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1、贝氏体组合辙叉焊修参考工艺怀化工务段退休工程师 肖国富特别声明：本文脱稿于2007年，上传于2012，仅供同行研究参考，不能作为技术依据。第一节 简要说明及安全注意事项贝尔组合辙叉（以下简称贝尔叉），由高强度耐磨损的奥氏体-贝氏体钢制造的心轨，以及由U75V（PD3）高碳钢轨钢制造的翼轨等装配组合制成，其心轨的碳含量较低，约0.35 %，其翼轨的碳含量较高，达0.70.78 %，焊接性较差。贝尔叉在使用后，不可避免地会出现磨损、剥离、掉块等各种伤损，需要焊补。焊补贝尔叉时，必须分别根据心轨和翼轨，正确地分别选用焊接材料和分别严格遵守焊接工艺规程。如果焊接材料选用不当，或是焊接工艺掌握不当,极易
2、使贝尔叉焊补处产生气孔、夹渣、脆化、裂纹、甚至折断等缺陷。焊补贝尔叉时除了应遵守“第一部分 高锰钢辙叉”的安全注意事项外，还有要注意在无缝线路上作业时，武汉局要求最低环境温度不宜低于15。第二节 准备工作（一）现场焊补设备工具除了应具备有“第一部分 高锰钢辙叉”的现场焊补设备工具外，还应有：1、翼轨加热设备一套（用H01-20大号焊矩改制加热枪2支、液化气罐1个，配液化气减压阀1 套、氧气瓶 1个，配氧气减压阀、氧气表1 套或铝热焊加热设备）；2、500电子测温仪一个；3、磁粉探伤仪一台或着色探伤剂一组（消耗品）；（二）焊条的选择1、贝尔叉的心轨是用奥贝体材料制造，焊条必须选用贝尔叉心轨专用的
3、TYD927焊条。2、贝尔叉的翼轨是U75V（PD3）钢轨制造，焊条应按TB/T1631-2002钢轨电弧焊补技术条件和铁道部运输局 运基线路2003384号通知的要求，选用型号为EDPCrMoV-A2-15 即TYD360焊条。（三）焊条的准备1、施焊前，应将焊条放入烘箱中，用350400的温度，烘焙1h2h，然后将温度调到约100，以备工厂车间内随时取用。表3-1：电流规范表焊条直径(mm)TYD927焊条焊补心轨 (A)用TYD360焊条焊补翼轨(A)工厂及线上焊叉工厂及线上焊叉3.29012010013041201601301602、现场焊时，应将烘箱中烘焙好的电焊条装入焊条干燥保温筒
4、内，在24h以内使用完，否则应重新烘焙。3、也可采用焊条干燥保温筒直接烘焙焊条。4、焊条在使用中不得污染和受潮。5、电焊条的规格，宜选用4（3.2）mm焊条。6、焊接电流数值的大小，用TYD927焊条焊心轨时，可按焊条直径的3040倍选择；用TYD360焊条焊翼轨时，可按焊条直径的2535倍选择。不同焊接位置及不同焊条规格的电流规范如表3-1（四）碳棒的准备同“第二部分 高锰钢辙叉焊修” 碳棒的准备中表2-2 碳棒的规格及适用的电焊机和电流参考表。第三节 贝尔叉的心轨和翼轨材料知识（一）制造贝尔叉心轨的材料是以Si-Mn为主，Cr-Mo-Ni合金元素为辅，辅以稀土合金、V。Ti变质处理出的奥氏
5、体、贝氏体复相耐磨钢。制造贝尔叉心轨材料的主要化学成分及机械性能如表3-2。表3-2：奥贝体钢主要化学成分、机械性能表主要化学成分碳（C）%锰(Mn)%硅（Si）%铬（Cr）%Mo、Ni、V、Ti、稀土等0.20.351.53.50.52.50.51.5适量机械性能抗拉强度bMPa伸长率5%硬度HRC屈服强度s/m140015601214.5374211001300（二）贝尔叉翼轨材料：U75V（PD3）钢轨钢。其主要化学成分及机械性能如表3-3。表3-3： U75V（PD3）钢轨钢主要化学成分、机械性能表主要化学成分机械性能碳（C）锰(Mn)硅（Si）钒（V）抗拉强度MPa伸长率A/%硬度H
