按照经验，碳当量低于0.4%时，钢的可焊性良好。碳当量在0.4%以上时，钢的淬硬倾向逐渐明显，冷裂倾向也随之增加，可焊性较差。从计算得出此钢种的碳当量已达0.99%，其可焊性很不理想。必须采用严格的工艺措施，严格控制线能量、预热及后热温度等来防止因淬硬倾向严重引起的冷裂现象。 " j; o A) V% E 延迟裂纹也是冷裂纹中的一种现象。该钢种中的C、Si、Mn等元素含量较高，氢也是延迟裂纹产生的主要因素之一。1 Q! y3 E5 R O. h+ }" I! Q
根据实验，氢在含碳量为0.54%的中碳钢和低碳钢中的扩散系数如下： * k! I1 I7 x/ H: i. z+ B/ H
代入各数值，其中h值取所补焊厚度20mm(缺陷深度)；H值取2.22ml/100g。1 ?4 B, R: P2 s# t
计算得出：PC=0.5084; T2 Q" O, k8 X% ]' z
代入(1)式得：TP=340℃ / P* y: C. b! B. t9 E7 c8 z! A 通过计算得出，焊补过程中的预热温度在340～350℃之间。但钢轨道叉是在自由状态下焊补，其拘束度不太大，故采用小规范，小电流，小的线能量时，其预热温度可适当调整至300～350℃之间。
2 工艺方案 # @9 I: T$ N$ C" [4 c, W: a& y (1)选择焊材7 ^# j4 ]! C G4 W9 w3 S; ~
根据以上各方面的分析，按照母材力学性能，应选择结107焊条或结107Cr焊条，但该类焊条购不到，根据现场条件及实际情况，我们选用自贡焊条厂生产的CHE857(结857)焊条。4 D4 }* n+ _; S$ c% r
CHE857焊条熔敷金属化学成分和力学性能见表2和表3。% V8 W* b" \- r
表2 熔敷金属化学成分 %
元素
C
Mn
Si
S
P
Mo
含量
0.153 s( B8 f. ?* ]( ~
≤0.10
≥1.08 t! P+ p* V W- S, K& o' g
1.60
0.40～7 ?0 h$ c' W8 i( n
0.80
≤0.035 " c# }3 N7 `( P4 R" I3 ?0.010
≤0.035) }. {" Q" ~& P4 X8 V9 c: }( K
0.020
0.60～ 3 t& J, m) ^3 v, w7 ~# m1.20
表3 熔敷金属力学性能(620℃×1h回火)
σbMPa
σ0.2MPa
δ5%
AKVJ
≥830～900
≥740～780
≥12～18
80
(2)确定工艺参数 C. E& v) z9 U8 I0 T2 U! [* G3 s" y 考虑到减少热输入，规定用4mm直径的焊条，采用小规范焊接。同时考虑到避免延迟裂纹的产生，对焊补前坡口的清理、保持焊接过程中的层间温度、焊条的烘干及焊条运条方式等均做了明确的规定：: E$ u+ C1 U+ S) O- o/ V4 L
1)焊前须清理干净缺陷，采用砂轮打磨，打磨时温度不能过高，以防止裂纹缺陷继续延伸；# F( C/ g4 ?2 B3 j, l0 I
2)打磨前的缺陷长度约50mm，打磨时加宽加深。为防止打磨时缺陷延伸，先将缺陷两端打磨出一条垂直于缺陷走向的断隔槽，然后仔细打磨缺陷，直至肉眼检查看不见为止； $ F& O- p2 O7 H, z 3)采用PT进行检验，确认无缺陷时，即可以开始用氧乙炔焊炬在缺陷清理后焊补区周围100mm范围内均匀预热；. Z7 A) e9 C, T7 h% a+ D! q' a
4)采用测温笔检测温度达到350℃时开始施焊。& R! C: c/ U8 A' N$ ~
5)焊条施焊前需经350～400℃烘烤1h后才能使用，随烘随用。 * Q: c4 F5 G2 u# N, w2 m# t 焊接电流140～160A，焊接电压21～23V，焊条直径4mm； \. u) K4 @: e0 |# W2 z. \3 H& x 6)采用窄道焊，焊条不允许横向摆动，收弧时注意填满弧坑，每焊完一层要用圆锥形手锤进行锤击，以减少焊接应力； g; a/ T" U9 X6 i% X: o
7)第二层焊道起弧时要与前一层焊道的方向相反；0 e' L# r; b f& g. _) w- w$ m
8)层间温度要控制在280～320℃之间； \2 n6 a o# L0 ]& X& \: e 9)焊后立即进行后热，温度控制在300～350℃之间，保持2h后缓冷，打磨后进行PT探伤检查。
3 焊补结果 ' d2 p# R$ C( Y 对奥贝钢的焊补工作，是在地处京广线上的主干道上。道叉不能卸下来，只能在火车运行间隙中进行清理和焊补工作。列车每2～3min一列，时速为150～170km/h，这样给清理缺陷和焊补工作带来了种种不便。但也正由于这样，恰好达到了小的线能量和小的热输入要求。同时因列车经过时产生的震动，无疑是对焊缝最好的锤击。所以整个焊接过程较为顺利，PT探伤合格，一次补焊成功，用户对此深表满意。若是选用结107或结107Cr焊条，焊后强度会更好，延伸率、冲击值和硬度都比结857焊条高，综合性能更接近母材力学性能。 ; h* |5 S7 T( N
发表于 2007-4-29 12:47:06
发表于 2007-5-7 12:36:39
发表于 2007-5-7 22:23:01