第5章-钢轨焊缝超声波探伤.docVIP

PAGE 31 - 第五章 钢轨焊缝超声波探伤 第一节 钢轨焊缝基本知识 一、钢轨焊接一般知识* 目前钢轨焊接方式主要有接触焊、气压焊和铝热焊三种，其中接触焊又分为工厂焊和现场焊两种。这些焊接方式在无缝线路中各占钢轨焊缝比例不同，以接触焊焊缝为最多，铝热焊其次，移动气压焊随着现场接触焊技术成熟，占有的比例会越来越少。 （一）接触焊 接触焊（又称为闪光焊）是电阻焊的一种，它将两个待焊钢轨端固定在焊机夹具上，利用低电压大电流加在被焊钢轨上产生的电阻热，使轨端加热至表面熔化状态，然后立即断电并加压，在压力下两钢轨端面相互结晶，使两节钢轨焊接在一起。该法是目前我国厂内焊接的主要方法，它把25m、100m长度的钢轨焊成250～500m长的轨条。随着科技发展，目前已经生产出适合现场焊接的移动式 （二）气压焊 气压焊分为熔化气压焊和塑性气压焊两种。国内绝大多数采用塑性气压焊。塑性气压焊焊接时，将钢轨两清洁端面紧密贴合，并对贴面使用专用焊炬产生气体火焰加热，待贴合面及附近被加热至塑性状态，即对贴合面加以顶锻，在压力作用下固溶体中的原子之间进行扩散再结晶，两金属面间形成新的结晶，使两根钢轨焊接在一起。 （三）铝热焊 铝热焊又称铸焊法，它是将铝粉、氧化铁粉、铁钉屑和铁合金等按一定比例配成铝热焊剂，用高温火柴点燃后，发生激烈的化学反应和冶金反应，使其瞬间温度达到1200 ℃～1300 ℃，钢水下沉，氧化铝以渣的形态浮于溶化金属上面，然后把钢水注入套在对接钢轨上、预热好的砂模铸型内，与预热温度达900 二、钢轨焊缝缺陷** （一）焊缝缺陷种类 因焊接设备、焊接材料、气温条件和操作工艺等因素都会影响焊接质量，在焊缝内产生缺陷。焊缝缺陷的种类、特征、形成原因和危害性见表5－4。 表5－4 钢轨焊缝缺陷 焊接 方式 缺陷名称 特 征 产生部位 形 成 原 因 危 害 性 接 触 焊 灰 斑 暗灰色平滑，有时有放射性条纹的片状夹杂物 焊缝的任何部位，其中轨底角边居多 焊接时间短，次级电压高，连续闪光发生中断，顶压力小等造成 大大降低焊缝的疲劳强度和韧性极易造成断轨 裂 纹 开口性斜裂和焊缝中暗裂 多数发生在焊缝腰部和热影响区 可焊性差和端面切割不良或存在重皮 垂直和斜向折断 烧 伤 轨面和轨底的钳口部位存在烧伤痕迹 离焊缝中心130~330mm区域 钳口部位不洁，通电后电阻加大或加热时间过长 脆性折断或烧伤引起横向裂纹 未 焊 合 断口呈暗灰色，平整有毛刺 轨头中心、轨底三角区 加热温度低、顶煅量不够等 降低焊缝的疲劳强度和韧性，易造成断轨 气 压 焊 光 斑 断口表面呈银灰色却平滑，手感不涩手 焊缝的轨头和轨底部位 温度低或顶锻力不足，造成钢轨接触面的不连续性。火焰不正常，出现回火、放炮等导致端面污染和氧化 减少钢轨的有效截面积，在其缺陷边缘应力集中，极易折断 过 烧 断口呈暗色，松散的微粒状组织 两轨底角和轨头与轨腰接合处的凸出量部位 主要是加热温度过高。在钢轨表面产生松散的微粒组织 塑性减弱，脆性增大，存在轨底角两端，很易折断 未 焊 合 断口呈暗灰色，平整有毛刺，在毛刺之间有平滑的微小白斑 焊缝的任何部位 端面不洁，间隙过大，顶端量过小，顶端过焊，或加热器火焰不正，摆动量不均匀 与光斑危害相似 铝 热 焊 夹 碴 断口处存在不规则体积型夹杂，一般呈暗灰色 任何部位 打塞（钉）过早使未上浮的溶渣，氧化皮及夹杂物进入焊缝 焊接质量良好，铝焊接头的屈服强度只有母材的70%左右，如果存在缺陷其强度明显下降，尤其低温季节，接头本身受到巨大的温度拉应力，再加上列车动弯应力的联合作用铝焊接头最易引起折断。上海局1982~1984年统计铝焊接头折轨占断轨总数的71% 气 孔 气孔大小不均，有单个或蜂窝状的气孔群体 任何部位 焊接工艺不当，渗水、漏油。轨端端面不洁或焊剂受潮 夹 砂 焊缝中可见细小的砂粒 多数存在于轨底角两侧 砂模封口不准，使混入溶液中的砂粒无法溢出 缩 孔 断口处呈暗灰色的空穴 浇注部位或端面中心 预热不够或浇注口散热过快，导致溶液的凝固收缩 疏 松 多孔性和不致密性，似海绵状，呈银白色 轨底三角区 溶液凝固时，因体积收缩或气体上浮造成晶间空隙 未 焊合 断口呈未溶合状态，平整 轨底角二侧居多 预热温度不够，焊缝间隙不一 裂 纹 焊缝与母材间 焊接时冷热分布不均匀或加热时金属体积改变，组织应力破坏 （二）焊接接头伤损标准 根据铁道行业标准BT/T1632－91《钢轨焊接接头技术条件》规定： 1．钢轨焊头不得有未焊合、过烧、裂纹、气孔、夹碴等有害缺陷； 2．接触焊焊头的断口允许有少量灰斑。单个灰斑面积不得超过10 mm2；灰斑总面积不得超过20mm2；相邻两灰斑间距尺寸小于较小灰斑尺寸时，应将中间区域与两个