6、B0.700.780.701.050.500.700.040.089808280第四节 工艺要求1、采取“治早、治小”的方式，及时焊补较小的伤损，可有效地防止伤损扩大，保证了行车安全。2、心轨含碳量较低，且经整体低温热处理，不宜再加温过高，宜采用不预热冷焊。3、翼轨的含碳量较高，应按TB/T1631-2002钢轨电弧焊补技术条件要求进行预热后再焊补。4、对翼轨待焊部位预热的长度应向待焊部位两端分别延长100mm，预热的总长度应大于500mm。5、对翼轨待焊部位的轨头轨底均要预热，为充分利用“天窗”时间，可先预热翼轨的轨头，待施焊时再同时预热轨底。6、在铁路线上焊补辙叉时，要将绝缘完好的电焊电缆
7、线、接线板电源线和碳弧气刨用的气管从焊补点500mm外的钢轨底下穿过，牵引到待焊辙叉旁。用砂轮机将辙叉底部裙边上,准备搭铁处的铁锈除去，并将电焊电源的负极搭接在已除锈的翼轨轨底上。7、砂轮片宜选用: 粒度号为2446号、硬度为中软12（新代号：L或K，旧代号：ZR1或ZR2）的棕刚玉、白刚玉或黑碳化硅（新代号分别为A、WA、或C，旧代号分别为GZ、GB、或TH）的砂轮片。 如不按以上参数，正确选用砂轮片，而选了硬度为中硬（P、Q、R、ZR1、ZR2、ZR3）、硬（S、T、Y1、Y2）、超硬（Y、CY）的砂轮片，此时虽然砂轮片耐用了，打磨时灰尘少了，但打磨的效率和速度就低多了。8、打磨辙叉表面磨
8、耗处时，将硬化层磨掉，打磨深度不少于0.3mm。9、对表面裂纹、塌陷、磨损和剥离掉块等伤损打磨后，应用磁粉探伤仪等，对打磨面进行检查，发现裂纹时，应继续清理、打磨，直到待焊面无裂纹等缺陷后，才能施焊。10、焊后不得有裂纹、夹渣、气孔等缺陷，否则应继续补焊再打磨。11、焊接电流应采用直流反接，具体电流参数可参照“准备工作”中的表1选取。12、每根电焊条引弧后，中途不要灭弧，应连续一次焊完整根焊条。13、引弧和收弧应避开轮缘槽边缘及焊层与母材的交界处。必须在焊道前方10mm15mm处引弧，电弧引燃后，立即拖回到焊道起点烧焊、摆弧、运条；收弧时，要使焊条回焊5mm10mm，稍作停顿，填满弧坑后再灭弧
9、。14、焊条走向应先纵向将辙叉轮缘槽边缘焊一至两条焊道，再用纵向或横向焊接中间部分。15、再次引弧前，必须将上一焊道的焊渣清理干净。后一条焊道应压住前一条焊道的1/3，以使焊层平展。16、对裂纹开槽、清除肥边和清理剥落掉块的起层时，应用碳弧气刨工艺进行，而不宜用氧乙炔气割，也不应用电焊条或电弧刨割条刨割。17、用碳弧气刨对裂纹开槽时，槽的端部应向裂纹端部外延伸5mm10mm。槽深以挖完以上缺陷为止。18、对碳弧气刨槽和碳弧气刨区，应用角磨机或砂轮机打磨出金属光泽，槽口和交口处还应有适当坡口倒角。19、贝尔叉施焊结束，应对心轨和翼轨断面轮廓进行补磨。补磨时应做到轨顶面和侧面都平顺；用1m钢直尺检
10、查时，焊补打磨处顶面凸起凹下应小于0.3mm，施焊过的轨头部内作用面（R13处和直线处），允许凹下0.2mm。不允许凸出。第五节 利用“天窗 ”时间 线上焊补贝尔叉的工艺过程1、确认贝尔叉养护工区已经照章进行了“天窗”施工登记和设好防护，车间的辙叉焊补施工负责人已到岗。 2、确认贝尔叉的裂纹、磨耗、剥落掉块等缺陷，能在“天窗”时间内完成焊补、打磨等作业。3、确认贝尔叉已经由工区进行了养护。无暗坑掉板；其水平、高低、轨距、支距附合要求。4、“天窗”时间前，按“工艺要求”从钢轨底下穿越管线，在翼轨轨底上负极搭铁，检查并启动设备，作好焊补准备。5、“天窗”时间开始后，按“工艺要求”，先冷焊贝尔叉的心
