铁路罐车罐体环缝埋弧焊操作工艺

铁路罐车罐体环缝埋弧焊操作工艺

黄君辉黄凤龙韩晓楼

中车齐齐哈尔车辆有限公司黑龙江齐齐哈尔161002

摘要：近年来，城市化进程的加快，促进铁路建设项目的增多。我国铁路罐车的罐体主要采用的焊接工艺是埋弧焊。罐体的形状是直径从中间向两端逐渐减小的锥形状，且罐体的上表面为水平结构，下表面则呈现出略带弧形的结构。这种结构使得罐体在翻转台架上的焊接过程中，由于罐体的旋转，其焊接位置往往会在高低左右各个方面发生变化，很难保证焊缝与罐体轴线的垂直度及焊缝宽度均匀性的要求，同时对焊缝内部的熔透深度和熔合情况会造成很大影响。采用正确的埋弧焊操作法可以有效地控制焊接过程中所产生的焊缝形状和位置的误差及焊接缺陷，从而使焊缝质量达到技术要求。本文就铁路罐车罐体环缝埋弧焊操作工艺展开探讨。

关键词：铁路罐车；罐体；埋弧焊；操作法

引言

传统的铁路罐车罐体结构一般采用直筒结构，易于实现内、外罐体对接焊缝埋弧焊接。近年来，随着铁路罐体结构设计的发展，为提高罐体内溶液的卸净率，研发出了斜锥体结构的罐体，这就为罐体的焊接工艺带来了新的课题。

1焊接前注意事项

（1）首先应注意焊机的接地线，由于埋弧焊采用电流较大，所以应采用不小于90mm2的接地线，防止焊接过程中地线因过载烧损。（2）电源极性应采用直流反接，可有效防止气孔，获得较大熔深。（3）利用送丝机构上的焊丝调节装置，将焊丝调直，保证焊接时焊丝与焊件垂直，防止焊缝偏心。（4）焊前认真清理焊缝两侧的油、水、锈等污物，减小产生气孔的可能性。（5）利用同等厚度焊接试板试焊，调节出电流、电压、焊接速度，保证焊缝深度超过母材的1/2厚度，同时保证焊缝宽度、余高及表面质量。（6）焊前利用尺和记号笔在焊缝的一侧100mm处沿焊缝分段画焊缝检测线，目的是焊后检测焊缝是否偏离中心。

2作业流程及装备准备

（1）焊接前工装设备调试焊接前工装设备调试是焊缝成形好坏的关键。目前的技术装备中，采用一组焊接滚轮架带动罐体回转，即4个橡胶滚轮借助滚轮与罐体的接触摩擦作用驱动罐体相应回转。由于斜锥体罐是一种渐变径的立体几何结构，回转时极易发生轴向窜动（或称螺旋运动），两筒体对接坡口的运动轨迹形成的不是一个圆环，而是一条螺旋曲线，给正常的埋弧焊接带来一定困难。因此在施焊前首先要调整胎位滚轮架的定位、水平度及其对角线，确保将筒体在滚轮架上转动一周的误差严格控制在20mm之内，然后将其胎位点焊固定，以确保筒体下焊剂垫的位置在有效距离之内，防止焊剂垫在罐体转动过程中产生偏离，造成筒体外侧焊缝底部保护不良，焊缝焊穿。（2）内外环焊接作业流程内外环焊接分为内环Ⅰ、内环Ⅱ、内环Ⅲ、外环升降胎位四个工序，如图1所示。第一，内环Ⅰ工序：首先经过对筒胎位组装三个单筒，修割焊瘤，打上样冲，将组装好的筒体吊入内环Ⅰ胎位，罐体的横向中心线与两滚轮架的中心线应基本一致，且1、2号焊缝与滚轮架的距离均为750mm。经检查合格后先采用气体保护焊对1、2号内环焊缝进行打底，再进行内环埋弧焊，如图2所示。第二，内环Ⅱ工序：将内环Ⅰ工序组焊合格的罐体吊入封头组装胎位，组装点焊1位封头，修割打磨工艺肋板，打上样冲之后将罐体转入内环Ⅱ胎位，罐体的横向中心线与两滚轮架的中心线应基本一致，且3、4号焊缝与滚轮架的距离均为750mm。经检查合格后先采用气体保护焊对3号内环焊缝进行打底，再进行内环埋弧焊，如图3所示。第三，内环Ⅲ工序：将内环Ⅰ工序组焊合格的罐体吊入封头组装胎位，组装点焊2位封头，修割打磨工艺肋板，再用气割开人孔、聚油窝、排油阀等，打上样冲，转入内环Ⅲ胎位。经检查合格后先采用气体保护焊对4号内侧环焊缝进行打底（见图4），再启动滚轮架将人孔转至底部位置，将埋弧焊机从人孔处抬入，进行内环埋弧焊焊接。第四，外环焊工序：将罐体用两台天车吊运至外环焊台位，首先落入间距近的滚轮架上，依次焊接如图1所示的5、6号外环焊缝。再将其吊运至间距远的滚轮架上，依次焊接如图1所示的7、8号外环焊缝。

