由此可见，氢在低碳钢中的扩散速度很快；而在中碳钢、高碳钢、低、中合金钢中，其扩散速度小，溶解度也小，极易在局部地区聚集而产生延迟裂纹。但在适当的预热温度、层间温度和后热温度的控制下，会较明显地缓解这种现象。所以选择合适的预热温度，后热温度，控制层间温度是至关重要的。 % o# b+ n- I7 U (3)选择合理的预热温度 . z. I0 G, g& ^! O! n ~ 在焊接过程中采用焊前预热，焊后后热缓冷的措施来适当的延长冷却时间，就能降低冷裂倾向。2 R. G6 d6 A# Z
预热温度按式(1)计算：: [9 u g" }: l6 K$ q% A
TP=1440PC-392(℃) (1)
式中：TP——预热温度；( B( ?( q6 y* o- M) p
PC——钢材焊接冷裂纹敏感系数。 6 \, J2 S0 M# C& }9 A( S 而PC的计算公式是：
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。 6 d! {- {4 j7 ]* B% j 计算得出：PC=0.5084 ' n5 ~8 N) e' O' w 代入(1)式得：TP=340℃ / {$ o& |+ h0 M: \ 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 - e8 e% x* {) x. m# R7 V (1)选择焊材 # G8 d4 q, e& \5 G! R 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。' l0 i y" }* y
CHE857焊条熔敷金属化学成分和力学性能见表2和表3。7 [' j! e% H( O, x
表2 熔敷金属化学成分 %
元素
C
Mn
Si
S
P
Mo
含量
0.151 U6 l- f, f( g/ d6 w, D
≤0.10
≥1.0& ]) E% ]7 y! ~4 ?% p8 I; h1 R
1.60
0.40～- ? V, {. ]0 U+ w9 m z0 j
0.80
≤0.035% y7 \* }# f% \1 u2 }; n- ^% X
0.010
≤0.035 1 J9 h% u7 q# v4 [& F1 y$ I2 J5 V0.020
0.60～2 l3 W. p. R4 j
1.20
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0 B8 {; S$ ?) H( v
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：3 t2 n+ M$ o2 E& D$ s: g/ Y& R8 Z
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； T$ U+ ? c) K7 B1 x 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；; t4 c f* k, l6 ?; n
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； o3 m0 R" v0 y& @ 4)采用测温笔检测温度达到350℃时开始施焊。* x* C w( Q1 H! H# k1 ]
5)焊条施焊前需经350～400℃烘烤1h后才能使用，随烘随用。! _" o1 I& T' G& p! }" D+ @$ y
焊接电流140～160A，焊接电压21～23V，焊条直径4mm；; R; d& J3 M0 V9 f
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；7 `2 d: ?0 y0 [$ ]+ }
7)第二层焊道起弧时要与前一层焊道的方向相反；+ `0 F' T6 H# f( D g' t
8)层间温度要控制在280～320℃之间；8 ?9 ]0 J0 p* H! Y0 Q% z
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 / l2 `4 Y# Q2 E8 h; O6 @ 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。 7 S {& `4 q8 J8 L7 t
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