11、轨，再热焊贝尔叉的翼轨。也可先热焊翼轨，再冷焊心轨。6贝尔叉焊补完后，焊补人员应填写完善焊补工艺卡，并向车间的辙叉焊补施工负责人交验辙叉，双方在“焊补质量验收单”上签字。 辙叉养护工区应加强对焊补辙叉的养护工作。第六节 线下及室内焊补贝尔叉的工艺过程1、线上“天窗”时焊补有困难时，贝尔叉的焊补工作应在线下或工厂室内进行。2、线下焊时，应将贝尔叉需要焊补部位（一般是辙叉中部）的底部垫好，辙叉两端（至少一端）悬空。3、室内焊时，应将贝尔叉吊装入原高锰钢辙叉的焊接冷却水槽中，此时水槽中不能加水，装好预拱（反变形）井字架，使辙叉需要焊补部位（一般是辙叉中部）向上拱起。上拱量由焊补量确定，焊补量大则上拱
12、量大。4、按“工艺要求”，先冷焊贝尔叉的心轨，再热焊贝尔叉的翼轨。也可先热焊贝尔叉的翼轨，再冷焊贝尔叉的心轨。5、贝尔叉焊补、补磨完后，焊补人员应填写完善焊补工艺卡，并向工区或车间、材料科、线路科等的任一负责人交验辙叉，双方在“焊补质量验收单”上签字。 辙叉交工区或料库备用。第四部分、焊修辙叉与钢轨的区别铁路上的钢轨和辙叉，由于其材料不同，在采用手工电弧焊修补时，虽然在焊接设备上有一些相同点，但是在焊接材料、焊补工艺等方面，却有相当大的不同，而且其焊接材料和焊补工艺不能混用，具体区别参见表4-1表4-1 钢轨和辙叉的母材、焊材及焊补工艺区别对照表分类项目贝尔组合辙叉钢轨U75V（PD3）高锰钢
13、辙叉ZGMn13钢贝氏体心轨翼轨母材描述贝氏体超强钢高碳高强钢铸造高锰钢生产工艺锻造扎制铸造主要化学成分C0.35%、Mn3.5%Si2.5%C0.78%、Mn1.4%Si0.6%C1.2%、Mn13%Si1.0%金相贝氏体+残余奥氏体珠光体+少量铁素体奥氏体抗拉强度MPa1400980736硬度HRC374230（HB280）硬化前17硬化后48热处理特性淬火+等温处理、形成贝氏体727后速冷、淬火（变硬）产生马氏体1050后速冷、水韧（变软）变成奥氏体300析出碳焊材电焊条TYD927TYD360TYD296金相贝氏体为主贝氏体为主奥氏体硬度HRC35423137硬化前17硬化后46焊条烘
14、烤温度350400350400200250焊补工艺环境温度10无缝线路1510较低（人能承受时越低越好）风力5级4级5级焊前探伤磁粉、着色等探伤不得留存任何裂纹磁粉、着色等探伤不得留存任何裂纹着色剂、放大镜检查缩孔无法清理干净焊前预热不预热350400不能预热焊补电流大小常规电流（40D）4焊条120160A常规电流（40D）4焊条130160A小电流（30D）4焊条100130A层间温度30035040050100焊道长度连续焊连续焊厚4宽10长70焊后热处理缓慢冷却后热保温缓慢冷却每一条焊道浇水冷却焊后修磨轨头顶面许凸起0.3轨头侧面许凹下0.21m直尺检查焊补处许凸起 0.2轨头顶面要凸
15、起0.5轨头侧面要凹下1.0附录Q/YD 001-2006贝尔组合辙叉焊补工艺规程前 言本规程是在研究“贝尔组合辙叉心轨的电弧焊补用TYD927焊条及工艺”的基础上、针对贝尔组合辙叉的材料不同于铸高锰钢辙叉，其心轨材料具有奥氏体贝氏体复相组织的特性，其翼轨是U75V钢轨的特性，结合在武汉铁路局的研究试验和生产实践，并遵循TB/T1631-2002钢轨电弧焊补技术条件和TB/T3083-2003 高锰钢辙叉电弧焊补技术条件的规定进行制定的。供各个开展贝尔组合辙叉焊修的单位参考引用。本规程起草单位：武汉铁路局工务处、重庆运达机电设备制造有限公司本规程主要起草人：肖国富、夏建国、阮亮 1 范围本规程
