周學(xué)文

中國鐵路西安局集團(tuán)有限公司機(jī)務(wù)部 陜西西安 710054

1 問題的提出

西安局集團(tuán)公司共配屬HXD2機(jī)車187臺，擔(dān)當(dāng)西康、襄渝、陽安等線路的貨運(yùn)任務(wù)。2019年4月份，安康機(jī)務(wù)段配屬HXD2-1006機(jī)車，發(fā)生A 節(jié)第二轉(zhuǎn)向架（DJH11，序號0018）左側(cè)第4位軸箱前拉桿座（DJ120106）與201310017#構(gòu)架右側(cè)梁下蓋板連接焊縫開裂故障，4條焊接面中有3處開焊裂紋，裂紋長度分別為240mm、235mm、200mm，最大裂寬5mm。具體見圖1。

圖1

2 裂損分析

2.1 機(jī)車排查

通過對其余186臺機(jī)車24小時(shí)不間斷普查，將HXD2機(jī)車轉(zhuǎn)向架拉桿座納入了趟檢檢查視頻拍攝關(guān)鍵項(xiàng)點(diǎn)，未發(fā)現(xiàn)其它機(jī)車存在同類問題[1]。

2.2 原因分析

經(jīng)過現(xiàn)場對裂紋焊縫進(jìn)行外觀觀察、斷口分析和消除裂紋打磨發(fā)現(xiàn)以下現(xiàn)象：

（1）裂紋焊縫實(shí)際焊縫厚度6.4mm，且焊縫外觀質(zhì)量良好，焊縫尺寸符合 ISO5817標(biāo)準(zhǔn)要求。

（2）從斷口處可看出構(gòu)架外側(cè)拐角處焊縫斷面光滑，其余位置均存在焊縫橫向的撕裂紋，而且由于焊縫拐角處應(yīng)力集中嚴(yán)重，所以認(rèn)為該處為裂紋源。

（3）打磨過程中發(fā)現(xiàn)，在距離焊縫外側(cè)拐角約15-20mm 處存在約3＊4mm 的夾渣，用焊絲捅后，出現(xiàn)了同樣大小的孔洞，詳見圖2。

圖2

（4）繼續(xù)打磨焊縫后發(fā)現(xiàn)焊縫夾渣清除了，但在距離該處約10mm處出現(xiàn)了鑄件夾砂現(xiàn)象，詳見圖3、圖4。

圖3

圖4

（5）將鑄件夾砂通過打磨完全去除后，在鑄件上留下了一個(gè)25＊15mm、深4mm 的坑，詳見圖5。

圖5

通過以上現(xiàn)象分析，造成焊縫裂紋的根本原因是鑄件近表層存在夾砂現(xiàn)象，焊接后，在焊縫中形成了約3＊4mm 大小的夾渣，使焊縫強(qiáng)度大大降低，在焊縫長期受到疲勞載荷的作用下，局部產(chǎn)生裂紋并不斷擴(kuò)展。鑄件夾砂是由于鑄造過程中，造型工在造型或合箱時(shí)的操作不當(dāng)?shù)仍蛟斐?，但該種現(xiàn)象為偶發(fā)現(xiàn)象[2]。

經(jīng)深入分析故障原因?yàn)椋孩爬瓧U座近表面處存在鑄造缺陷，新造焊接前探傷未發(fā)現(xiàn)（缺陷恰好在尖角處），焊接后造成內(nèi)部有空腔，約3＊4，形成裂紋源；⑵后期機(jī)車在運(yùn)用過程中，受走行部振動(dòng)影響，裂紋源在交變載荷作用下進(jìn)一步擴(kuò)展，最終造成拉桿座三條焊縫開裂。

3 修復(fù)工藝方案

3.1 施焊條件

焊工必須具備以下資質(zhì)，且完成合格的工作試件才能進(jìn)行相應(yīng)焊接操作。

平角焊：ISO9606-1111P FW2FM2B t14PF ml

仰角焊：ISO9606-1111P FW2FM2B t14PD ml

選擇E6015φ3.2焊條，焊接前焊條應(yīng)進(jìn)行烘干，加熱溫度350℃±50℃，保溫2小時(shí)。干燥后的焊條應(yīng)該保存在保溫桶內(nèi)，隨用隨取。環(huán)境要求：相對濕度≤80%，溫度≥10℃。