图1内（外）环焊缝示意

注：5、6、7、8为焊缝编号。

图2内环焊Ⅰ示意

图3内环焊Ⅱ示意

图4内环焊Ⅲ示意

图5内环焊缝示意图

3制定焊接工艺应考虑的问题

（1）根据图纸拼板要求，进行筒节展开长下料，为保证整个罐体下挠的要求，中间两个筒节下料长度最长，依次向两边筒节对称减小，形状似腰鼓，且筒节组对时不得出现十字焊缝，为此，底板展开下料不得小于2500mm；（2）筒节组焊过程中，由于焊缝焊后收缩，易引起棱角度超差，为此必须在卷筒前对两边进行预弯，其预弯的直边长度可根据罐体的直径确定；（3）罐体上的聚液窝、鞍座等配件全部集中在底板上，焊后，由于焊缝上下不对称会引起上挠变形和波浪变形，变形量可达l0mm以上。为解决这一问题，采取了如下措施：a）设计一筒节组对罐体的胎具，以底板为基准，且预制一定的下拱（25mm），把图纸要求的下挠和变形量都考虑进去；b）中间两个筒节组对时，底板之间的焊缝间隙必须大于上板之间的间隙，以保证罐体组对下挠；c）鞍座组焊关系到装车配合，为此需制做专用定位卡具。

4内环缝焊接方法

内环缝焊接如图5所示。（1）首先调节罐体旋转速度，使其与埋弧焊机行走速度相同，保证焊接过程中焊接位置不发生改变。（2）焊接前观察焊缝组对间隙，如大于1．5mm应先在焊缝的反面进行封底焊。（3）将埋弧焊送丝机构靠近焊缝的2个轮调节至与焊缝平行，尽量减小焊机行走时轨迹偏离度，保证焊接过程中焊丝不偏离焊缝。（4）焊接时，焊缝起点必须要沿焊接方向超过罐体中心线30～50mm的距离（稍形成上坡），目的是保证电弧能直接作用在母材金属上，增大焊缝的熔透深度，绝不能让焊接起点滞后焊缝中心（形成下坡）否则会形成熔化金属超前造成未焊透。（5）当埋弧焊机与焊缝平行时，调节焊丝和红外线跟踪，保证焊丝和红外线位置与焊缝平行，同时对准焊缝中心。（6）在焊接过程中，通常情况是焊工通过调节旋钮来调节焊丝与焊缝位置防止焊偏，而内环焊缝由于罐体为锥形，焊机行走时会偏向罐体直径较大的一侧使焊机偏离行走轨迹易导致焊缝焊偏，所以在焊接内环焊缝时不建议通过调节旋钮来控制焊丝和红外线位置，建议方法（用手把住焊机前方的把手，给焊机行走时偏离的反方向施加压力来控制焊机行走轨迹，从而可保证红外线与焊丝沿焊缝中心焊接，防止焊偏缺陷产生）。（7）在焊接过程中焊剂厚度控制在25～40mm范围内，焊剂层过薄会导致焊穿、熔化金属裸露保护不良，焊剂层过厚会导致熔深减小、焊缝超宽现象。（8）收弧处应焊过起焊处50mm以上，保证起、收弧位置熔合良好。

结语

焊接过程中注重焊丝位置与焊件中心线相对位置的调整，保证外环焊缝焊接尽量避免下坡焊状态，内环焊缝焊接时呈上坡焊状态，对防止焊接缺陷、改善焊缝成形具有决定性作用。

参考文献：

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