CN102728969A

CN102728969A - 高寒地区铁路贝氏体钢组合辙叉修复专用焊条

Info

Publication number: CN102728969A
Application number: CN2012102551175A
Authority: CN
Inventors: 栾道成; 王正云; 陈宝书; 金应荣; 王艳
Original assignee: Xihua University
Current assignee: Xihua University
Priority date: 2012-07-23
Filing date: 2012-07-23
Publication date: 2012-10-17
Anticipated expiration: 2032-07-23
Also published as: CN102728969B

Abstract

一种适用于高寒地区铁路组合辙叉修复专用焊条，焊芯可用H08A或H08Mn或H08MnA焊丝，焊条药皮的成分及重量百分比分别为：大理石：15~50%，萤石：5~20%，石英：5~20%，钛白粉：1-10%，稀土硅铁：2~10%，钛铁：5~20%，硅铁：1~10%，铬铁：1~8%，钼铁：0.1~5%，金属镍：0.1~5%，少量的钛铁、钒铁（0.05-0.3%），并在上述配方的基础上，加入10~30%的水玻璃。堆焊熔覆层材料的化学成分为：Cr：0.5~2%，Si：1~3%，Mo：0.1~2%，Ni：0.1~2%，C：0.1~0.3%，微量的Ti、V及稀土含量，其余为铁和总量＜0.5%的杂质。获得的修复熔覆层组织是具有耐冲击韧性、耐磨性的贝氏体组织，具有优异的焊接性能及低温使用性能，显著延长贝氏体钢轨及组合辙叉修复后的使用寿命。本发明简化了焊接工艺，可直接在现场不预热施焊。

Description

高寒地区铁路贝氏体钢组合辙叉修复专用焊条

技术领域

本发明属于焊接技术领域，特别是涉及一种高寒地区铁路新型组合辙叉修复专用焊条。并能直接修复，使修复层的强度、韧性、硬度、耐磨性在高寒地区与新型组合辙叉性能匹配。

背景技术

随着我国铁路快速发展，近几年，在铁路钢轨及铁路辙叉已发展和应用高性能、长寿命的贝氏体组合辙叉和贝氏体钢轨，其主要破坏形式是辙叉心轨及钢轨在火车轮轨反复冲击及压力、弯曲作用下，工作面出现疲劳剥落和磨损，其修复办法是现场进行补焊。目前在铁路辙叉补焊和修复使用的堆焊焊条主要是KD286等高锰钢系列堆焊焊条，以及中国专利89209854.6、94112743.5、95110760.7都属高锰钢系列堆焊焊条，都是为了满足高锰钢辙叉而发展的。同时传统的U71Mn钢轨，无论是全淬钢轨还是感应表面淬火钢轨，其补焊和修复焊条主要是J306，且焊补时需预热及焊后处理，为现场施工及修复带来极大不便，增加成本，目前铁路***急需研究在不预热条件下，能现场修复和补焊钢轨的新型焊条。针对高性能贝氏体组合辙叉，已有专利ZL200610020694.0（铁路钢轨及组合辙叉修复专用贝氏体焊条）开始应用修复，目前此焊条在一般地区应用效果比较好，在高寒地区应用，脆性大，使用性能差；需发明一类在高寒地区应用的铁路新型组合辙叉修复专用焊条。

发明内容

为了满足高寒地区应用的新型的高性能、长寿命的贝氏体组合辙叉和贝氏体钢轨补焊和修复的需要，以及克服现有铁路钢轨补焊和修复使用的堆焊焊条的不足，本发明提供一种高寒地区应用的铁路组合辙叉专用贝氏体焊条，该堆焊焊条焊前不用预热，焊后不用热处理，电弧稳定，焊接性能较好，低温性能好。

