A型電力機車牽引桿的焊接修復工藝及方法

于靜 陶佳 喬巖

摘要：本文闡述了A型電力機車牽引桿的焊接修復工藝、步驟要求和應用具體標準，對牽引桿焊接修復中產生的焊接缺陷進行了分析。

關鍵詞：牽引桿；焊接缺陷；預熱溫度；異種鋼

1.引言

A型電力機車是為滿足鐵路運輸對高速客運的市場需求而制造的大功率電力機車。牽引桿作為A型電力機車鋼結構的主要承載構件，是機車牽引制造的關鍵工序、特殊工序，是連接車體與轉向架的唯一載件，承受著縱向載荷，包括牽引力、制動力和沖擊力的變載荷作用，因此對牽引桿的質量要求極高。

2.焊接性分析

2.1牽引桿法蘭選用14NiCrM010-6V低合金高強度鋼，桿體為Q345E低合金鋼作為母材，其中Q345E屬于低合金高強度結構鋼，具有較好的焊接性和低溫沖擊性能；14NiCoM010-6V也屬于低合金高強度鋼，但由于合金元素含量較高，焊接性能較差，焊接前需預熱240-260℃，焊后要求緩冷保溫。

2.2法蘭14NiCoM010-6V為低合金高強度鋼其焊接性較差，在焊接過程中容易出現淬硬傾向組織，使焊接接頭產生冷裂紋傾向較大，必須焊前預熱、焊后保溫緩冷，可以有效地減少焊接應力，降低冷裂紋傾向，焊后經磁粉和超聲波檢測合格后，再送至x光檢驗合格后，還需加工處理。

2.3因牽引桿屬于異種鋼焊接，在一般情況下，選用的焊材是焊縫金屬中力學性能及其它性能不低于母材中性能較低一側的指標，即可認為是滿足了技術要求，但在某些情況下還應從焊接工藝性能（如抗裂性）方面來考慮。因此我們選用具有優良焊接工藝性的ER50-6焊絲。

2.4焊修時應注意的要點：

2.4.1由于牽引桿是異種鋼焊接在焊修時易形成的缺陷，主要是未熔合與氣孔和裂紋。裂紋可通過工藝方法解決，未熔合是需要焊工實際操作來完成的，氣孔的形成主要是因保護氣體不純、預熱氣體裝置運行不良，電弧長度過長、保護氣體壓力過小導致保護不當和氣體壓力過大形成紊流而引起的。

2.4.2熱輸入的影響：在牽引桿焊接過程中要盡可能保證焊縫的適當熱輸入，也就是在層間溫度240-260℃之間。調節好適當的焊接電流，但一定要保證母材與填充金屬的完全熔合以及焊接時熔池的鐵水不可外溢。

3.焊修前準備

3.1焊工在施焊前要仔細檢查焊接設備是否可正常使用；焊絲牌號是否符合焊接工藝指導書所規定的的焊材；了解好焊縫的接頭形式；要求焊工必須有符合焊接牽引桿的資質；掌握好牽引桿焊接接頭的焊接工藝參數。

3.2首先要確定焊接缺陷的部位，以x光射片為準來確定。其次要檢測缺陷的深度，可以根據坡口的形狀及熔深大的大小來確定焊接缺陷的深度。在返修時，一般只能用角磨砂輪一點一點的打磨，再打磨返修過程中會遇到焊接缺陷的重疊現象，雖然己打磨到缺陷，但為防止下方還會有缺陷的存在，這就需要繼續打磨，打磨無缺陷產生時方可進行焊修，這樣就有效的保證了根據工藝文件規定的焊接返修不準超過兩次的規定。

3.3清除焊接缺陷凹處部位的兩端時一定要打磨成緩坡，緩坡的角度一定要小于30，以防止焊接時焊接熔池溢出，同時也保證了焊槍擺動角度的可達性。

3.4焊接前預熱和層間溫度：采用氧乙炔烤槍在待修焊縫處進行整體加熱，加熱溫度為240-260℃，工件加熱好后要在焊修處及附近30mm范圍仔細用鋼絲刷進行打磨，不能留下有任何雜物。

3.5用角磨機徹底打磨牽引桿焊接時產生缺陷。在迎風處設置擋風板。通過工藝試驗選擇焊接電流、焊接速度、氣體流量、焊絲直徑。焊接時采用從右往左焊。焊接時眼睛的視角要完全看到熔池的全部。焊槍與垂直面方向呈15-30？的夾角，采用短弧施焊，以保證焊接時熔池的鐵水不溢出。焊修每一道焊縫前都需打磨并預熱。引弧要在缺陷的凹陷外10mm處引弧。焊接過程中要適當的通過很小的擺動來攪動熔池，使熔池里的雜質全部浮出熔池表面。

4.焊修工藝參數的選擇

焊接電流與熔滴的過渡、熔深都有很大的關系，可直接影響到焊縫內部的質量與焊縫外表的成型。如果焊接電流太小，熔深較淺就不能更好的保證所需要的強度，也不利于層間溫度的保持，更不能保證層間焊縫的相互熔合。電流過大，熔深較深易導致焊縫金屬過熱易焊穿，特別是在焊打底焊時。因此就要選擇焊接電流大小適中，與焊接速度相互配合才能保證焊接質量；如果焊接速度過快焊縫的熔寬與熔深都將減小，焊縫的強度也將減弱，焊接速度過慢，熔池的鐵水溢出易造成熔池騎在溢出的鐵水上而形成的層間未熔合。因此焊接速度一定要與焊接電流相適宜。如表1所示。

5.焊修操作工藝

A型電力機車的牽引桿焊修是采用三層三道的焊接方法焊接成型的。焊槍與垂直面夾角為15-30？，采用從右往左焊，這樣頭部位置就便于觀察熔池，在保證完全熔合的情況下進行焊修，焊修時應注意五點：

5.1焊修每道焊縫前一定要將缺陷部位預熱至240-260℃溫度之間在進行施焊，防止裂紋的產生。

5.2起弧時一定要在焊縫凹處邊緣以外進行引弧，因起弧處極易出現未熔合。

5.3焊修完每一道焊縫后，一定要打磨，特別是引弧處，以確保引弧處出現未熔合。焊接收尾時弧坑一定要快速點焊填滿，以清除弧坑裂紋。

5.4當打磨好的焊接缺陷最深處與背面墊板厚度較薄時，可將電流調小，加快轉速，以防電流過大或轉速過慢導致根部焊縫焊穿。

5.5當焊縫缺陷坡口寬度達17mm時，應將三層三道焊改為多層多道焊，其目的是防止焊縫兩側產生未熔合。

5.6修補完缺陷后，一定要將工件放入保溫箱內進行20小時以上的保溫緩冷，主要是防止裂紋的產生。

6.結束語

A型電力機車的牽引桿焊修，經x光室技術檢驗一次探傷合格率達99%以上。焊縫金屬的強度和韌性良好，綜合性能達到了牽引桿所要求的的使用性能，有效的解決了A型電力機車的牽引桿在焊修過程中出現的諸多焊接缺陷，經實驗證明，取得了優良的質量控制成果。