[发明专利]钢轨焊后热处理施工方法

说明书

本发明涉及钢轨接头焊后热处理领域，尤其是一种成本较低且处理后焊接接头力学性能良好的钢轨焊后热处理施工方法，包括如下步骤：a、将钢轨焊接形成的温度为1200～1400℃的焊接接头进行第一阶段冷却；b、在第一次冷却之后，对钢轨焊接接头进行全断面正火加热；c、在正火加热完成后随即进行第二次冷却；d、焊接接头完成第二阶段冷却后，进行第三阶段冷却；e、对表面温度在100～180℃的钢轨焊接接头进行温度为280～350℃，保温时间为1h～2h的回火热处理，将焊接接头置于空气中自然冷却，使焊接接头表面温度降低至10～30℃的室温，该阶段的冷却速度为0.2～0.9℃/s。本发明尤其适用于由贝氏体钢轨和共析珠光体钢轨通过焊接形成的接头的处理工艺之中。

技术领域

本发明涉及钢轨接头焊后热处理领域，尤其是一种钢轨焊后热处理施工方法。

背景技术

目前，含碳量在0.72～0.82％的共析珠光体钢轨广泛应用于国内外重载铁路，此类钢轨具有强韧性匹配良好，耐磨损等特点。随着铁路的快速发展，大轴重重载线路对钢轨服役性能提出了更高要求。由于传统珠光体钢轨的综合力学性能与焊接性能几乎发展到了极限，在此情形下，强度等级更高，兼顾良好耐磨损性能及抗接触疲劳性能的贝氏体钢轨应运而生，此类钢轨的含碳量通常在0.10～0.30％重量范围内，金相组织为贝氏体+少量马氏体(或马奥岛)和残余奥氏体组成的复相组织。现阶段，钢轨移动闪光焊已成为国内外铁路施工现场的主流钢轨在线焊接技术。对于材质不同的两种钢轨，母材性能之间的差异给其焊接带来了巨大挑战。同时，钢轨受焊接热循环作用后，焊接区域的淬硬层消失并在焊缝两侧形成宽度较大的低硬度区，导致焊缝及热影响区的硬度低于钢轨母材。钢轨在线路服役过程中，易优先在焊接接头的轨头踏面形成“鞍型”磨耗，不仅增加了轮轨冲击，还严重影响到钢轨使用寿命，甚至危及行车安全。因而，如何恢复钢轨因焊接而降低的力学性能就成了钢轨得以应用的前提。

受熔化过程及高温影响，钢轨焊接过热区奥氏体晶粒粗大，导致该区域的硬度明显低于母材。软化后的钢轨焊接接头在服役过程中，易优先在接头轨头踏面部位形成“马鞍型”磨耗，增加了轮轨冲击，影响钢轨使用寿命，甚至危及行车安全。因此，国内现行铁道行业标准TB/T1632.2-2014《钢轨焊接第2部分：闪光焊接》及TB/T1632.4-2014《钢轨焊接第4部分：气压焊接》规定，对于热处理钢轨，焊接区域的平均硬度不得低于钢轨母材平均硬度的90％，且焊缝和热影响区的微观组织中不应有马氏体或贝氏体等有害组织。上述两项钢轨焊接标准所涉及的对象均为珠光体钢轨，而目前国内外尚无适用于贝氏体钢轨的焊接标准。因而，完全遵照国内现行钢轨焊接技术标准对贝氏体钢轨焊接接头的力学性能进行评估是不合适的，并且过高的焊接接头轨头踏面纵向硬度(高于钢轨母材平均硬度的90％)将导致接头疲劳性能下降，发生早期断裂。

目前，国内钢轨焊接完成后一般遵照TB/T1632.2-2014《钢轨焊接第2部分：闪光焊接》及TB/T1632.4-2014《钢轨焊接第4部分：气压焊接》标准进行焊后正火热处理，以中频感应电加热或氧乙炔火焰加热作为热源将钢轨焊接接头加热至奥氏体化温度以上温度后，采取空冷或风冷工艺进一步提升钢轨焊接区域的踏面硬度。

目前，关于贝氏体钢轨与共析珠光体钢轨焊接接头的热处理方法的报道和文献资料还相对较少。CN201610909362.1公开了一种过共析钢轨和PG4热处理共析珠光体钢轨焊接接头的焊后热处理方法，该方法包括将焊接得到的待冷却的钢轨焊接接头进行第一冷却至400℃以下，然后将第一冷却后的钢轨焊接接头加热至860～930℃，随后进行第二冷却至钢轨焊接接头的踏面温度为410～450℃。采用该方法获得的异种钢轨焊接接头可满足国内现行铁道行业标准TB/T1632.2-2014《钢轨焊接第2部分：闪光焊接》中对于疲劳、拉伸、冲击以及静弯试验的测试要求。与本发明不同的是，上述发明涉及的对象为珠光体材质钢轨焊接接头，而本发明的对象为由贝氏体钢轨与共析珠光体钢轨形成的焊接接头。此外，本发明中还涉及到了对钢轨焊接接头进行回火的过程，以进一步提升焊接接头冲击韧性。