包钢60kg稀土二代钢轨焊接报告(09.2)

评审材料之三包钢60kg/m U76CrRE钢轨闪光焊接试验报告 呼和浩特铁路局焊轨段包头钢铁（集团）有限责任公司2009年8月目 录1.前言32.U76CrRE钢轨闪光焊接试验33.焊接接头性能检验33.1 落锤33.2 静弯试验43.3 硬度及其分布53.4 拉伸性能73.5 冲击性能83.6 实物疲劳93.7 金相组织94.结论91.前言U76CrRE钢轨是包钢研制开发的新一代高强钢轨，是添加了Cr、V、RE元素的低合金钢轨。为考察新型钢轨是否适合焊接和长钢轨生产要求，呼铁局焊轨段和包钢共同对该钢种的60kg/m热轧钢轨，按TB/T1632.2钢轨焊接标准进行了闪光焊接试验及焊接接头性能检验。2.U76CrRE钢轨闪光焊接试验焊接工艺流程为：配轨 焊前矫直 焊前除锈 焊接（GAAS80/580） 热矫直 正火（双频加热，轨头喷风冷却） 热矫直 人工打磨（打磨两侧）人工打磨（踏面）仿型磨探伤检查。焊接参数是以U75V 60kg/m钢轨的焊接工艺为基础进行调整，经过几次试验，确定了U76CrRE钢轨焊接工艺参数，并以该工艺完成了25个落锤试头和22个性能检验试头的焊接。3.焊接接头性能检验按照TB/T1632.2钢轨闪光焊接标准的要求，对U76CrRE钢轨闪光焊接接头进行落锤、静弯、硬度、拉伸、冲击、金相等性能检验，其中落锤试验在呼铁局焊轨段进行，其余项目的检验在包钢技术中心进行。3.1落锤 按照TB/T1632.2标准要求对连续25个焊接接头进行落锤试验，试验结果见表1。落锤试验机支距1米，锤头质量1吨，从3.1米的高度落下，以打击二次不断为合格，实际结果全部为一次性通过。为检验焊口灰斑，对两锤不断的钢轨焊接接头进行锯口，并落锤打断，结果绝大多数试头的断面没有灰斑，少数有灰斑试头的灰斑面积均在3mm2 以内。表1 U76CrRE钢轨焊接接头落锤试验结果序号一锤挠度（mm）二锤挠度(mm)锯口锤数断裂锤数灰斑面积（mm2）序号一锤挠度（mm）二锤挠度(mm)锯口锤数断裂锤数灰斑面积（mm2）134014101835未断235015101824未断3340.5*2+0.5*216101824未断435017917230.5*35350.5*3+0.5*31810172406350192307350.5*2+0.5*32010182308350.5*2+0.5*1219183409360.5*2+0.5*122101824010918230231018240111019241*1+1*124918230123402591923013917241*23.2 静弯试验按照TB/T1632.2标准要求对15个焊接接头进行静弯试验，试验结果见表2。由结果可知，轨头受压静弯载荷标准要求大于1450 KN，实际载荷14501500KN，轨头受拉载荷标准要求大于1300 KN，实际载荷1330KN，均没有发生断裂。表2 U76CrRE钢轨焊接接头静弯试验结果序号断头载荷/KN备注1轨头受压1450未断2轨头受压1465未断3轨头受压1450未断4轨头受压1480未断5轨头受压1500未断6轨头受压1450未断7轨头受压1480未断8轨头受压1500未断9轨头受压1500未断10轨头受压1450未断11轨头受压1480未断12轨头受压1500未断13轨头受拉1330未断14轨头受拉1330未断15轨头受拉1330未断技术要求轨头受压1450轨头受拉13003.3 硬度及其分布3.3.1踏面硬度按照TB/T1632.2标准要求，对焊接接头的踏面硬度进行了测定。取样以及测点位置如图1所示，测点间距15mm。焊接接头的踏面硬度测量结果见表3。表3 U76CrRE钢轨焊接接头踏面硬度结果 /HB位置焊缝中心踏面中心3243243202883273173223222893113113143203183132963173183083202893133153153167.5单位为mm热影响区与母材交界线15D线A线C线B线焊缝0.815200图1 钢轨踏面硬度试验取样图20热处理轨b9测点3.3.2纵断面硬度按照TB/T1632.2标准要求，对焊接接头纵断面硬度进行测定，取样部位和测试位置如图2所示，测点间距5mm，测定结果见表4。