本发明提供了一种高寒地区应用的铁路组合辙叉专用贝氏体焊条，其技术方案是：⑴焊芯为HO8A或HO8Mn或HO8MnA焊丝。

⑵焊条药皮的成分及重量百分比分别为：药皮各组分的重量百分配比是：大理石：15~50%，萤石：5~20%，石英：5~20%，钛白粉：1-10%，稀土硅铁：2~10%，钛铁：5~20%，硅铁：1~10%，铬铁：1~8%，钼铁：0.1~5%，金属镍：0.1~5%，少量的钛铁、钒铁（0.05-0.3%）。在上述配方的基础上，加入10~30%的水玻璃（钾钠混合水玻璃），钾钠水玻璃的比例为1:3，模数（M）为2.8~3.2，浓度约为45~47°Be。

⑶堆焊修复熔覆层的成分及重量百分比分别为：Cr：0.5~2%，Si：1~3%，Mo：0.1~2%，Ni：0.1~2%，C：0.1~0.3%，微量稀土，其余为铁和总量＜0.5%的杂质。上述药皮与焊芯的重量比为0.4~1.0。上述药皮中还可还含有钛铁：0.05-0.3%，钒铁：0.05-0.3%，其百分数为重量百分数。

本发明针对高寒地区铁路新型组合辙叉修复，需要耐磨、低温韧性好，修复层使用寿命长。具有以下优点：1、由于本发明提供的焊条能在贝氏体钢轨和贝氏体组合辙叉的补焊和修复中，使堆焊修复的熔覆层形成贝氏体组织，因而能与被焊对象的组织形态完全匹配。

2、由于本发明提供的焊条中含有钛铁、硅铁、稀土，因而能够利用它们联合脱氧，降低焊缝金属扩散氢以及氧化夹杂物的含量，从而提供补焊、修复层的韧性和致密性。

3、由于本发明提供的焊条选用了大理石-萤石渣系，使整个药皮呈碱性低氢性，药皮的碱度为2.0~4.0，加之药皮与焊芯的重量比为0.4~1.0，因而提高合金元素由药皮向熔覆层的过度系数，增加焊接熔覆层的抗裂性。

4、由于本发明提供的焊条中含有金属铬、钼、稀土和钒钛，因而能使补焊、修复层金属晶粒细化，形成贝氏体（粒状贝氏体）组织，保证补焊、修复层优良的硬度、韧性及耐磨性，和较高的低温韧性。

5、由于本发明提供的焊条能在贝氏体钢轨和贝氏体组合辙叉的补焊和修复中，使堆焊修复的熔覆层形成耐冲击韧性、耐磨性俱佳的贝氏体组织，因而能显著延长钢轨和组合辙叉补焊、修复后的使用寿命。

6、由于本发明提供的焊条对已疲劳磨损的铁路钢轨、组合辙叉进行补焊修复，不仅可实现焊前不预热，焊后不热处理，简化焊接工艺，降低焊接成本的优异焊接性，而且焊接使电弧稳定性优良，飞溅较少，熔化系数大，脱渣性良好，焊缝成型好。

7、本发明提供的焊条不仅适用于贝氏体钢轨和贝氏体组合辙叉的补焊和修复，同时也适用于传统的U71Mn钢轨的补焊和修复，且能克服已有焊条焊补使需要预热，焊后还需热处理的缺点。

具体实施方式

下面给出实施例并对本发明作进一步描述。但所给出的实施例不能解释为对本发明保护范围的限制，因而本专业的技术人员根据上述本发明的内容所作出的非本质的改进和调整也应属于本发明的保护范围。

以下实施例中所用百分数，在没有特别说明的情况下，均为重量百分数；采用的水玻璃均为钾钠水玻璃，其钾、钠水玻璃的比例为1：3。模数（M）为2.8~3.2，浓度为45~47°Be。

实施例1

本实施例焊芯为H08Mn焊丝，药皮各组分的配比是：大理石40%，萤石15%，石英12%，钛白粉4%，稀土硅铁8%，钛铁8%，硅铁5.5%，铬铁4%，钼铁2%，金属镍2%，钛铁0.3%，钒铁0.2%，在药皮中加入的水玻璃粘接剂以药皮干粉配方为基准计为30%。焊条烘烤工艺：300~350