16、规定了贝尔组合辙叉（以下简称贝尔叉），焊补用的电焊条（以下简称TYD927焊条）、焊补设备、焊补范围和焊补要求、焊后检查交验等内容。本规程适用于铁路贝尔叉出现表面磨耗、裂纹、掉块、压溃等缺陷时的手工电弧焊补。2 规范性引用文件（略）3 要求3.1焊条3.1.1 工艺性能要求：电弧燃烧稳定、熔化均匀、飞溅小、成型好。3.1.2 应根据不同的焊补部位，分别选用不同的焊条。心轨选用“TYD927焊条”，翼轨选用“EDPCrMoV-A2-15（即TYD-360）焊条”。3.1.3 焊条熔敷金属的化学成分应符合表1的要求。表1：焊条化学成分表焊修部位焊条牌号化学成分CMnSiCrMoSPRE心轨TYD9
17、270.44.03.02.02.00.03适量翼轨TYD-3600.121.21.60.250.40.60.40.70.03表2：焊条熔敷金属的机械性能表焊修部位焊条牌号抗拉强度 MPa延伸率 %常温冲击功 J硬度心轨TYD927700/27HRC：3542翼轨TYD3607001547HB：3003503.1.4 焊条熔敷金属的抗拉强度、延伸率、硬度应符合表2的要求。3.2 焊补设备3.2.1电焊机用于贝尔叉室外焊补的电焊机应为直流焊接电源，最大手工焊接电流不小于200A。其空载电压60V85V，工作电压22V28V，焊接电流50A200A，负载持续率不低于70%；辅助直流电源功率不小于2k
18、W,电压为220V；电焊机整机重量不大于80。3.2.2 测温仪测量温度的仪表要求：测温范围为0500；测量温度在200以上时，测量误差应不大于读数的1.5%；响应时间应不大于1s。3.3 贝尔叉的焊补范围3.3.1 任何部位出现断裂的贝尔叉不焊补。3.3.2 贝尔叉表面少量缺陷或磨耗，打磨后不影响行车，可以利用维修 “天窗”在线上焊补。表3：焊补工艺参数表焊条直径(mm)用TYD927焊补心轨(A)用TYD360焊修翼轨(A)焊道宽度(mm)电源接法焊道重叠量3.290130100130711直流反极性连接1/31/2焊道宽度41201601301608143.3.3 贝尔叉出现表面磨耗、裂
19、纹、掉块、压溃等较大缺陷时，可以利用施工“天窗”时间线上焊补。3.3.4 利用“天窗”时间焊补有困难时，焊补应在线下或室内进行。3.3.5 贝尔叉同一部位焊补不应超过三次。3.4 焊补要求3.4.1 从事贝尔叉焊补的焊工应取得相应的操作许可证；3.4.2 焊补作业时普通线路最低环境温度不宜低于10，无缝线路最低环境温度不宜低于15，风力不大于5级、雨雾天不应进行贝尔叉的室外焊补作业，室外焊补人员应在上风方向作业，室内应有吸尘排烟设备。3.4.3 当环境温度高于15时，心轨不用加温，直接进行冷焊；翼轨在焊前打磨后，需按TB/T1631-2002钢轨电弧焊补技术条件要求，将翼轨待焊部位预热到350
20、400后，再进行焊修。3.4.4 当环境温度低于15，高于0时，可采用升温措施，在焊前打磨后，将心轨温度加温到100度左右，进行应急焊补。此时，翼轨的预热范围需适当扩大。3.4.5 线上焊补贝尔叉时，应经过段技术科认可，由车间派出职务不低于工长的施工负责人，并由辙叉养护工区按铁路工务安全规则及有关规定办理施工手续和设置防护才能上线作业，施工中注意防护列车和施工车辆；3.4.6 线上焊补时，电焊搭铁必须搭接在所焊贝尔叉的翼轨轨底上。严禁跨过钢轨、绝缘接头及轨道绝缘处，进行搭铁和引弧；3.4.7 两种焊条在使用前，都应将焊条放入烘箱中，用350400的温度，烘焙1h2h，然后装入焊条干燥保温筒内，
