试论预防措施卸船机轨道焊接裂纹产生理由和预防措施
最后更新时间：2024-02-29
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论文导读：止焊接接头断裂的产生，最终有效地防止轨道的断裂现象，保证卸船机的正常运转。【关键词】卸船机轨道焊接裂纹原因分析预防措施随着港口货物装卸量的迅速增加，对卸船机作业提出了新的要求，装卸设备生地系统中的轨道中采用QU120的钢轨焊接而成，从而形成无接头的轨道，提高了卸船机行车的可靠和使用寿命，保证卸船机作
【摘 要】 港口货物卸船机设备生地系统中的轨道中采用平炉冶炼镇静钢，型号为QU120的钢轨焊接而成，从而形成无接头的轨道，提高了卸船机行车的可靠和使用寿命，保证卸船机作业的顺利进行。由于轨道焊接接头在焊接时焊接操作，预热温度等因素，造成焊接应力等缺陷的存在，会出现断裂现象，影响桥吊的正常装卸作业。因此分析产生裂纹的原因和预防措施非常之必要，防止焊接接头断裂的产生，最终有效地防止轨道的断裂现象，保证卸船机的正常运转。
【关键词】 卸船机轨道 焊接裂纹 原因分析 预防措施
随着港口货物装卸量的迅速增加，对卸船机作业提出了新的要求，装卸设备生地系统中的轨道中采用QU120的钢轨焊接而成，从而形成无接头的轨道，提高了卸船机行车的可靠和使用寿命，保证卸船机作业的顺利进行，由于轨道焊接接头出现过断裂现象，影响了桥吊的正常装卸作业，因此分析产生裂纹的原因和预防措施非常之必要。
1 钢轨及焊接材料的分析
钢轨采用平炉冶炼镇静钢构造，型号为QU120，抗拉强度σb≥900MPa，牌号为U71Mn，它的化学成份见表1：
钢轨焊接材料采用低氢钠型低合金高强度钢，焊条J607，其抗拉强度σb≥590 MPa，伸长率σs≥15%，冲击值≥27J。
轨道焊接在码头面中的宽400mm，深170mm的轨道槽内进行，单根钢轨长度12m，焊接连成1000m左右的无接头轨道。轨道焊接接头间隙为15～20mm，钢轨接口两边250mm的范围预热350～450℃，轨道焊接接头是连续不间断地从下到上多层焊接而成，而后用石棉布覆盖保温12h。
2 断口发现时间
轨道焊接在6月份进行，断裂出现在次年1月份。
3 断口宏观分析
肉眼和低倍放大镜对断口进行观察分析，轨道下缘断口有缺陷存在，此处成为断裂源，缺陷处产生塑性变形能力差，在低温和卸船机轮压机的共同作用下产生了脆性断裂。
4 断裂原因分析
（1）不良的焊接工艺：在轨道焊接中，焊接时焊接操作不成熟，预热温度不够，在缺陷出现而未能及时消除状态下，最重要的影响因素是温度应力状态加载速度，温度下降及加载速度增大时，接头的底层出现未焊透缺陷中产生脆性断裂的倾向最严重。
（2）焊接缺陷成为裂纹源：轨道焊接接头中，40%脆性断裂是焊接缺陷处开始的，在所有的焊接缺陷中，焊接裂纹是最危险的，在外载作用下，裂纹前沿附近产生少量塑性变形，同时尖端有一定量的开张位移，使裂纹缓慢发展，外载到某一临界值时裂纹以高速扩展，此时裂纹如位于高值拉应力区引起整个轨道接头的断裂，除裂纹外咬边，未焊透，焊缝表面成形不良，也会发生轨道的脆断。
（3）焊接应力的存在：当构件上承受局部载荷成经受不均匀加热时，都会在局部地区产生塑性应变，当局部外载撤去以后或热源离去，构件温度恢复到原始的均匀状态时，构件内部发生了压能恢复的塑性变形。应力使材料的塑性韧性降低，容易导致脆性断裂。
5 预防焊接结构脆性断裂措施
（1）对轨道的焊接接头进行试验，形成合理的焊接工艺，减少焊接缺陷，焊缝的抗拉强度≥600MPa，宏观分析无缺陷。
（2）合理装配顺序，轨道对接接头间隙要正确，截面的重心位置要对称。
（3）控制焊接热输入量，过小的焊接热输入量造成淬硬组织并易产生裂纹，过大的焊接输入易造成晶粒粗大和脆化，降低接头源于：毕业设计论文致谢www.7ctime.com
