铁路客车车辆导流罩支架焊缝断裂失效分析.docxVIP

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铁路客车车辆导流罩支架焊缝断裂失效分析

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摘要：导流罩是铁路客车车辆推动与控制系统的重要构件，基于此，本文详细探讨了铁路客车车辆导流罩支架焊缝断裂失效分析。

关键词：铁路客车；导流罩支架；焊缝；断裂

裂纹出现在钢板和U形板间的焊缝根部，并沿焊缝方向延伸至U形板的“U”形底部。在“U”形底部产生一个新的疲劳裂纹源，并沿钢板横向扩展，最终致使钢板断裂。钢板与U形板焊缝尺寸不足，导致强度达不到设计要求，是支架开裂和最终断裂的主要因素。因此，应加强焊接作业管理，要求焊工严格按图样及工艺文件要求焊接，并且焊后加强焊缝外观和尺寸的焊工自检、互检、焊接检验验收工作。

一、断裂失效分析

断裂失效是指零件完全断裂，而且在工作中丧失或达不到预期功能称为断裂失效。断裂失效是机械产品最主要和最具危险性的失效。断裂失效分析是从分析断口的宏观与微观特征入手,确定断裂失效模式,分析研究断口形貌特征与材料组织和性能、零件的受力状态以及环境条件(如温度、介质等)等之间的关系,揭示断裂失效机理、原因与规律,进而采取改进措施与预防对策。

二、导流罩制作工艺流程

组成导流罩的主要零件有上支撑、下支撑、内壳板、外壳板、鱼形板、圆钢和圆管、环向加筋板等，其外形如水滴。导流罩制作工艺流程为：模具制作(严格按设计图纸)→曲面瓣片轧制→胎架制作(尺寸核验)→圆钢和圆管安装(焊缝磁粉检测)→内壳板拼接(焊缝渗透检测、超声波检测、射线检测)→鱼形板安装→环向加筋板安装(焊缝渗透检测、磁粉检测)→上下支撑安装→外壳板安装(焊缝磁粉检测、超声波检测)→外形尺寸测量→气压试验→整体冲砂与油漆→机加工→完工测量→对外交验。

三、导流罩焊接质量要求与检验程序

1、外形尺寸和线型控制。为保证铁路客车车辆的顺利安装与运行，导流罩在制作加工过程中应严格控制尺寸偏差和线型．模具的制作应符合设计图纸中产品线型，制作完毕后需用样箱检查，检查合格后方可用于曲面瓣片轧制，上下支撑在安装时严格做到中心对齐，罩体前后端曲面应用模板套靠，不得超出允许偏差，内壳板内侧的拼接焊缝余高需打磨平滑。

2、焊前准备与工艺要求。所有焊缝在焊接前应进行焊接坡口或端口的制作与清理，焊接端口两侧各30mm范围内的母材表面应予以打磨，去除氧化皮、油污等，焊接施工应按适合于本项目的焊接工艺进行，焊接操作人员、焊接设备、焊接材料和环境条件均应符合工艺要求。

3、焊缝质量要求。根据设计文件要求，焊接完毕，应进行焊缝外观质量检查，焊缝及焊接热影响区不得存在气孔、夹渣、裂缝、焊瘤等缺陷，焊角高度应不小于0.4。所有主要焊缝经外观检查合格并达到时效要求后进行无损检测，焊缝内部质量检测要求为：内壳板不锈钢对接焊缝20％射线检测，100％渗透检测，100％超声波检测；外壳板对接焊缝20％超声波检测，100％磁粉检测；内壳板与鱼形板、环向加筋板的角焊缝20％渗透检测；鱼形板与环向加筋板的角焊缝20％磁粉检测。

4、焊缝磁粉检测。磁粉检测是利用漏磁场吸附磁性介质形成磁粉堆积的原理，从而揭示焊缝不连续，适用于检查铁磁性材料表面及近表面的缺陷，具有检测速度快、成本低、灵敏度高和缺陷显示形象直观的优点。导流罩制作加工过程中，需对鱼形板和环向加筋板的角焊缝进行20％磁粉检测，对外壳板拼接焊缝进行100％磁粉检测。检测时可适当使用反差增强剂，对出现成磁粉堆积的地方必须采用砂轮打磨，打磨到无磁痕堆积出现为止，然后按原焊接工艺补焊，再次实施磁粉检测，以彻底消除检测区域内的缺陷。由于磁粉检测出的缺陷以裂纹居多，所以修补时尽量减少碳弧气刨的使用，防止裂纹的扩张，避免出现更大危害。

5、焊缝渗透检测。渗透检测用于发现表面开口的缺陷，如气孔、裂纹等。检验方法分为水洗型、溶剂清洗型和后乳化型三种，若选用溶剂清洗型的渗透液，内壳板在拼接时采用单面坡口反面清根形式，先对内壳板外侧施焊，焊毕外观检查合格后进行渗透检测，内侧焊接部位清根打磨后仍需对焊接坡口进行渗透检测，以免缺陷埋藏于焊缝内部，内侧焊缝施焊完毕进行外观检查，防止非相关显示的出现，合格后进行渗透检测，渗透检测操作时，每次只能使用同一厂家的渗透检测材料，为保证渗透检测的可靠性，环境温度必须控制在12～52℃，如遇冬季气温低于12℃，应对焊缝及热影响区予以适当加热。

不管采用何种检测方法，其目的都是为尽可能将焊缝中的缺陷检测出来，然后进行必要的返工或修补，以保证产品质量。对于检测出来的缺陷应予以认真对待，必须按返修或修补工艺处理，待外观检查合格后进行对应的无损检测。

四、宏观检查

车辆检修人员在检查某铁路客车时，发现导流罩的三角支架断裂。根据技术文件提供的资料，导流罩支架材质为06Cr19Ni10，支架上钢板与U形板焊接，焊缝设计尺寸为Z3