热影响区与母材交界线测试线3测试线2测试线1D线C线A线B线图2 焊头纵断面硬度试验取样图5（中和轴）焊缝2005100.40.420表4 U76CrRE钢轨焊接接头纵断面硬度结果 /HRC位置距焊缝中心距离/mm05101520253035404550556065707580859095100线131.532.232.532.231.027.224.428.222.832.032.031.831.231.531.732.532.131.231.21009590858075706560555045403530252015105033.433.033.132.832.932.832.432.232.231.331.427.526.627.831.734.435.737.331.534.531.5线20510152025303540455055606570758085909529.129.227.126.626.024.024.824.931.231.131.631.931.532.331.432.032.031.426.91009590858075706560555045403530252015105034.635.034.834.634.534.034.334.334.133.232.227.125.425.725.525.727.830.030.229.529.1线30510152025303540455055606570758085909533.233.133.434.234.735.132.824.926.332.031.931.631.331.832.031.932.131.927.89590858075706560555045403530252015105034.034.033.934.133.433.233.933.833.433.433.732.227.827.229.734.536.937.331.733.133.23.3.3 焊接接头与母材的硬度比较根据TB/T1632.2标准要求，对焊接接头与母材的硬度进行比较，结果见表5。由图2焊接接头测试线1的纵断面硬度图可知其软化区宽度满足标准要求。试验结果表明，U76CrRE钢轨焊接接头正火加热后，轨头经喷风冷却的踏面硬度为母材的9698%，轨腰和轨底未经喷风冷却，其硬度基本与母材匹配。表5 U76CrRE钢轨焊接接头与母材硬度的比较位置母材硬度平均值BC线内硬度平均值与母材硬度比值软点硬度平均值与母材硬度比值软化区宽度/mm纵向硬度（HRC）线132.330.90.9626.40.8220线232.829.50.9026.60.8120线332.532.30.9926.60.8220踏面硬度（HB）3163100.98-20标准要求0.900.8020 图3 U76CrRE钢轨闪光焊接接头纵断面硬度分布3.4 拉伸性能按照TB/T1632.2标准要求，对焊接接头拉伸性能进行测定。拉伸试样的取样数量和部位如图4所示，试验结果见表6。由结果可知，焊接接头抗拉强度和断后伸长率均满足标准要求。 a501234567 8925256010中和轴160焊缝中心单位:mm图4 拉伸试样取样位置表6 U76CrRE钢轨焊接接头拉伸性能试样位置及编号抗拉强度/MPa断后伸长率/%RmRm均值AA均值轨头1103010238.510.82101014.5310309.5轨腰498596315.514.7593014.0697514.5轨底7995100113.512.88100012.09101013.0技术条件要求8806.03.5 冲击性能按照TB/T1632.2标准要求，对焊接接头冲击性能进行测定。冲击试样的取样位置和数量如图5所示。试验结果见表7。由结果可知，焊接接头处轨头、轨腰和轨底各部位的冲击功平均值分别为12.5 J、9.8 J和7.8J，冲击韧性的平均值大于标准规定的要求。焊接接头冲击韧性轨头部位高、腰和底部较低与呼局焊轨段采用双频正火有关。图5 冲击试验取样位置160焊缝中心单位:mm51171234 b567891011122060603010中和轴表7 U76CrRE钢轨闪光焊焊接接头冲击韧性值试样位置及编号冲击功/J显微组织AkuAku平均值轨头112.012.5焊缝组织： 珠光体少量铁素体热影响区组织：珠光体214.5312.5411.0轨腰510.09.8610.0712.087.2轨底97.67.81012.0116.5125.2TB/T1632-2005标准要求6.5珠光体组织，允许少量铁素体3.6 实物疲劳按照TB/T1632.2标准要求，进行焊接接头实物疲劳试验。试样轨头朝上，支距1.0m，试验频率f5.4Hz，最大负荷470.0KN，应力循环系数0.2，循环周次2106。进行了3支试样的疲劳试验，结果三支试样均通过了200万次，满足标准要求。3.7 金相组织按照TB/T1632.2标准要求取样，对焊接接头金相组织进行观测。检测结果金相组织基体为珠光体，焊缝为铁素体和珠光体，满足标准要求。4.结论按照TB/T1632.2 钢轨焊接第2部分：闪光焊接标准要