Bewertung der Schweißverträglichkeit und Technologie zur Auswahl von Schweißzusätzen für ausländische Standardschienen
Was sind die Kernindikatoren zur Bewertung der Schweißverträglichkeit internationaler Standardschienen und welchen Einfluss haben sie auf die Auswahl der Schweißverfahren?
Die Kernindikatoren zur Bewertung der Schweißverträglichkeit internationaler Standardschienen sindKohlenstoffäquivalent (Ceq)UndRissempfindlichkeitsindex (Pcm), die direkt die Schweißrissneigung der Schiene widerspiegeln. Je höher das Kohlenstoffäquivalent, desto deutlicher ist die Verhärtungsneigung der Schiene, desto anfälliger für Kaltrisse beim Schweißen und desto schlechter ist die Schweißverträglichkeit; Wenn das Kohlenstoffäquivalent kleiner oder gleich 0,45 % ist, ist die Schweißbarkeit gut und das herkömmliche Abbrennschweißverfahren kann angewendet werden. Der Rissempfindlichkeitsindex konzentriert sich auf die Bewertung des Einflusses von Legierungselementen auf Risse. Je größer der Pcm-Wert ist, desto höher ist die Gefahr von Spätrissen in der Schweißverbindung. Das Kohlenstoffäquivalent der UIC60-Schiene beträgt etwa 0,42 %, was eine gute Schweißverträglichkeit aufweist und an den gängigen Abbrennschweißprozess in China angepasst werden kann; Das Kohlenstoffäquivalent der ASTM136 Grade4-Schiene beträgt 0,50 %, was eine schlechte Schweißverträglichkeit aufweist und einen Vorwärmschweißprozess erfordert. Daher ist die Bewertung dieser beiden Indikatoren die Voraussetzung für die Bestimmung der Schweißvorwärmtemperatur, der Haltezeit und des Wärmebehandlungsprozesses nach dem Schweißen.
Welche Schweißverbindungsfehler werden durch die Diskrepanz zwischen internationalen Standardschienen und nationalen Standardschweißmaterialien verursacht?
Die Diskrepanz zwischen Schienen nach internationalem Standard und Schweißmaterialien nach nationalem Standard führt zunächst zu einer minderwertigen Festigkeit der Schweißverbindung. Wenn die Festigkeit des Schweißmaterials geringer ist als die des Schienengrundmetalls, neigt die Verbindung unter Zugbelastung zu plastischer Verformung, wodurch ein geringer Verbindungsfehler entsteht. Wenn die Festigkeit des Schweißmaterials zu hoch ist, ist die Verbindungszähigkeit unzureichend und es besteht die Gefahr eines Sprödbruchs. Zweitens führt es zu Schweißrissen. Die Nichtübereinstimmung zwischen der Legierungszusammensetzung des Schweißmaterials und der Schiene führt zu einem großen Unterschied im Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem Schweißmetall und dem Grundmetall, wodurch beim Abkühlvorgang große Schweißspannungen entstehen und Heiß- oder Kaltrisse entstehen. Darüber hinaus kommt es zu Schweißporosität und Schlackeneinschlüssen. Die Desoxidationskapazität des Schweißmaterials kann nicht mit der des Schienenmaterials mithalten und das Gas und die Verunreinigungen im Schmelzbad können während des Schweißens nicht effektiv entfernt werden, was zu einer schlechten Schweißnahtkompaktheit führt. Diese Mängel verringern die Ermüdungslebensdauer der Schweißverbindung erheblich und beeinträchtigen die Sicherheit des Linienbetriebs.
Warum wird beim Schweißen von UIC-Schienen spezielles Schweißmaterial mit hohem Mangangehalt bevorzugt?
