摘要：铁路货车车体受大气、酸雨等介质的腐蚀，车体表面经常出现锈蚀、氧化等情况，受疲劳载荷、机械碰撞、外力作用等原因，车体出现局部破损变形，焊缝出现大量的开裂现象，为了不影响货车的正常使用寿命，保障铁路货车的安全运输，需要对货车车体各部位焊缝裂纹进行及时的焊补修复。
关键词：焊缝开裂、焊接修复、工艺措施、焊接检验
前言
为克服大气、酸雨等腐蚀性介质破坏，铁路货车车体一般采用具有抗腐蚀性的耐候钢制造而成，这类钢材中除含P外，焊接性与一般低合金热轧钢没有原则差别，焊接热影响区最高硬度不超过350HV，焊接性良好，加之钢材中P和C含量都控制在0.25%以下，故钢的冷脆倾向不大。但是受钢材厚度和强度等级的增加、焊缝金属中扩散氢的总量、热影响区的脆性组织（马氏体或贝氏体）、焊接维修作业现场环境、焊缝冷却速度和焊接接头中明显的集中拉应力等影响，焊缝连接处可能产生裂纹缺陷，使得焊修后的车体结构变得不可靠，增加了车体结构在使用过程中的危险和不安全的因素，增加了返修率。为延长货车的使用寿命和降低返修率，应合理制定铁路货车车体焊接工艺，严格执行每一步修复工艺步骤。本文将从多个方面对焊缝裂纹产生的原因及缺陷返修措施进行分析，为铁路货车车体焊补提供理论依据。
1焊接裂纹产生原因
铁路货车车体材料为耐候钢，在制造过程中，由于焊接生产现场温度过低，焊接材料与母材强度不匹配，工艺参数选用不合理，焊接成型缺陷，操作方法不当，焊接应力集中等原因，都会造成焊接后焊缝产生热裂纹和冷裂纹、弧坑裂纹以及延迟裂纹等。当货车车体承受多次疲劳载荷后，出现裂纹现象，在焊补过程中，存在焊补情况复杂、焊接接头设计不合理、工艺措施制定不合理、操作者焊接方法不当以及执行焊补工艺处理不到位等问题，导致焊补结束后，焊缝继续出现开裂现象，严重影响车体使用寿命和使用安全可靠性。
2裂纹修补措施
2.1焊接修复前的准备工作
2.1.1焊前清理
焊前必须做好焊道清理工作，用钢丝刷或者角磨机，将焊缝两侧10～20mm范围内的油污、铁锈和水分等清理干净，防止补焊过程中出现焊缝夹渣或气孔、未熔合等焊接缺陷。同时，对焊接材料进行烘干，防止焊材二次受潮，以免焊材受潮引起焊缝中氢含量过高造成气孔。
2.1.2焊前预热
进行高强度耐候钢车厢焊补时，焊缝淬硬倾向较大，所以当环境温度低于5℃时，不能进行直接施焊，需用氧乙炔火焰对焊道两侧50mm范围内的钢材进行预热，待温度达到20℃以上方才可以进行施焊。需要注意的是，预热过程要做到均匀加热，不能出现局部温度过高现象。同时，适当提高焊接工艺参数，减缓焊缝冷却速度，有助于防止冷裂纹产生。
2.2合理的工艺措施
2.2.1焊接顺序和方向
在进行补焊操作时，要合理布置焊接接头与焊接方向，防止设计不合理或焊接顺序不当，从而导致焊接变形和焊接应力集中。具体施焊过程中，可选用对称焊接、分段退焊法、由中间向两端焊及跳焊等方法，避免母材受热集中。焊补结束后，可采用锤击焊道等方法来释放焊接应力。
2.2.2焊缝坡口要求
采用手工切割或碳弧气刨方法加工坡口时，必须除去坡口表面熔渣和氧化物，使焊道坡口处露出纯金属，才能保证焊接时母材与焊缝金属熔合良好。
2.2.3焊接位置
车上各梁、柱、板焊修时，选用的材质必须与原车辆材质相同，强度匹配。对于不同情况不同位置下的焊接裂纹，可选择采用单面焊或双面焊两种方法处理。在条件允许情况下，尽量采用平位置焊接，可使焊接易于操作，同时容易保证焊缝成型良好。对于穿透形式裂纹的补焊返修，要尽量采用单面焊双面成型焊接技术，保证全部熔透，避免出现再次裂纹。