的韧性，控制焊接热输入，改善组织结构非常必要。焊接工艺参数，手工焊条电弧焊，直流反接，第一道焊条直径φ4，焊接电流160～180（A），焊接电压26～28（V）；第二道～n道φ5，焊接电流180～240（A），焊接电压26～28（V）；最末道φ4，焊接电流160～180（A），焊接电压26～28（V）。
（4）预热温度控制接头两侧250mm范围内预热均匀，特别是要在钢轨下缘预热达到350℃以上，是起焊接温度不致过低，焊接结束后，预热350～450℃以上，并用多层石棉布覆盖，保温12小时。
（5）正确选择焊条直径及摆动方法，由于接口间隙较小，焊条沿缝隙纵向45°作锯齿形摆动，第一层用φ4直径电焊条，并且两侧稍停留，保证有2～4mm熔深，盖面时用φ4直径电焊条，使焊缝余高1～2mm，并且与母材均匀过渡，焊接时结合焊条送进保证焊条的电弧长度在论文导读：，外观经肉眼检查焊缝接头表面无裂纹、未熔合气孔、夹渣，焊瘤等焊缝缺陷，而后进行无损检查，首先用PT检测，检测标准按JB/TB6062-92Ⅲ级表面缺陷的检验率，对焊接接头表面及近表面的缺陷进行有效的检验，再用UT检测，检测标准按GB/T11345-1989Ⅲ级，确保焊缝内部缺陷的检验率。消除焊缝缺陷，提高对焊缝缺陷的判断能力。6结语
2～3mm之间，两边铜模离轨道控制在2～3mm之间，便起排渣作用。其余各层用φ5焊条，在每道焊缝的起始终止时的焊接中注意运条方法，防止焊缝不平或渣排不出。
（6）焊接接头检查，外观经肉眼检查焊缝接头表面无裂纹、未熔合气孔、夹渣，焊瘤等焊缝缺陷，而后进行无损检查，首先用PT检测，检测标准按JB/TB6062-92Ⅲ级表面缺陷的检验率，对焊接接头表面及近表面的缺陷进行有效的检验，再用UT检测，检测标准按GB/T11345-1989Ⅲ级，确保焊缝内部缺陷的检验率。消除焊缝缺陷，提高对焊缝缺陷的判断能力。
6 结语
要确保轨道焊接质量，应对原材料及焊接材料按规定进行检验和试验，而且重点对焊接接头进行充分的试验，建立合理的焊接工艺，制定轨道的焊接规范，严格地执行焊接规范，提高焊接接头质量，减少焊接缺陷，在提高焊接质量上下功夫，防止焊接接头断裂的产生，最终有效地防止轨道的断裂现象，保证卸船机的正常运转。
【摘 要】 港口货物卸船机设备生地系统中的轨道中采用平炉冶炼镇静钢，型号为QU120的钢轨焊接而成，从而形成无接头的轨道，提高了卸船机行车的可靠和使用寿命，保证卸船机作业的顺利进行。由于轨道焊接接头在焊接时焊接操作，预热温度等因素，造成焊接应力等缺陷的存在，会出现断裂现象，影响桥吊的正常装卸作业。因此分析产生裂纹的原因和预防措施非常之必要，防止焊接接头断裂的产生，最终有效地防止轨道的断裂现象，保证卸船机的正常运转。
【关键词】 卸船机轨道 焊接裂纹 原因分析 预防措施
随着港口货物装卸量的迅速增加，对卸船机作业提出了新的要求，装卸设备生地系统中的轨道中采用QU120的钢轨焊接而成，从而形成无接头的轨道，提高了卸船机行车的可靠和使用寿命，保证卸船机作业的顺利进行，由于轨道焊接接头出现过断裂现象，影响了桥吊的正常装卸作业，因此分析产生裂纹的原因和预防措施非常之必要。
1 钢轨及焊接材料的分析
钢轨采用平炉冶炼镇静钢构造，型号为QU120，抗拉强度σb≥900MPa，牌号为U71Mn，它的化学成份见表1：
钢轨焊接材料采用低氢钠型低合金高强度钢，焊条J607，其抗拉强度σb≥590 MPa，伸长率σs≥15%，冲击值≥27J。
轨道焊接在码头面中的宽400mm，深170mm的轨道槽内进行，单根钢轨长度12m，焊接连成1000m左右的无接头轨道。轨道焊接接头间隙为15～20mm，钢轨接口两边250mm的范围预热350～450℃，轨道焊接接头是连续不间断地从下到上多层焊接而成，而后用石棉布覆盖保温12h。
2 断口发现时间
轨道焊接在6月份进行，断裂出现在次年1月份。