UIC-Schienen (wie UIC900A/B) zeichnen sich durch einen hohen Mangangehalt (1,0 %-1,5 %) aus. Mangan kann die Festigkeit und Zähigkeit der Schiene verbessern und die Schweißbarkeit verbessern. Durch die Priorisierung der Auswahl spezieller Schweißmaterialien mit hohem Mangangehalt kann die Legierungszusammensetzung des Schweißmetalls mit der des UIC-Schienengrundmetalls konsistent gehalten, die Synchronisierung der mechanischen Eigenschaften und Ausdehnungskoeffizienten zwischen Schweißnaht und Grundmetall sichergestellt und die Schweißspannung reduziert werden. Mangan hat auch eine gute Desoxidations- und Entschwefelungswirkung, wodurch die Wahrscheinlichkeit von Schweißporosität, Schlackeneinschlüssen und Heißrissen wirksam verringert und die Schweißnahtkompaktheit verbessert werden kann. Wenn gewöhnliche Schweißmaterialien mit niedrigem Mangangehalt verwendet werden, reicht der Mangangehalt des Schweißguts nicht aus, was dazu führt, dass die Festigkeit und Zähigkeit der Schweißnaht geringer ist als die des Grundmetalls und die Schweißverbindung anfällig für Ermüdungsschäden ist. Daher sollten für das UIC-Schienenschweißen spezielle Abbrennschweißmaterialien mit einem Mangangehalt von mindestens 1,2 % ausgewählt werden, um eine gleichwertige Verbindungsleistung zu erzielen.
Wie passt man beim lokalen Schweißen von Schienen nach internationalem Standard die Vorwärmtemperatur vor dem Schweißen an das Material an?
Die Vorwärmtemperatur vor dem Schweißen für das lokale Schweißen internationaler Standardschienen basiert hauptsächlich auf dem Kohlenstoffäquivalent und dem Legierungselementgehalt der Schiene. Je höher das Kohlenstoffäquivalent, desto höher ist die erforderliche Vorwärmtemperatur. Für JIS SKZ3-Schienen mit einem Kohlenstoffäquivalent von weniger als oder gleich 0,40 % ist die Schweißbarkeit gut und es ist kein Vorwärmen oder nur ein Vorwärmen bei niedriger Temperatur (50 -80 Grad) erforderlich, um Kaltrisse zu vermeiden. Bei UIC900B-Schienen mit einem Kohlenstoffäquivalent von 0,40–0,48 % muss die Vorwärmtemperatur auf 100–150 Grad geregelt werden, um die Abkühlungsrate des Schweißbereichs zu verringern und die Bildung gehärteter Strukturen zu reduzieren. Für ASTM136 Grade4-Schienen mit einem Kohlenstoffäquivalent > 0,48 % muss die Vorwärmtemperatur auf 180–220 Grad erhöht werden. Das Vorwärmen bei hoher Temperatur verlangsamt die Abkühlgeschwindigkeit, löst Schweißspannungen und verhindert verzögerte Risse. Die Vorwärmtemperatur sollte gleichmäßig den 100-mm-Bereich des Schienenschweißendes abdecken, um Spannungsungleichmäßigkeiten zu vermeiden, die durch unzureichende lokale Vorwärmung verursacht werden.
Welche Probleme löst die nach dem Schweißen erfolgende Wärmebehandlung von Schienenschweißverbindungen nach internationalem Standard hauptsächlich?
Der Hauptzweck der Wärmebehandlung nach dem Schweißen von Schienenschweißverbindungen nach internationalem Standard besteht darin, Schweißeigenspannungen zu beseitigen, die Verbindungsstruktur anzupassen und die Verbindungszähigkeit zu verbessern, wodurch hauptsächlich drei Hauptprobleme gelöst werden. Beseitigen Sie zunächst die Schweißeigenspannung. Die beim Schweißen entstehende Zugspannung kann dazu führen, dass die Verbindung leicht reißt. Durch Hochtemperaturanlassen bei 600-650 Grad kann die Eigenspannung um 30 %-50 % reduziert werden. Zweitens: Körner verfeinern. Die Körner in der von der Schweißwärme beeinflussten Zone werden aufgrund der hohen Temperatur vergröbert, was zu einer Verringerung der Zähigkeit führt. Eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen kann die groben Körner verfeinern und die Festigkeit der Verbindung wiederherstellen. Drittens beseitigen Sie verhärtete Strukturen. Bei internationalen Standardschienen mit hohem Gehalt an Legierungselementen bilden sich in der Schweißwärmeeinflusszone leicht harte und spröde Martensitstrukturen. Durch das Tempern nach dem Schweißen können sie in getempertes Sorbit mit guter Zähigkeit umgewandelt werden. Darüber hinaus kann die Wärmebehandlung nach dem Schweißen die Verbindungshärte ausgleichen, die Härteabweichung zwischen der Verbindung und dem Grundmetall innerhalb von HB ± 20 kontrollieren und Spannungskonzentrationen vermeiden, die durch plötzliche Härteänderungen verursacht werden.