，2~3小时。

实施例2

本实施例焊芯为H08MnA焊丝，药皮各组分的配比是：大理石40%，萤石17%，石英8%，钛白粉6%，稀土硅铁8%，钛铁9.7%，硅铁4%，铬铁3%，钼铁2%，金属镍2%，钒铁0.3%，在药皮中加入的水玻璃粘接剂以药皮干粉配方为基准计为20%。焊条烘烤工艺：300~350

，2~3小时。

实施例3

本实施例焊芯为H08MnA焊丝，药皮各组分的配比是：大理石45%，萤石10%，石英8%，钛白粉8%，稀土硅铁8%，钛铁5.8%，硅铁6%，铬铁4%，钼铁3%，金属镍2%，钛铁0.2%，在药皮中加入的水玻璃粘接剂以药皮干粉配方为基准计为10%。焊条烘烤工艺：300~350

，2~3小时。

实施例4

本实施例焊芯为H08MnA焊丝，药皮各组分的配比是：大理石38%，萤石15%，石英10%，钛白粉8%，稀土硅铁10%，钛铁5.8%，硅铁5%，铬铁4%，钼铁3%，金属镍1%，钒铁0.2%，在药皮中加入的水玻璃粘接剂以药皮干粉配方为基准计为25%。焊条烘烤工艺：300~350

，2~3小时。

实施例5

本实施例焊芯为H08A焊丝，药皮各组分的配比是：大理石48%，萤石15%，石英10%，钛白粉3%，稀土硅铁5.5%，钛铁6%，硅铁5%，铬铁3%，钼铁3%，金属镍1%，钛铁0.2%，钒铁0.3%，在药皮中加入的水玻璃粘接剂以药皮干粉配方为基准计为30%。焊条烘烤工艺：300~350

，2~3小时。

实施例6

本实施例焊芯为H08Mn焊丝，药皮各组分的配比是：大理石46%，萤石15%，石英12%，钛白粉6%，稀土硅铁5%，钛铁5%，硅铁4.7%，铬铁3%，钼铁2%，金属镍1%，钒铁0.3%，在药皮中加入的水玻璃粘接剂以药皮干粉配方为基准计为25%。焊条烘烤工艺：300~350

，2~3小时。

将本发明提供的焊条用于焊接贝氏体钢组合辙叉心轨的接头焊缝，采用GB/T229-1994及GB228-87标准测得其中心的性能指标见表1：

表1

抗拉强度（σb）冲击韧性（室温）冲击韧性（-30℃）硬度（HRC）
	700~1000MPa 60~100J/cm² 30~50J/cm² 32~45

将本发明提供的焊条用于贝氏体钢钢轨补焊后，测得其修复层的硬度的性能指标见表2：

表2

焊缝中心热影响区基体
	HRC30~45 HRC40~45 HRC36~45

从表1、2所显示的结果表明，本发明提供的焊条在铁路现场焊补组合辙叉心轨及钢轨，其焊接工艺性好，耐磨性好，并可获得与辙叉心轨等强等硬的修复层。

Claims

1.本发明是一种适用于高寒地区铁路钢轨及铁路组合辙叉修复专用焊条，其焊芯可用HO8A或HO8Mn或HO8MnA焊丝，药皮各组分的重量百分配比是：大理石：15~50%，萤石：5~20%，石英：5~20%，钛白粉：1-10%，稀土硅铁：2~10%，钛铁：5~20%，硅铁：1~10%，铬铁：1~8%，钼铁：0.1~5%，金属镍：0.1~5%，少量的钛铁、钒铁（0.05-0.3%），并在上述配方的基础上，加入10~30%的水玻璃作为粘结剂。

2.根据权利要求1，堆焊修复熔覆层的成分及重量百分比分别为： Cr：0.5~2%，Si：1~3%，Mo：0.1~2%，Ni：0.1~2%，C：0.1~0.3%，微量稀土，其余为铁和总量＜0.5%的杂质。

3.根据权利要求1、2，熔覆层成分还可有微量Ti：0.05~0.2%，V：0.05~0.2%。