3 断口宏观分析
肉眼和低倍放大镜对断口进行观察分析，轨道下缘断口有缺陷存在，此处成为断裂源，缺陷处产生塑性变形能力差，在低温和卸船机轮压机的共同作用下产生了脆性断裂。
4 断裂原因分析
（1）不良的焊接工艺：在轨道焊接中，焊接时焊接操作不成熟，预热温度不够，在缺陷出现而未能及时消除状态下，最重要的影响因素是温度应力状态加载速度，温度下降及加载速度增大时，接头的底层出现未焊透缺陷中产生脆性断裂的倾向最严重。
（2）焊接缺陷成为裂纹源：轨道焊接接头中，40%脆性断裂是焊接缺陷处开始的，在所有的焊接缺陷中，焊接裂纹是最危险的，在外载作用下，裂纹前沿附近产生少量塑性变形，同时尖端有一定量的开张位移，使裂纹缓慢发展，外载到某一临界值时裂纹以高速扩展，此时裂纹如位于高值拉应力区引起整个轨道接头的断裂，除裂纹外咬边，未焊透，焊缝表面成形不良，也会发生轨道的脆断。
（3）焊接应力的存在：当构件上承受局部载荷成经受不均匀加热时，都会在局部地区产生塑性应变，当局部外载撤去以后或热源离去，构件温度恢复到原始的均匀状态时，构件内部发生了压能恢复的塑性变形。应力使材料的塑性韧性降低，容易导致脆性断裂。
5 预防焊接结构脆性断裂措施
（1）对轨道的焊接接头进行试验，形成合理的焊接工艺，减少焊接缺陷，焊缝的抗拉强度≥600MPa，宏观分析无缺陷。
（2）合理装配顺序，轨道对接接头间隙要正确，截面的重心位置要对称。
（3）控制焊接热输入量，过小的焊接热输入量造成淬硬组织并易产生裂纹，过大的焊接输入易造成晶粒粗大和脆化，降低接头源于：毕业设计论文致谢www.7ctime.com
的韧性，控制焊接热输入，改善组织结构非常必要。焊接工艺参数，手工焊条电弧焊，直流反接，第一道焊条直径φ4，焊接电流160～180（A），焊接电压26～28（V）；第二道～n道φ5，焊接电流180～240（A），焊接电压26～28（V）；最末道φ4，焊接电流160～180（A），焊接电压26～28（V）。
（4）预热温度控制接头两侧250mm范围内预热均匀，特别是要在钢轨下缘预热达到350℃以上，是起焊接温度不致过低，焊接结束后，预热350～450℃以上，并用多层石棉布覆盖，保温12小时。
（5）正确选择焊条直径及摆动方法，由于接口间隙较小，焊条沿缝隙纵向45°作锯齿形摆动，第一层用φ4直径电焊条，并且两侧稍停留，保证有2～4mm熔深，盖面时用φ4直径电焊条，使焊缝余高1～2mm，并且与母材均匀过渡，焊接时结合焊条送进保证焊条的电弧长度在论文导读：，外观经肉眼检查焊缝接头表面无裂纹、未熔合气孔、夹渣，焊瘤等焊缝缺陷，而后进行无损检查，首先用PT检测，检测标准按JB/TB6062-92Ⅲ级表面缺陷的检验率，对焊接接头表面及近表面的缺陷进行有效的检验，再用UT检测，检测标准按GB/T11345-1989Ⅲ级，确保焊缝内部缺陷的检验率。消除焊缝缺陷，提高对焊缝缺陷的判断能力。6结语
2～3mm之间，两边铜模离轨道控制在2～3mm之间，便起排渣作用。其余各层用φ5焊条，在每道焊缝的起始终止时的焊接中注意运条方法，防止焊缝不平或渣排不出。
（6）焊接接头检查，外观经肉眼检查焊缝接头表面无裂纹、未熔合气孔、夹渣，焊瘤等焊缝缺陷，而后进行无损检查，首先用PT检测，检测标准按JB/TB6062-92Ⅲ级表面缺陷的检验率，对焊接接头表面及近表面的缺陷进行有效的检验，再用UT检测，检测标准按GB/T11345-1989Ⅲ级，确保焊缝内部缺陷的检验率。消除焊缝缺陷，提高对焊缝缺陷的判断能力。
6 结语
要确保轨道焊接质量，应对原材料及焊接材料按规定进行检验和试验，而且重点对焊接接头进行充分的试验，建立合理的焊接工艺，制定轨道的焊接规范，严格地执行焊接规范，提高焊接接头质量，减少焊接缺陷，在提高焊接质量上下功夫，防止焊接接头断裂的产生，最终有效地防止轨道的断裂现象，保证卸船机的正常运转。