朱榮久

摘 要：轉(zhuǎn)向架是地鐵車輛的最重要組成部件，它既承載著車輛自身的重量和載客重量，也擔(dān)負(fù)著車輛沿著軌道走行的支承走行裝置。其結(jié)構(gòu)強度直接影響地鐵車輛的運行安全。結(jié)構(gòu)合理也直接影響車輛的運行品質(zhì)、動力性能和行車安全。近年來，轉(zhuǎn)向架構(gòu)架受多種因素影響，構(gòu)架局部位置出現(xiàn)裂紋，其結(jié)構(gòu)安全逐步受到威脅，已引起各方的關(guān)注。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)向架構(gòu)架 裂紋及焊接缺陷類型 裂紋焊修

1、轉(zhuǎn)向架構(gòu)架組成

目前地鐵車輛應(yīng)用的轉(zhuǎn)向架大都采用無搖枕形式，具有結(jié)構(gòu)簡單、零部件少、重量輕、噪音低、維護(hù)工作量少等優(yōu)點。轉(zhuǎn)向架有動車轉(zhuǎn)向架和拖車轉(zhuǎn)向架。以動車構(gòu)架為例，動車轉(zhuǎn)向架主要由構(gòu)架組成、輪對軸箱裝置、二系懸掛裝置、基礎(chǔ)制動裝置、驅(qū)動裝置、中央牽引裝置。動車構(gòu)架主要由側(cè)梁組成、橫梁、電機吊座、齒輪箱吊座、托板組成、牽引拉桿座等組成。構(gòu)架主要連接形式為焊接。

2、構(gòu)架裂紋及焊接缺陷類型

2.1 構(gòu)架裂紋

以動車構(gòu)架為例，構(gòu)架裂紋主要有橫梁與小縱梁連接部裂紋、齒輪箱吊座根部裂紋、電機吊座與橫梁連接部中部筋板尾部裂紋、電機吊座與橫梁連接中部裂紋、牽引拉桿座裂紋、電機與橫梁連接部根部裂紋，小縱梁與橫梁焊接處裂紋。

2.2 構(gòu)架焊接缺陷

構(gòu)架焊接缺陷的位置有：附加氣室漏風(fēng)、壓差閥處漏風(fēng)、牽引拉桿與橫梁連接處、牽引拉桿座缺陷、電機吊座、齒輪箱吊座等。

3、 構(gòu)架裂紋及焊接缺陷原因分析

導(dǎo)致構(gòu)架裂紋原因有諸多因素，有運行線路惡劣導(dǎo)致、構(gòu)架結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料質(zhì)量、焊接缺陷等因素。

①科學(xué)試驗驗證，在列車運行速度提高和載重量增加的狀態(tài)下，通過部分軌縫時，構(gòu)架橫梁上下振動，激起構(gòu)架共振趨勢出現(xiàn)，導(dǎo)致橫梁與小縱梁焊接處應(yīng)力過大。齒輪嚙合產(chǎn)生的作用反力，造成齒輪箱吊桿應(yīng)力較大。在通過部分軌縫時，也激起橫梁和電機吊座附近有共振趨勢，導(dǎo)致電機吊座附近應(yīng)力過大。

②構(gòu)架結(jié)構(gòu)設(shè)計，應(yīng)具有一定的扭轉(zhuǎn)剛度，利于適應(yīng)輪軌面的垂直不平順性。具有一定的橫向彎曲剛度，尤其側(cè)梁和端梁具有較大的剛度。具有一定的橫向、垂向彎曲剛度，構(gòu)架整體剛度較大，并具有較好的承載性。

③材料質(zhì)量問題。材料在原始狀態(tài)下含有夾雜、空洞等缺陷。這些缺陷是一種隱含的缺陷，在循環(huán)應(yīng)力作用下，當(dāng)滿足一定條件時會發(fā)生擴展，擴展到一定長度時，就從缺陷引發(fā)初始裂紋，然后再擴展成局部裂紋，材料就會裂紋。

