔深增加，以使得焊縫應(yīng)力得以降低。同時(shí)，在焊縫焊接及檢驗(yàn)過程中，需要依據(jù)角焊縫標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格進(jìn)行檢驗(yàn)，以避免焊根及焊趾部位由于應(yīng)力比較集中而致使焊縫出現(xiàn)開裂情況。此外，在對(duì)焊接結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中，對(duì)于結(jié)構(gòu)自身設(shè)計(jì)合理性需要充分考慮，還需要充分考慮結(jié)構(gòu)自身受力狀況。對(duì)于結(jié)構(gòu)自身受力情況而言，其與結(jié)構(gòu)外形、曲率半徑等存在密切關(guān)系，具體來(lái)說(shuō)就是曲率半徑越小，則結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的可能性也就越大，這種情況下結(jié)構(gòu)所受到應(yīng)力也就比較集中。為能夠避免這種情況的發(fā)生，在對(duì)車廂進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中，對(duì)于小門部分設(shè)計(jì)需要小門四角加工成具有弧度的圓角，代替以往的直角結(jié)構(gòu)。

三、焊縫金屬中的擴(kuò)散氫導(dǎo)致的焊縫及處理

對(duì)于鐵路貨車車廂而言，通常情況下都是選擇強(qiáng)度比較高的耐候鋼作為材料進(jìn)行制造，這類材料在實(shí)際焊接中很容易有冷裂紋出現(xiàn)，其發(fā)生因素主要包括鋼淬硬傾向、結(jié)構(gòu)拘束拉應(yīng)力及焊縫金屬中存在的擴(kuò)散氫。在室溫條件下，對(duì)于鋼材中的擴(kuò)散氫含量而言，其含量越高，則材料塑性也就越不理想，則焊縫中擴(kuò)散氫含量也就比較高，會(huì)導(dǎo)致焊縫脆性增加，焊縫強(qiáng)度會(huì)有所降低，并且焊縫中有裂紋出現(xiàn)的可能性也就會(huì)增加，因而需要對(duì)焊縫金屬中擴(kuò)散氫含量進(jìn)行控制，主要從以下幾個(gè)方面入手。首先，選擇氫含量比較低的焊條，并且需要在高溫下烘干，時(shí)間為兩小時(shí)，并且要注意進(jìn)行保溫，避免焊條有二次受潮情況出現(xiàn)，防止水分進(jìn)入焊縫之內(nèi)。其次，在焊接之前，需要對(duì)焊縫周圍2mm 之內(nèi)的雜質(zhì)清除，以避免焊縫質(zhì)量受到影響。第三，對(duì)于焊縫需要進(jìn)行科學(xué)合理布置，避免由于焊道不合理及焊接順序不合理而致使結(jié)構(gòu)拘束比較大，焊接殘余應(yīng)力比較大，從而有效避免局部出現(xiàn)開裂情況。同時(shí)需要注意在焊接之前應(yīng)當(dāng)提前進(jìn)行預(yù)熱，在焊接之后需要注意緩冷，以促使擴(kuò)散氫可以由焊縫中充分溢出，且需要利用錘擊焊道方式，將焊縫中殘余應(yīng)力釋放出來(lái)。最后，對(duì)于焊接線能量需要適當(dāng)增加，使焊縫冷卻速度得以降低，從而使焊縫金屬中氫擴(kuò)散問題得到解決，實(shí)際焊接質(zhì)量得到保證。

四、結(jié)語(yǔ)

在目前的鐵路貨車車廂焊接修復(fù)過程中，焊縫開裂問題已經(jīng)成為十分普遍的一種現(xiàn)象，對(duì)于整個(gè)焊接修復(fù)質(zhì)量都會(huì)產(chǎn)生十分重要的影響，因而需要對(duì)焊縫開裂問題進(jìn)行有效處理。因此，相關(guān)技術(shù)人員需要對(duì)各種導(dǎo)致焊縫開裂發(fā)生的原因進(jìn)行分析，并且需要以有效對(duì)策及方式進(jìn)行處理，從而使整個(gè)焊接質(zhì)量的保證。