提高HXD3C型機車焊縫超聲波探傷一次合格率的措施

劉恩全

摘 要：針對HXD3C型機車焊縫超聲波探傷合格率低質量問題解決時，可借助焊接工藝所具備的優勢特征。雖然焊接工藝在制造環節所涉及的范圍較廣，但在應用過程中存在具有危險性。因此，需對其制作工藝進行嚴格把控。現代化社會主義新時期，在工業不斷發展基礎下，我國對焊接工藝及焊接技術有了全新要求，實際焊接中應采取適宜焊接方式、材料、設備及其工藝，確定焊接使用的激光功率和速度。以此確保焊接質量。大幅度提高了焊縫超聲波探傷的一次合格率。

關鍵詞：HXD3C型機車;焊縫;超聲波探傷;合格率

引言：HXD3C型六軸電力機車是我國引進的德國西門子公司機車設計技術及理念、全方位采用西門子公司的制造工藝、由我國消化吸收后自主生產的大功率電力機車。該型機車在焊接方面，要求符合歐洲最新機車車輛焊接質量管理體系EN15085標準，以滿足焊接質量達到高可靠性、安全性要求。

1.焊接缺陷類型及分布

針對HXD1C型機車車體底架、轉向架構架焊縫超聲波探傷返修率高的質量問題，經過生產現場跟蹤、分析，歸納出返修焊縫的缺陷類型，對引發焊縫缺陷進行了初步界定。需返修的焊縫缺陷主要分為氣孔、未熔合、未焊透等。車體底架超聲波探傷返修焊縫主要集中在枕梁、枕梁與側梁對接焊縫、底架中央槽鋼對接焊縫。轉向架構架超聲波探傷返修焊縫集中在各梁的上、下蓋板拼接縫內，坡口鈍邊處出現較多。

2.焊接缺陷產生的原因分析

2.1腐蝕原因

腐蝕是HXD3C型機車一種常見缺陷，HXD3C型機車金屬材料受周圍空氣、煙氣、水蒸汽等環境介質的化學與電化學作用而引起的，由于HXD3C型機車受熱面長期處于高溫中，煙氣含有一定量的多元腐蝕性氣體（如SO2等），在高溫條件下與受熱面發生化學反應，使受熱面產生外部腐蝕。另一方面，受熱面中含有O2等氣體或雜質，這些氣體或雜質在高溫條件下與HXD3C型機車內表面的金屬發生化學反應，又或者HXD3C型機車在長期運行過程中，HXD3C型機車水箱內部的水蒸汽對受熱面造成腐蝕或結垢，使受熱面發生內部腐蝕及垢下腐蝕。腐蝕是致使HXD3C型機車出現裂紋的關鍵因素之一，在HXD3C型機車處于運行及非運行狀態下，始終會存在腐蝕物質，因此引發腐蝕，造成受熱面逐步減溥等，最后導致裂紋，致使HXD3C型機車焊縫超聲波探傷難以實現一次完成[1]。

2.2金屬疲勞原因

由于HXD3C型機車長期處于工作運行狀態，使得機車所承受的應力加強，應力高度集中處，因負荷和壓力波動，頻繁起動導致應力周期變化，引起大應力低周疲勞裂紋，在低周大應力疲勞和腐蝕介質同時作用，使焊接裂紋不斷閉合、打開，造成金屬疲勞，金屬疲勞現象常有發生。如新HXD3C型機車設備，在使用初期不易發生裂紋，但隨著使用時間的不斷延長與增加，裂紋數量也會增多，裂紋長度也會不斷延長，從而影響HXD3C型機車正常工作[2]。

2.3高溫原因

如果HXD3C型機車長期處于設計溫度以上而低于材料的下臨界溫度的超溫狀態，金屬材料發生碳化、球化、持久強度下降，最后在最溥弱部位導致開裂，使HXD3C型機車裂紋范圍不斷延展，從而縮短HXD3C型機車使用壽命。

3.焊接工藝分析

3.1底層焊接

底焊主要采用氫弧焊方式，焊接方式從上到下依次進行，采用電焊形式，保證底焊的均勻性，全面把控裂紋出現的可能性。

3.2中層焊

在進行焊接之前，需要檢查和清理已經焊接好的焊縫，如果有問題需要重焊，要保證焊接接頭之間的距離不小于100mm。一般來說，中焊機選用3.2mm厚的焊條，中焊機的厚度大于中焊機直徑8-12倍，可選用直線型焊條形式。

3.3表層焊接

一般表面焊采用的焊條直徑可以參考已焊焊縫厚度。每個焊條的起弧點和收弧點應與中間焊縫的連接點相吻合，同時還應保證壓力容器中間焊縫的光滑度和表面焊時的完整性。

3.4熱處理

熱處理是完成焊接后最重要的一步，它的主要作用是有效地消除焊接后的殘余應力，穩定容器的焊縫形狀和尺寸，避免冷裂紋，同時優化焊接接頭的綜合力學性能。焊接后進行熱處理一般可分為局部后熱處理和整體后熱處理兩種，根據具體情況選擇適當的熱處理方式。

4.應用智能化焊接技術

焊縫質量高且穩定，焊縫的可焊性較廣，適用性較強，焊縫尺寸精度、焊縫組合精度高，焊接效率高，在可持續發展下，其成本低，環保，無弧光，無煙塵等特點得到了廣泛的應用。焊工智能系統的推廣應用已成為國內外焊工智能發展的重要方向。今后的焊縫跟蹤技術將采用智能模糊控制、神經網絡等智能技術對焊縫進行跟蹤控制，以提高非線性系統控制的精度，為實現焊接自動化、智能化奠定基礎。采用視覺傳感器和電弧傳感器對焊接過程中的電弧形狀、熔池形狀、焊接電流、電弧電壓、焊道數、焊料消耗及工時等進行測量。采用大數據分析方法，對這些數據進行綜合分析。這不僅需要對焊接質量進行監測、評估，還需要對材料質量進行控制，最終實現反應堆筒體生產全過程的信息化管理。該系統可以對多臺焊機乃至整個生產車間進行協調控制，形成車間智能化生產模式，能夠實現對生產質量的有效監控，有效控制和管理生產成本和生產過程，從而大大提高生產效率和效益

5.使用科學方法進行焊接裂紋檢測

根據資料審查的數據進行綜合分析評價，應用超聲波探傷法重點為對容易產生裂紋的部位進行檢查，（如工作條件苛刻及承受交變應力的部位;曾經出現裂紋以及維修過和部位;已經發現嚴重缺陷或者其他危險因素的部位）。通過觀察、使用工具和檢測儀器確定裂紋。隨著科學技術水平的不斷提高，應采用大數據分析方法，對相關數據進行綜合分析，對焊接裂紋質量進行監測、評估，對材料質量進行控制，不僅檢測準確度高，操作也比較簡單，成本低，那個從根本上實現HXD3C型機車焊縫超聲波探傷一次合格。

結束語：

HXD1C型機車轉向架構架及車體底架焊接自從采取上述措施后，超聲波探傷的焊縫返修率明顯下降，機車進入批量生產后，超探焊縫一次合格率明顯提高，機車焊接質量得到顯著提高，為機車行車安全提供了保障。

參考文獻：

[1]周敏.和諧HXD_1C型機車焊縫超聲波探傷一次合格率的提高[J].金屬加工（熱加工），2011（06）：30-32.

[2]周敏.提高HX_D1C型機車焊縫超聲波探傷一次合格率的措施[J].電力機車與城軌車輛，2011，34（01）：63-65.

（中車大連機車鋼結構分廠，遼寧 大連 116000）