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2.2.4工艺参数的选择
铁路货车车体的裂纹焊补具有一定复杂性和难度，为保证焊缝内部质量良好，与焊接电流、焊条直径、焊件厚度、接头形式、焊缝位置以及焊接层数等因素都有着一定关系。所以焊工在焊补过程中，要充分考虑焊缝位置与焊件的厚度，根据焊条直径和焊接位置的关系，选用合适的焊接电流等参数。
2.2.5合理设置焊补接头
铁路货车车体裂纹情况复杂，有的裂纹是在货物装卸过程中造成的机械性裂纹，有的是受长期疲劳载荷作用下出现的疲劳裂纹，有的是焊缝内部缺陷造成的裂纹，所以在焊接修补过程中焊缝接头形式也是不同的。如果出现较长大面积焊缝开裂，需采用钻止裂孔的办法再进行焊修；如果车体受外力变形、断裂，先对车体变形部位进行矫正，然后可进行开裂处返修焊接。设计筋板加强车体破损处，这样的焊缝接头形式将增加焊缝修补后的受力强度。
焊接时必须增加焊缝根部熔深以减少焊缝产生延展的可能性；在焊缝焊接和检测时，严格按照标准检验，防止焊根和焊趾处的应力集中导致焊缝开裂。当需要焊接修复裂纹时，尽量采用对接接头水平位置来完成。同时，对接形式补强筋板的厚度要与车体材料厚度相当，不能相差过大，形成过大的厚度差；当两块被连接板的厚度相差较大时，需将厚板机械加工成与薄板相同厚度的缓坡形状时再焊接，防止因板厚不同而引起的作用力偏心传递，而且连接件的中心线应尽可能重合。
2.3焊缝裂纹修复
焊补裂纹时，应采用角磨机将裂纹彻底清理干净，并根据板厚，在裂纹部位开出足够深度的坡口。若焊缝裂纹缺陷为焊件边缘向内发展时，要从裂纹的末端起弧焊接。
2.4焊修操作注意事项
2.4.1交叉焊缝
对于相互交叉焊缝，焊缝起弧点应避开焊缝相交处或转角处50mm以上。在厚度不均匀焊件上进行堆焊时，其堆焊起点应放在较薄的一侧。
2.4.2焊接运条
焊接运条时，要采用正确的操作方法起弧和收尾，补焊的长度要大于原焊缝的长度，避免在原焊缝起弧或收尾裂纹敏感区进行操作，从而引发弧坑裂纹缺陷。
2.4.3多层多道焊
多层焊一般采用多层多道焊，焊条尽量直线运动或采用微小幅度的摆动方式，多层焊时，每焊完一道后，应彻底消除熔渣，发现裂纹及其他缺陷后，要进行及时彻底清除缺陷，然后再进行下一道焊接。
2.5焊缝检验
焊缝检验作为控制焊缝质量的重要环节，在铁路货车车厢焊接修复时，一定要严格执行焊缝质量检验标准，若焊缝不符合检验标准，必须按照标准程序再次返修。执行标准要保证：第一，焊缝不允许存在裂纹、夹渣、未熔合以及未焊满等缺陷；第二，每100mm焊缝长度内，气孔数量不超过2个，每个气孔直径不大于1.5mm：第三，咬边深度不能大于0.5mm，咬边连续长度不能大于100mm。
3结论
铁路货车车体焊接修复出现裂纹问题与生产现场工艺操作过程有关。在铁路货车车体焊接修复的过程中，要充分考虑作业环境对焊接质量的影响，严格执行焊接修复工艺过程，合理设计焊接结构形式，正确布置焊接顺序和方向；同时降低结构拘束度，有效减少焊接应力；严格焊缝检验，保证修复质量。
通过实践，在焊接修复铁路货车车体结构裂纹时，严格按照工艺过程要求进行作业，车体维修质量得到了很大的提升，返修率也明显降低，具有很好的实用价值。
参考文献
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论文作者:王岩,张敬华,王俊峰
论文发表刊物:《基层建设》2019年第29期
论文发表时间:2020/3/12
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