Оцінка зварювальної сумісності та технологія вибору зварювальних витратних матеріалів для іноземних стандартних рейок
Які основні показники для оцінки зварювальної сумісності міжнародних стандартних рейок і як вони впливають на вибір зварювальних процесів?
Основними показниками для оцінки зварювальної сумісності рейок міжнародного стандарту євуглецевий еквівалент (Ceq)ііндекс чутливості до розтріскування (Pcm), які безпосередньо відображають тенденцію до утворення зварювальних тріщин рейки. Чим вищий вуглецевий еквівалент, тим очевидніша тенденція до зміцнення рейки, тим більше схильність до холодних тріщин під час зварювання, і тим гірша сумісність із зварюванням; коли вуглецевий еквівалент менше або дорівнює 0,45%, зварюваність хороша, і можна застосувати звичайний процес зварювання миттєвим струмом. Індекс чутливості до тріщин фокусується на оцінці впливу легуючих елементів на тріщини. Чим більше значення Pcm, тим вищий ризик появи запізнілих тріщин у зварному з'єднанні. Вуглецевий еквівалент рейок UIC60 становить приблизно 0,42%, що має хорошу сумісність із зварюванням і може бути адаптовано до основного процесу зварювання в Китаї; вуглецевий еквівалент рейки ASTM136 Grade4 становить 0,50%, що має низьку зварювальну сумісність і вимагає процесу зварювання з попереднім нагріванням. Таким чином, оцінка цих двох показників є передумовою для визначення температури попереднього нагріву зварювання, часу витримки та процесу термічної обробки після зварювання.
Які дефекти зварювального з’єднання будуть спричинені невідповідністю між міжнародними стандартними рейками та національними стандартними зварювальними матеріалами?
Невідповідність між міжнародними стандартами рейок і національними стандартами зварювальних матеріалів спочатку призведе до нестандартної міцності зварного з'єднання. Якщо міцність зварювального матеріалу нижча, ніж у основного металу рейок, з’єднання схильне до пластичної деформації під навантаженням поїзда, утворюючи низький дефект з’єднання; якщо міцність зварювального матеріалу занадто висока, в'язкість з'єднання є недостатньою, і може виникнути крихке руйнування. По-друге, це спричинить зварювальні тріщини. Невідповідність між складом сплаву зварювального матеріалу та рейки призведе до великої різниці в коефіцієнті розширення між зварювальним металом і основним металом, створюючи велике зварювальне напруження під час процесу охолодження та утворюючи гарячі або холодні тріщини. Крім того, це спричинить пористість швів і включення шлаку. Здатність зварювального матеріалу до розкислення не може зрівнятися з матеріалом рейок, а газ і домішки з розплавленої ванни не можуть бути ефективно видалені під час зварювання, що призводить до низької компактності зварного шва. Ці дефекти значно зменшать втомну довговічність зварного з'єднання і вплинуть на безпеку експлуатації лінії.
Чому при зварюванні рейок UIC надають перевагу спеціальному зварювальному матеріалу з високим вмістом марганцю?
Рейки UIC (наприклад, UIC900A/B) характеризуються високим вмістом марганцю (1,0%-1,5%). Марганець може підвищити міцність і міцність рейки та покращити зварюваність. Пріоритетний вибір спеціальних зварювальних матеріалів з високим вмістом марганцю може підтримувати склад сплаву зварювального металу відповідним до складу основного металу рейок UIC, забезпечити синхронізацію механічних властивостей і коефіцієнтів розширення між зварювальним швом і основним металом, а також зменшити зварювальні напруги. Марганець також має хороші ефекти розкислення та десульфурації, що може ефективно зменшити ймовірність пористості зварного шва, включення шлаку та гарячих тріщин, а також покращити компактність зварного шва. Якщо використовуються звичайні зварювальні матеріали з низьким вмістом марганцю, вміст марганцю в металі шва є недостатнім, що призведе до того, що міцність і в'язкість зварного шва будуть нижчими, ніж у основного металу, і зварне з'єднання схильне до втомного пошкодження. Тому для зварювання рейок UIC слід вибирати спеціальні матеріали для зварювання миттєвим зварюванням із вмістом марганцю, що перевищує або дорівнює 1,2%, щоб досягти еквівалентних характеристик з’єднання.
Як відрегулювати температуру попереднього підігріву під -зварювання відповідно до матеріалу під час локального зварювання рейок міжнародних стандартів?
Температура- попереднього підігріву для локального зварювання рейок міжнародного стандарту в основному залежить від вуглецевого еквіваленту та вмісту легуючих елементів у рейці. Чим вищий вуглецевий еквівалент, тим вище потрібна температура попереднього нагріву. Для рейок JIS SKZ3 з вуглецевим еквівалентом менше або дорівнює 0,40%, зварюваність хороша, і для уникнення холодних тріщин потрібен попередній нагрів без-або лише низька-температура (50-80 градусів). Для рейок UIC900B з вуглецевим еквівалентом 0,40%-0,48%, температуру попереднього нагрівання потрібно контролювати на рівні 100-150 градусів, щоб зменшити швидкість охолодження зони зварювання та зменшити утворення загартованих структур. Для рейок ASTM136 Grade4 з вуглецевим еквівалентом >0,48%, температуру попереднього нагрівання потрібно збільшити до 180-220 градусів. Високотемпературний попередній нагрів уповільнює швидкість охолодження, знімає напругу під час зварювання та запобігає уповільненому виникненню тріщин. Температура попереднього нагрівання повинна рівномірно охоплювати діапазон 100 мм зварювального кінця рейки, щоб уникнути нерівномірності напруги, викликаної недостатнім місцевим попереднім нагріванням.
Які проблеми в основному вирішує післязварювальна термічна обробка зварних з’єднань рейок за міжнародним стандартом?
Основна мета післязварювальної термічної обробки зварних з’єднань рейок за міжнародним стандартом – усунення залишкової напруги під час зварювання, коригування структури з’єднання та підвищення міцності з’єднання, головним чином вирішення трьох ключових проблем. По-перше, усуньте залишкову напругу під час зварювання. Розтягуюча напруга, що виникає під час зварювання, може призвести до легкого розтріскування з’єднання. Завдяки високотемпературному-відпуску при 600-650 градусах залишкову напругу можна зменшити на 30%-50%. По-друге, очищайте зерна. Зерна в зоні-термічного впливу зварювання будуть грубими через високу температуру, що призведе до зниження міцності. Термічна обробка після-зварювання може подрібнити грубі зерна та відновити міцність з’єднання. По-третє, усуньте затверділі конструкції. Для рейок міжнародного стандарту з високим вмістом легуючих елементів тверді та крихкі мартенситні структури легко утворюються в зоні термічного-впливу зварювання. Загартування після зварювання може перетворити їх на загартований сорбіт з хорошою міцністю. Крім того, термічна обробка після зварювання може вирівняти твердість з’єднання, контролювати відхилення твердості між з’єднанням і основним металом у межах HB±20 і уникнути концентрації напруги, викликаної раптовими змінами твердості.