3.2 去除缺陷及焊前準(zhǔn)備

用旋轉(zhuǎn)銼去除缺陷，如果缺陷較大可以使用直徑120mm的砂輪去除。

去除缺陷后的形狀為V或U形，底部不能出現(xiàn)尖角、凹坑等影響焊接的幾何形狀，為了保證焊縫質(zhì)量，長度方向可以延長，且不得小于20mm。

裂紋缺陷打磨后進(jìn)行探傷，確認(rèn)缺陷消除后進(jìn)行焊修。

缺陷打磨后區(qū)域長度小于50mm，寬度小于5mm，可以采用仰焊位置焊接。

缺陷打磨后區(qū)域長度大于50mm，或者寬度大于5mm，必須保證焊接位置處于平焊位置進(jìn)行焊接。

圖6中指定區(qū)域中（每個(gè)構(gòu)架四處）存在缺陷必須進(jìn)行平角焊接。

圖6

清理焊接表面，保證焊縫周邊50mm范圍內(nèi)不得有油漆、油脂、水、銹等。

用阻燃布對焊接區(qū)域周圍所有加工面和油漆表面進(jìn)行保護(hù)。

3.3 焊修過程

必須在焊接監(jiān)督人員見證下進(jìn)行焊接操作。

各焊道之間必須清理，不得有夾渣、藥皮等影響焊接的因素。

焊修表面堆焊每層厚度2-4mm。

焊接層與層之間采用錘擊法消除應(yīng)力，錘擊焊縫時(shí)，溫度應(yīng)維持在100-150℃之間，避免在200-300℃之間進(jìn)行。

缺陷位于下圖虛線所指尺寸區(qū)域中，焊修后進(jìn)行重熔處理，執(zhí)行文件FC99003《TIG非熔化極鎢極氬弧焊定位焊技術(shù)規(guī)范》。

3.4 焊接參數(shù)

焊接位置 焊條直徑（mm） 電流強(qiáng)度（A）標(biāo)準(zhǔn)值 最小值 最大值平角焊PB 3.2 120 100 140仰角焊PD 3.2 100 90 120

3.5 焊后檢查

焊縫冷卻到室溫后，用砂輪打磨成圓滑過渡。

目視檢查焊縫表面不允許存在夾渣、氣孔、裂紋等焊接缺陷。

修復(fù)24小時(shí)后，進(jìn)行探傷（探傷要求及工藝見：GY（19）DJH11-002《構(gòu)架上拉桿座（二）焊縫滲透探傷工藝》），探傷合格后進(jìn)行補(bǔ)漆（包括焊修用接地位置）[3]。

4 控制措施

通過以上修復(fù)，針對HXD2-1006機(jī)車制定以下控制措施：

4.1.1 故障機(jī)車投入運(yùn)用每次入庫后，連續(xù)3趟對該位置進(jìn)行滲透探傷檢查，結(jié)束后，每月對該位置進(jìn)行一次跟蹤檢查，持續(xù)至該車機(jī)車進(jìn)入C5修解體，C5修時(shí)對該位置徹底探傷檢查。

4.1.2 對配屬全部HXD2型機(jī)車軸箱拉桿座焊縫全面探傷普查，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)確認(rèn)并處置。

4.1.3 做好車載走行部數(shù)據(jù)分析，整備作業(yè)時(shí)發(fā)現(xiàn)走行部存在數(shù)據(jù)異常及時(shí)重點(diǎn)檢查，發(fā)現(xiàn)走行部異常，數(shù)據(jù)分析人員對該位置數(shù)據(jù)進(jìn)行重點(diǎn)分析并反饋。

4.1.4 將HXD2型機(jī)車軸箱拉桿座焊縫檢查納入機(jī)車出入庫攝像手電拍攝項(xiàng)點(diǎn)，管理人員結(jié)合視頻分析、跟班作業(yè)，檢查落實(shí)情況。