關于閘調器拉桿頭組成檢修的探討

陸興財

摘 要：閘調器拉桿頭作為閘調器的其中一個配件，是主要受力部位，極限載荷3234±388N。制動拉力的傳遞過程是由拉桿頭依次傳遞的，隨著制動缸壓力的增加，制動拉力也隨之增大。當閘調器拉桿頭本身存在缺陷，疲勞壽命大幅減少，在運行過程中拉桿頭一旦受力過大，在達到極限載荷后閘調器發生斷裂。對閘調器拉桿頭進行磁粉探傷是保證運行質量的必要措施，發現焊縫縱裂紋，可清除裂紋后焊修，焊修合格后可裝車使用。經過一個廠修期的運行驗證，無任何一例閘調器拉桿頭斷裂事故，說明焊修方案切實可行。

關鍵詞：探傷;裂紋;焊修

1 概述

ST2-250型雙向閘瓦間隙自動調整器（以下簡稱閘調器）作為鐵路貨車重要零部件之一，其作用在于可根據閘瓦間隙的變化，自動地使制動缸活塞行程保持在規定的范圍內，當閘瓦與車輪的間隙保持閘瓦與車輪增大或變小時，閘調器則自動縮短或伸張，保持閘瓦與車輪間隙在正常范圍，保證車輛有足夠的制動力，保障了行車安全。

閘調器拉桿頭作為閘調器的其中一個配件，是主要受力部位，極限載荷3234±388N。制動拉力的傳遞過程是由拉桿頭依次傳遞的，隨著制動缸壓力的增加，制動拉力也隨之增大。閘調器受力情況如圖1所示：

2015年我廠檢修的閘調器在裝車后，閘調器拉桿頭在運行過程中斷裂，原因分析為閘調器拉桿頭本身存在缺陷，疲勞壽命大幅減少，在運行過程中拉桿頭一旦受力過大，在達到極限載荷后閘調器發生斷裂。

2 閘調器拉桿頭試驗分析

2.1探傷檢查

閘調器拉桿頭檢修只有清洗和涂刷油漆，但對閘調器拉桿頭受損情況沒有明確檢修標準。發生斷裂事故后，為驗證原因分析的真實性，分析了拉桿頭受力情況，確定發生疲勞裂紋最可能的部位在焊縫及其熱影響區和變截面區域，對拉桿頭焊縫及變截面區域表面進行熒光磁粉探傷。采用旋轉磁場對拉桿頭進行整體磁化，靈敏度校驗時閘調器拉桿頭實物上粘貼的A1-15/50標準試片上○+顯示清晰完整，磁場強度達到2400A/m，磁懸液濃度（0.2～0.6）ml/100ml，觀察條件符合以下條件：紫外線輻照度（u）、白光照度（v）

（1）v≤20lx時，u≥800μW/c㎡;

（2）20lx< v≤100lx時： u≥1800μW/c㎡;

（3）100lx< v≤200lx時：u≥2900μW/c㎡;

（4）200lx< v≤300lx時：u≥4000μW/c㎡;

（5）300lx< v≤400lx時：u≥5300μW/c㎡;

（6）400lx< v≤500lx時：u≥6400μW/c㎡。

對2016年1月～6月探傷的閘調器發現的裂紋進行了統計，具體數據見表1：

發現閘調器拉桿頭裂紋發生率約探傷整體數量的占9.8%，其中焊縫橫裂紋占裂紋總數的1.6%，桿體橫裂紋占裂紋總數的0.8%，焊縫縱裂紋占裂紋總數的97.6%。發現的裂紋大部分為焊縫縱裂紋;其中少數為焊縫根部啟弧或收弧部位橫裂紋，但這一部分裂紋已從焊縫根部延伸到拉桿頭桿體母材上;而只有極少數為桿體變截面部位橫裂紋;除此之外其余部位未發現裂紋。典型裂紋如圖2所示：

2.2金相分析

對典型裂紋樣件在裂紋部位取樣做金相試樣，目視檢查試樣，焊縫部位不是全熔透，有清晰可見的未焊透。在試樣上裂紋清晰可見。在×100倍的顯微鏡下微觀裂紋清晰可見，如圖3所示：

在×100倍的顯微鏡下金相組織為鐵素體，焊縫表面裂紋在焊縫內部延伸較長，而且在焊縫內部還存在大量的內部裂紋，說明焊縫在長期交變載荷的作用下，焊縫在應力作用下撕裂。在特殊運行條件下，當閘調器拉力足夠大時，拉桿頭會發生瞬間疲勞斷裂。而桿體母材裂紋在微觀顯微鏡下是一條窄而尖銳的細縫，它也是導致拉桿頭斷裂的重要疲勞源。所以，發現拉桿頭裂紋和采取措施是檢修的必要手段。

3 閘調器拉桿頭檢修

閘調器拉桿頭制造材質為Q235，其材質主要化學成分為C≤0.22%、Mn≤1.4%、Si≤0.35%、S≤0.050%、P≤0.045%、N≤0.014%、Cu≤0.60%。它是一種普碳結構鋼，具有較高的強度，良好的塑性、韌性和可焊性。

閘調器拉桿頭焊縫縱裂紋用角磨機進行打磨，完全清除裂紋后焊修。焊接方法采用手工電弧焊（SWAM），采用型號為E4303、規格φ3.2mm的焊條，焊接電源為直流反接，電流大小為（100～160）A，焊后手工清理焊縫表面藥皮。焊后進行復探，復探無裂紋后裝車使用。

焊縫和桿體變截面上橫裂紋，需要在母材上開槽，而且清除裂紋比較困難，焊后還需要機械加工，恢復拉桿頭的外形，增加了檢修難度和成本。且在母材上開槽，容易在焊后形成新的疲勞源，與直接更換新品相比，得不償失，故發生橫裂紋缺陷的閘調器拉桿頭不進行檢修，直接報廢后更換新品。

從2016年開始至今，焊修后的拉桿頭裝車使用，經過長達5年（一個廠修期）的運行驗證，無任何一例閘調器拉桿頭斷裂事故，說明焊修方案切實可行。

4 結論

（1）對所有檢修的閘調器拉桿頭組成焊縫和變截面部位進行磁粉探傷檢查是保證產品質量安全的必要措施。

（2）閘調器拉桿頭焊縫縱裂紋可清除裂紋后焊修，焊后復探，復探無裂紋可繼續裝車使用。

（3）閘調器拉桿頭焊縫橫裂紋已延伸到母材的報廢。

（4）閘調器拉桿頭桿體母材變截面上橫裂紋時報廢。

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