21、在24h以内使用完，否则应重新烘焙。也可采用焊条干燥保温筒直接烘焙焊条。3.4.8 电焊电源的负极应搭接在已除锈的贝尔叉的翼轨轨底上。3.4.9 焊补前应彻底清除贝尔叉表面裂纹、剥离掉块、硬化层、油污、铁锈等，并露出金属光泽。3.4.10 对于贝尔叉裂纹深度超过20时，可开U 型或V型坡口。一次焊补的裂纹长度应不大于70，坡口长度应超过裂纹端部510。裂纹总长度超过70时，焊补作业要分段进行，一次开坡口的宽度不应超过轨头宽度的二分之一。3.4.11 打磨后，应用磁粉探伤仪或染色渗透法等，对打磨面进行探伤，不得有裂纹。焊前应清除染色膜。3.4.12 焊补工艺参数应符合表3要求3.4.13 碳弧刨
22、割工艺参数参考表4要求表4 碳棒的规格及适用的电焊机和电流参考表适用场地电焊机型号刨割气体压力MPa圆形碳棒规格(mm)使用电流（A）现场焊叉AXQ1-2000.50(困难时不低于0.40)31501803.51501804150200工厂焊叉ZXG-400等0.60720035082504003.4.14 线下焊时，应将贝尔叉需要焊修部位的底部垫好，至少使辙叉一端悬空。室内焊时，应对贝尔叉预拱反变形。3. 5 焊后检查3.5.1 焊补区域不得有裂纹、夹渣、气孔和咬边等缺陷，否则，应清除重新补焊。3.5.2 目检焊补区域外形，应符合辙叉顶面轮廓形状。用量具测量，咽喉宽度应在6772范围内，辙叉
23、心理论尖端至心轨宽50处，轮缘槽宽度应在4549范围内。3.5.3 用1m钢直尺检查时，焊补区域顶面凸 陷 应小于0.3，轨头部内作用面及R13处，允许凹下0.2。不允许有凸出。3.5.4 焊补辙叉纵向变形翘度不应大于4，工作边用拉线检查时应成直线，若拉线有空线时，每侧不应超过2，不允许抗线。3.6 焊补工艺卡焊补的贝尔叉，将下列信息填入贝尔组合辙叉焊补工艺记录卡。a)贝尔叉型号、出厂编号；b) 铺设线路、车站、道岔号别、上下行位置；c) 同一部位焊补次数；d) 伤损的类型、部位和焊补尺寸；e) 环境温度和钢轨温度；f) 焊条种类与规格；g) 焊机型号；h) 焊补参数；i) 焊补后质量检查；j
24、) 焊补单位、焊工及检查人员姓名；k) 焊补日期附录1： 贝尔组合辙叉焊补工艺记录卡 编号 焊补日期年 月 日环境温度钢轨温度风力天气铁路线别车站道岔编号辙叉编号焊机型号焊条编号焊条规格心轨编号位置、形状、最大尺寸记录： 在下图中标画位置、形状； 该部位的焊修次数； 焊前伤损或焊补后尺寸：记录文字（裂纹、磨耗、剥离、掉块等）加最大尺寸（长宽高）。工艺记录电流种类电流大小A电弧长度焊道宽度焊补时钢轨温度其它：（如轨温低于10时采用的措施等）焊后检查序号检查内容检查结果1焊补区域不应有裂纹、气孔、夹渣和咬边等缺陷。2目检焊补层外形，应符合辙叉顶面轮廓形状。咽喉宽度应在67 mm72 mm范围内，辙叉心轨理论尖端至心轨50 mm处，轮缘槽宽度应达到45mm49mm。3用1 m直尺检查，堆焊金属较附近轨面，轨顶允许0.3 mm凸凹。侧面允许0.2 mm凹下。4焊补辙叉工作边拉线检查时不允许抗线，空线时每侧不应超过2 mm。焊工年 月 日验收人员年 月 日记录年 月 日
