[发明专利]一种中碳钢钢轨的野外焊接方法

说明书

本发明公开了一种中碳钢钢轨的野外焊接方法。该方法包括以下步骤：对由中碳钢钢轨母材制作的多个钢轨进行焊接，控制钢轨焊接顶锻量保持在13.1‑13.9mm，焊接采用12.1‑13.8MJ的热输入量；使焊接后的钢轨焊接接头以预定的方式冷却；将冷却后的焊接接头进行热处理，热处理包括对钢轨接头进行全断面加热，将钢轨接头表面温度加热至900～940℃后停止加热，将钢轨接头在野外施工环境中冷却，当接头表面温度降至400～450℃时，重新将钢轨接头加热至460～500℃，通过热补偿和保温的方式使钢轨接头以0.5～1.0℃/s的冷却速度缓慢冷却至环境温度。

技术领域

本发明涉及铁路钢轨制造技术领域，尤其涉及一种中碳钢钢轨的野外焊接方法。

背景技术

现阶段，铁路用钢轨主要为碳含量在0.7-1.1％的高碳钢轨，通常要求钢轨强度≥880MPa并具有良好的耐磨性能，适用对象主要为平原地区。对于如川藏铁路这样线路服役条件极为苛刻的路段，其长上坡和长下坡的地形条件、全年温差和昼夜温度大等特殊的自然条件，对钢轨抗冲击和耐疲劳性能提出了更高要求。此外，列车在长期的牵引力和制动力作用下，会使钢轨表层局部升温，这也要求钢轨具有足够的抗疲劳性能。常温下，U71Mn热轧钢轨轨头U型冲击值为25-30J，而在低温-40℃环境下轨头U型冲击值仅为5-8J，冲击韧性大幅下降。

目前，随着铁路运输量的增加，低温环境下服役的钢轨对耐磨性、低温韧性等都提出了新的要求。现有焊接作业方法在这样的低温环境下焊接时，由于野外环境温度低，焊接工艺受限，焊接接头容易产生低温脆性断裂，导致焊接接头质量不合格。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种中碳钢钢轨的野外焊接方法。该方法通过对焊接工艺控制和焊后热处理控制，显著改善了焊接接头和焊接热影响区域的低温韧性。

根据本发明的一方面，提供一种中碳钢钢轨的野外焊接方法，该方法包括以下步骤：

步骤1)：对由中碳钢钢轨母材制作的多个钢轨进行焊接，控制钢轨焊接顶锻量保持在13.1-13.9mm，焊接采用12.1-13.8MJ的热输入量；

步骤2)：使步骤1)中焊接后的钢轨焊接接头以预定的方式冷却；

步骤3)：对步骤2)中冷却后的焊接接头进行热处理，热处理包括对钢轨接头进行全断面加热，将钢轨接头表面温度加热至900～940℃后停止加热，将钢轨接头在野外施工环境中冷却，当接头表面温度降至400～450℃时，重新将钢轨接头加热至460～500℃，通过热补偿和保温的方式使钢轨接头以0.5～1.0℃/s的冷却速度缓慢冷却至环境温度。

根据本发明的一个实施例，中碳钢钢轨母材中C含量为0.50-0.62％。

根据本发明的一个实施例，其中钢轨母材在室温的抗拉强度为1050-1130MPa、延伸率为17-25％、U型冲击功为30-42J，在-20℃条件下，钢轨母材U型冲击功为18-24J。

根据本发明的一个实施例，焊接采用移动闪光焊接。

根据本发明的一个实施例，步骤2)中的冷却方式包括当钢轨接头焊接推瘤完成后立即采用对开式装置对钢轨接头轨头、轨腰及轨底进行包覆，但不给对开式装置供电，以使钢轨接头进行缓慢冷却。

根据本发明的一个实施例，步骤3)的全断面加热操作是在钢轨接头焊后轨头表面温度降至200～260℃时开始的，并且通过向对开式装置供电来对钢轨接头进行全断面加热。

根据本发明的一个实施例，步骤3)中的冷却是在钢轨接头被对开式装置包裹的情况下进行的，其中冷却速度为3.0～10.0℃/s。

根据本发明的一个实施例，步骤3)中的重新加热、热补偿和保温均是利用对开式装置进行的。

根据本发明，还提供了一种通过以上方法进行焊接的中碳钢钢轨。