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《钢轨闪光焊接头裂纹分析及探伤》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、ProductionTheme生产应用焊接钢轨闪光焊接头裂纹分析及探伤铁道科学研究院金属及化学研究所(北京市100081)丁韦宋宏图刘艳红边福生中铁四局八公司(合肥市230041)贾炳义孙立本摘要介绍了钢轨闪光焊接头的焊缝和热影响区微裂纹的探伤方法。有两种热影响区裂纹是由焊接末期顶锻和推凸产生大角度塑性变形引起,与灰斑无关。对推凸余量打磨可减小或消除此类裂纹。轨脚端部焊缝裂纹属于灰斑。关键词:钢轨闪光焊接头微裂纹超声波探伤中图分类号:TG441.70前言对于闪光焊接头来说,超声波探伤发现的微观缺陷,多数情况下被判断成为灰斑。一些单位采用K2.5探头,衰减24dB,二次回波
2、超过80%,则认为焊缝存在灰斑缺陷。由于这种情况往往发生在焊缝附近的表面区域,因此,进一步下结论认为是“露头灰斑”(“露头灰斑”对接头性能危害性较大)。采用这种方法进行探图1钢轨轨脚落锤断口灰斑宏观形貌伤,有时判定“灰斑”的超限概率特别高,达到10%～20%,造成了大量焊接接头不合格。然而,对于这些接尤其以调节焊接工艺参数控制灰斑最为常见,评判焊头进行解剖和微观分析发现,许多缺陷并不在焊缝,而接工艺参数的好坏,多是以落锤试验结果作为评判方是在焊接热影响区,因此,与灰斑无关。也就是说闪光法。但对于钢轨闪光焊其他类型缺陷的文章非常有焊接头中存在的微观缺陷类型除了焊缝灰斑以外,
3、还限,尤其是焊接热影响区缺陷方面,还没有见到较为详存在其他类型缺陷。对于非焊缝缺陷,目前还缺乏充细的报道。分了解。为此,结合焊接接头探伤,开展了进一步研究2试验方法工作。试验样品采用未经过打磨的钢轨焊接接头制备,1钢轨闪光焊灰斑伤损检测采用超声波探伤方法进行。图2为钢轨闪光钢轨闪光焊中的灰斑定义为(TB/T1632—2005):存在于闪光焊焊缝断口中的局部光滑区域,与周边金属有明显界限。图1为落锤断口发现的灰斑,由于缺陷的面积较大,落锤试验一锤就将焊缝砸断。这种灰斑缺陷在未进行落锤试验前已经形成,并且由灰班形成的裂纹位于焊缝的中心部位。在实际超声波探伤中,对于这种直径大于
4、2mm的灰斑缺陷,按照TB/T1632—2005可以准确地检测出来。[1-4]目前,关于钢轨闪光焊灰斑方面的文章较多,收稿日期:2008-01-19基金项目:铁道科学研究院基金项目(JH05SJ01)图2钢轨闪光焊接头示意图2008年第7期53焊接生产应用ProductionTheme焊接头经过推凸,但没有经过打磨的接头外观形貌示3试验结果意图,图中箭头所指方向为焊机推凸方向。沿着接头纵向将其剖开,并对剖面进行腐蚀,结果试验结果发现,微观裂纹可以分为三种:第一种为如图3所示。观察剖面可以看出:垂直焊缝的热影响区裂纹;第二种为与焊缝呈一定角(1)推凸方向是从左边向右进行(箭
5、头所指方度(30°～60°)的热影响区斜裂纹;第三种为轨脚端部向),因此,推凸余量明显向右倾斜。的焊缝裂纹。(2)中部亮线为焊缝,上下两端呈明显弯曲。3.1垂直焊缝的热影响区裂纹(第一种)(3)推凸余量约为2～3mm。对推凸余量磨平后,回波峰值下降的试样表面进行研磨,并在显微镜下观察,结果发现,超声波回波处确有裂纹缺陷存在,分别见图5和图6。图5和图6中的右侧较白处为焊缝,左侧为焊接热影响区(HAZ)。裂纹不在焊缝中心,而是位于热影响区的过热区。图3接头纵向剖面将纵向剖开的接头截取成长度200mm左右的试样,焊缝位于试样中部。采用超声波探头和二次波对试样进行探伤,方法如图
6、4所示。图4探伤示意图分别采用K1和K2探头、衰减24dB,对18个试样进行探伤,结果发现:K1探头有5个试样回波≥80%,将这5个试样推凸余量磨平后,再次进行探伤,只有1个试样回波≥80%,其余4个均下降到80%以下;K2探头打磨前后的回波均在80%以下(未发现伤损)。该裂纹的特点是裂纹沿焊缝边缘的热影响区的过另外,采用K2探头、一次波、衰减24dB,对轨脚直热区分布,并且位于焊缝一侧(左边),由此判断,裂纹接探伤,结果发现有的轨脚回波≥80%(表1)。的产生与焊接推凸有一定关系。高温下的过热区是焊表1探伤统计(衰减:24dB)接接头较为薄弱的区域,强度比其它区域低,随
7、着推凸推凸余量磨平后进行,表面和表面近区金属大角度弯曲变形,当超过极推凸余量磨平前(K1探头,4Hz)推凸余量磨平前后限值后,该区域就会产生裂纹。探伤(K1探头,4Hz)(K2探头,2Hz)总数3.2与焊缝呈一定角度的热影响区裂纹(第二种)回波≥80%回波回波回波≥80%≥80%<80%有的试样进行表面打磨后,探伤波形没有明显的下降。为此,对其进行竖向截面方向的解剖,发现裂纹185140如图7所示。对裂纹进行金相显微镜观察,如图8所542008年第7期ProductionTheme生产应用焊接示,裂纹沿着50°左右的方向扩展,
