劉恩全

摘 要：針對HXD3C型機車焊縫超聲波探傷合格率低質(zhì)量問題解決時，可借助焊接工藝所具備的優(yōu)勢特征。雖然焊接工藝在制造環(huán)節(jié)所涉及的范圍較廣，但在應(yīng)用過程中存在具有危險性。因此，需對其制作工藝進行嚴(yán)格把控?，F(xiàn)代化社會主義新時期，在工業(yè)不斷發(fā)展基礎(chǔ)下，我國對焊接工藝及焊接技術(shù)有了全新要求，實際焊接中應(yīng)采取適宜焊接方式、材料、設(shè)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(zhì)量。大幅度提高了焊縫超聲波探傷的一次合格率。

關(guān)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(shè)計技術(shù)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(chǎn)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(zhì)量管理體系EN15085標(biāo)準(zhǔn)，以滿足焊接質(zhì)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(zhuǎn)向架構(gòu)架焊縫超聲波探傷返修率高的質(zhì)量問題，經(jīng)過生產(chǎn)現(xiàn)場跟蹤、分析，歸納出返修焊縫的缺陷類型，對引發(fā)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(cè)梁對接焊縫、底架中央槽鋼對接焊縫。轉(zhuǎn)向架構(gòu)架超聲波探傷返修焊縫集中在各梁的上、下蓋板拼接縫內(nèi)，坡口鈍邊處出現(xiàn)較多。

2.焊接缺陷產(chǎn)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(huán)境介質(zhì)的化學(xué)與電化學(xué)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(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使受熱面產(chǎn)生外部腐蝕。另一方面，受熱面中含有O2等氣體或雜質(zhì)，這些氣體或雜質(zhì)在高溫條件下與HXD3C型機車內(nèi)表面的金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，又或者HXD3C型機車在長期運行過程中，HXD3C型機車水箱內(nèi)部的水蒸汽對受熱面造成腐蝕或結(jié)垢，使受熱面發(fā)生內(nèi)部腐蝕及垢下腐蝕。腐蝕是致使HXD3C型機車出現(xiàn)裂紋的關(guān)鍵因素之一，在HXD3C型機車處于運行及非運行狀態(tài)下，始終會存在腐蝕物質(zhì)，因此引發(fā)腐蝕，造成受熱面逐步減溥等，最后導(dǎo)致裂紋，致使HXD3C型機車焊縫超聲波探傷難以實現(xiàn)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(tài)，使得機車所承受的應(yīng)力加強，應(yīng)力高度集中處，因負(fù)荷和壓力波動，頻繁起動導(dǎo)致應(yīng)力周期變化，引起大應(yīng)力低周疲勞裂紋，在低周大應(yīng)力疲勞和腐蝕介質(zhì)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(xiàn)象常有發(fā)生。如新HXD3C型機車設(shè)備，在使用初期不易發(fā)生裂紋，但隨著使用時間的不斷延長與增加，裂紋數(shù)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(shè)計溫度以上而低于材料的下臨界溫度的超溫狀態(tài)，金屬材料發(fā)生碳化、球化、持久強度下降，最后在最溥弱部位導(dǎo)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(xiàn)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(jīng)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(yīng)與中間焊縫的連接點相吻合，同時還應(yīng)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(yīng)力，穩(wěn)定容器的焊縫形狀和尺寸，避免冷裂紋，同時優(yōu)化焊接接頭的綜合力學(xué)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(jù)具體情況選擇適當(dāng)?shù)臒崽幚矸绞健?/p>

4.應(yīng)用智能化焊接技術(shù)

焊縫質(zhì)量高且穩(wěn)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(xù)發(fā)展下，其成本低，環(huán)保，無弧光，無煙塵等特點得到了廣泛的應(yīng)用。焊工智能系統(tǒng)的推廣應(yīng)用已成為國內(nèi)外焊工智能發(fā)展的重要方向。今后的焊縫跟蹤技術(shù)將采用智能模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等智能技術(shù)對焊縫進行跟蹤控制，以提高非線性系統(tǒng)控制的精度，為實現(xiàn)焊接自動化、智能化奠定基礎(chǔ)。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(shù)、焊料消耗及工時等進行測量。采用大數(shù)據(jù)分析方法，對這些數(shù)據(jù)進行綜合分析。這不僅需要對焊接質(zhì)量進行監(jiān)測、評估，還需要對材料質(zhì)量進行控制，最終實現(xiàn)反應(yīng)堆筒體生產(chǎn)全過程的信息化管理。該系統(tǒng)可以對多臺焊機乃至整個生產(chǎn)車間進行協(xié)調(diào)控制，形成車間智能化生產(chǎn)模式，能夠?qū)崿F(xiàn)對生產(chǎn)質(zhì)量的有效監(jiān)控，有效控制和管理生產(chǎn)成本和生產(chǎn)過程，從而大大提高生產(chǎn)效率和效益

5.使用科學(xué)方法進行焊接裂紋檢測

根據(jù)資料審查的數(shù)據(jù)進行綜合分析評價，應(yīng)用超聲波探傷法重點為對容易產(chǎn)生裂紋的部位進行檢查，（如工作條件苛刻及承受交變應(yīng)力的部位;曾經(jīng)出現(xiàn)裂紋以及維修過和部位;已經(jīng)發(fā)現(xiàn)嚴(yán)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(xué)技術(shù)水平的不斷提高，應(yīng)采用大數(shù)據(jù)分析方法，對相關(guān)數(shù)據(jù)進行綜合分析，對焊接裂紋質(zhì)量進行監(jiān)測、評估，對材料質(zhì)量進行控制，不僅檢測準(zhǔn)確度高，操作也比較簡單，成本低，那個從根本上實現(xiàn)HXD3C型機車焊縫超聲波探傷一次合格。

結(jié)束語：

HXD1C型機車轉(zhuǎn)向架構(gòu)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(chǎn)后，超探焊縫一次合格率明顯提高，機車焊接質(zhì)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(jié)構(gòu)分廠，遼寧 大連 116000）