④焊接質(zhì)量問題。焊接缺陷也是一種隱含的缺陷，在長期超載荷運行及惡劣環(huán)境下，從缺陷引發(fā)，當(dāng)局部的最大應(yīng)力或應(yīng)變超過材料的疲勞極限時，損傷度開始累加。當(dāng)損傷程度累加到某一極限值時，材料就發(fā)生破壞，從初始裂紋，然后再擴展成局部裂紋。焊接缺陷主要表現(xiàn)為：表面氣孔、表面焊縫裂紋、咬邊和焊瘤。焊接的內(nèi)部缺陷有：未焊透、未熔合、夾渣等。

4、構(gòu)架裂紋普查

構(gòu)架裂紋檢查一般采用目測方式或磁粉探傷方式進(jìn)行，檢查工作可在月修、年修、段修及廠修等修程期中進(jìn)行。檢查項點有電機吊座、齒輪箱吊座、牽引拉桿吊座、小縱梁焊接處等。檢查構(gòu)架是否有裂紋、漏風(fēng)、油脂滲出等現(xiàn)象。

5、構(gòu)架缺陷、裂紋修復(fù)準(zhǔn)備

5.1 準(zhǔn)備工作

①焊修環(huán)境要求

構(gòu)架焊修工作場地要求：溫度不得低于5℃，風(fēng)速<2.8m/s，不許過堂風(fēng)。

②工具設(shè)備準(zhǔn)備和作業(yè)要求

常用設(shè)備和工具：電焊機，無損探傷設(shè)備，探傷材料，電動或風(fēng)動角磨機、直棒砂輪、拋光砂輪、旋轉(zhuǎn)銼、鋼絲刷、扁鏟，焊縫檢測尺、手電筒、10倍放大鏡，氧-乙炔火焰烤槍及試溫筆，合適的焊接填充材料。

操作者作業(yè)時，勞保用品要準(zhǔn)備充分，穿戴整齊。要做到一人指揮，協(xié)調(diào)作業(yè)。

③構(gòu)架探傷和構(gòu)架焊修人員資質(zhì)

焊接作業(yè)人員具有相應(yīng)的歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN287-1 焊工資質(zhì)證書（焊接位置：PF）；探傷人員必須具有中國鐵道部頒發(fā)的磁粉Ⅱ級及以上級別或國際同等級及以上的技術(shù)資格證書。

④構(gòu)架焊修流程

目測及探傷檢查構(gòu)架焊縫缺陷-缺陷評價-缺陷清除-清除后檢驗-補修焊接-補修焊接及過渡區(qū)域修磨-復(fù)查檢驗及評價-工作記錄及拍攝照片。

⑤轉(zhuǎn)向架缺陷焊修狀態(tài)要求

在對轉(zhuǎn)向架實施焊修過程中，不允許在轉(zhuǎn)向架上施加載荷。對構(gòu)架進(jìn)行焊修時，應(yīng)將轉(zhuǎn)向架進(jìn)行分解，在構(gòu)架沒有任何載荷作用下，開始焊修工作。

氣孔直徑1mm以下的符合標(biāo)準(zhǔn)ISO 5817-B要求，可以不做焊修處理。氣孔直徑為2mm的，需要進(jìn)行打磨后焊補處理。

5.2 構(gòu)架缺陷、裂紋焊修

5.2.1 構(gòu)架焊接缺陷焊修方法

①焊接缺陷消除。選擇合適角向砂輪機、旋轉(zhuǎn)銼等磨削工具清理缺陷，將缺陷去除。并用磁粉探傷進(jìn)行檢查。

②焊修前清理。用角向砂輪（或旋轉(zhuǎn)銼）、鋼絲刷等工具將坡口內(nèi)及焊縫周圍清理干凈，使焊縫區(qū)域露出金屬光澤，準(zhǔn)備焊接。

③地線連接。對地線連接固定位置進(jìn)行清理，使焊接接地線安全可靠。

④焊后修磨。應(yīng)嚴(yán)格按照施工工藝文件要求執(zhí)行，焊縫飽滿，清除焊縫的熔渣和飛濺，保證焊縫表面光滑、光潔。

⑤焊縫外觀檢查及磁粉探傷。焊縫區(qū)域冷卻至少24小時后，對焊縫及修磨區(qū)域進(jìn)行外觀檢查和磁粉探傷，確認(rèn)無裂紋、無超標(biāo)缺陷。否則應(yīng)重新焊修。缺陷檢查標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)按照ISO 5817-B級執(zhí)行。

⑥焊接完成后應(yīng)清除熔渣和飛濺，清理工作場地，整理工具。

5.2.2 構(gòu)架裂紋焊修

構(gòu)架裂紋分為非貫穿性裂紋和貫穿性裂紋。非貫穿性裂紋是在缺陷修磨清除過程中，未貫穿橫梁（母材）。否則為貫穿性裂紋。這兩種裂紋形式的焊修方式有所不同。貫穿性裂紋焊接時，首先進(jìn)行打底焊接，焊接時分別沿口底部的兩側(cè)邊緣逐道、交替縱向焊接，使缺口逐步縮小，至缺口寬度縮小至2～3mm寬，然后進(jìn)行封口焊接。每焊一道后，認(rèn)真進(jìn)行層間清理。封口焊接后，后續(xù)的修補可按照一般性構(gòu)架裂紋焊修進(jìn)行。修磨區(qū)域的焊縫應(yīng)與母材圓滑過渡，不應(yīng)有棱、角等急劇變化。焊縫裂紋去除應(yīng)以不傷及母材為原則。

構(gòu)架裂紋焊修方法：

①裂紋消除及坡口制備。選擇合適角向砂輪機、旋轉(zhuǎn)銼等磨削工具清理裂紋，裂紋磨削去除修磨后的溝槽底部應(yīng)為“U”型截面，其底部半徑不小于5mm，以便于焊接和熔合。在整個修磨、復(fù)檢和評價中，必須進(jìn)行探傷確認(rèn)。

②焊修前清理、地線連接、焊后修磨均可按照構(gòu)架焊接缺陷焊修方法執(zhí)行。

③焊接時應(yīng)視制坡口的深度決定焊接層數(shù)和道數(shù)，多層焊接時，層間溫度應(yīng)低于250℃。

④層間清理。每焊接完一層后，要進(jìn)行認(rèn)真的層間打磨處理，然后再進(jìn)行下道焊接。

⑤焊縫端頭處理。如果焊縫端頭沒有燕尾成型或圓滑過渡，端頭成型不良，易造成應(yīng)力集中。

⑥焊縫外觀檢查及磁粉探傷。按照構(gòu)架焊接缺陷焊修方法執(zhí)行。

⑦焊接完成后應(yīng)清除熔渣和飛濺，清理工作場地，工作記錄和工具整理。

5.3 構(gòu)架同處裂紋二次焊修要求

裂紋構(gòu)架焊修應(yīng)嚴(yán)格按照工藝文件要求執(zhí)行，對轉(zhuǎn)向架的同一處焊縫，允許進(jìn)行焊修，但焊修次數(shù)不宜超過兩次（原始第一次的施焊不計算在內(nèi)）。

5.4 檢查報告和記錄

檢查報告應(yīng)包含構(gòu)架三維檢查、探傷檢查報告、工作記錄。工作記錄應(yīng)包含車組號、構(gòu)架號、缺陷位置、缺陷描述、焊接描述、焊修日期及相關(guān)人員簽字。

結(jié)束語：

轉(zhuǎn)向架屬于地鐵列車走行關(guān)鍵部件，構(gòu)架裂紋問題嚴(yán)重威脅著地鐵列車安全運營，輕則造成列車脫軌，重則傾覆。對構(gòu)架進(jìn)行定期普查，構(gòu)架裂紋焊修要嚴(yán)格按照“轉(zhuǎn)向架構(gòu)架缺陷焊修工藝文件”執(zhí)行，同時還要加強構(gòu)架焊縫焊修后的運用狀態(tài)跟蹤。endprint