用于贝氏体钢轨焊后接头热处理的施工方法技术

本发明专利技术公开了一种施工方法，尤其是公开了一种用于贝氏体钢轨焊后接头热处理的施工方法，属于钢轨轧制生产工艺技术领域。提供一种能将贝氏体钢轨焊接接头的踏面硬度控制在合理范围内的用于贝氏体钢轨焊后接头热处理的施工方法。所述的施工方法以焊接获得的温度保持在1300‑1500℃的贝氏体焊接钢轨焊接接头为基础，通过一次正火加热三次冷却完成所述贝氏体钢轨焊后接头的热处理工作，其中，所述的一次正火加热为放在第一次冷却之后的全断面加热，第三次冷却的起冷温度为200‑350℃。

Construction Method for Heat Treatment of Post-welded Joints of Bainitic Rails

【技术实现步骤摘要】
用于贝氏体钢轨焊后接头热处理的施工方法
本专利技术涉及一种施工方法，尤其是涉及一种用于贝氏体钢轨焊后接头热处理的施工方法，属于钢轨轧制生产工艺

技术介绍
贝氏体钢轨为近几十年世界各国的研究热点，因其强韧性高、耐磨损及使用寿命长等特性而有望取代传统珠光体钢轨，广泛应用于铁路道岔部件及重载线路的小半径曲线段。现阶段，钢轨无缝化已成为必然趋势。作为钢轨无缝化环节中的一道重要工序，钢轨焊接的质量直接关系到铁路线路服役寿命，甚至行车安全。钢轨服役过程中，受焊接质量及线路实际运营条件复杂性的影响，使得焊接长轨条的断裂大多发生在焊接接头上，因而焊接接头成为了无缝线路的薄弱环节。受熔化过程及高温影响，钢轨焊接过热区奥氏体晶粒粗大，导致该区域的硬度明显低于母材。软化后的钢轨焊接接头在服役过程中，易优先在接头轨头踏面部位形成“马鞍型”磨耗，增加了轮轨冲击，影响钢轨使用寿命，甚至危及行车安全。因此，国内现行铁道行业标准TB/T1632.2-2014《钢轨焊接第2部分：闪光焊接》及TB/T1632.4-2014《钢轨焊接第4部分：气压焊接》规定，对于热处理钢轨，焊接区域的平均硬度不得低于钢轨母材平均硬度的90％，且焊缝和热影响区的微观组织中不应有马氏体或贝氏体等有害组织。上述两项钢轨焊接标准所涉及的对象均为珠光体钢轨，而目前国内外尚无适用于贝氏体钢轨的焊接标准。因而，完全遵照国内现行钢轨焊接技术标准对贝氏体钢轨焊接接头的力学性能进行评估是不合适的，并且过高的焊接接头轨头踏面纵向硬度(高于钢轨母材平均硬度的90％)将导致接头疲劳性能下降，发生早期断裂。贝氏体钢轨的化学成分一般为：C含量0.20-0.30重量％，Si含量0.8-1.8重量％，Mn含量1.5-2.5重量％，Cr含量0.50-1.60重量％，Mo含量0.20-0.50重量％。采用热处理工艺技术，基于细晶强化原理生产制造的贝氏体钢轨受焊接热循环作用后，焊缝区域的淬硬层消失并出现一较宽的低硬度区，导致焊缝及热影响区的硬度远低于钢轨母材，因而对贝氏体钢轨焊接接头进行焊后热处理就成了恢复钢轨焊接区域硬度的最有效手段。目前，国内钢轨焊接完成后一般遵照TB/T1632.2-2014《钢轨焊接第2部分：闪光焊接》及TB/T1632.4-2014《钢轨焊接第4部分：气压焊接》标准进行焊后正火热处理，以中频感应电加热或氧乙炔火焰加热作为热源将钢轨焊接接头加热至奥氏体化温度以上温度后，采取空冷或风冷工艺进一步提升钢轨焊接区域的踏面硬度。申请号为201210394058.X，专利技术名称“贝氏体钢轨的热处理方法”的现有专利技术，公开了一种贝氏体钢轨的热处理方法，该方法包括将终轧后的钢轨自然冷却，以使钢轨轨头表层温度降至460-490℃；将钢轨以2.0-4.0℃/s的冷却速度强制冷却，以使钢轨轨头表层温度降至250-290℃；使钢轨温度自然回升直至钢轨轨头表层温度达到300℃以上；将钢轨置于炉膛温度为300-350℃的加热炉内回火处理2-6h；将钢轨空冷至室温。该专利技术的目的是为了获得综合力学性能良好的贝氏体钢轨，属于钢轨生产热处理工艺，其关不适合于非贝氏体钢轨焊接接头的焊后热处理工艺方法。申请号为201810480790.6，专利技术名称“热处理型贝氏体钢轨焊接接头焊后热处理方法”的现有专利技术，公开了一种贝氏体焊接接头焊后热处理方法，该方法具体为将焊接得到的待冷却接头踏面表面温度冷却到850～500℃的温度区间后对接头的轨头部分进行风冷，当踏面表面温度冷却至270～210℃后结束风冷，让接头自然冷却至室温。该专利技术是在贝氏体钢轨完成焊接后直接对接头实施风冷，钢轨焊后无加热过程，热处理效果有待商榷。中国铁道科学研究院赵国的硕士学位论文“贝氏体钢轨接头微观组织及伤损研究”中涉及的贝氏体钢轨与本专利技术中贝氏体钢轨属于不同的成分体系。由下表可见两种贝氏体钢轨母材成分中的Si、Ni、Cr和Mo含量明显不同。对于不同成分体系的钢轨，对应的焊后热处理工艺也就截然不同。表贝氏体钢轨化学成分对比(质量分数％)分类CSiMnNiCrMoVAlP、S对比文件0.1～0.30.5～0.91.0～2.30.30～0.750.6～1.30.2～0.7/0.004≤0.015本专利技术钢轨0.15～0.301.0～1.81.5～2.5/0.2～0.60.05～0.10/≤0.005≤0.010注释：“/”为不含该种元素。综上所述，铁路工程领域亟需一种通过将贝氏体钢轨焊接接头的踏面硬度控制在合理范围内的方式达到保证钢轨焊接接头使用寿命的焊后热处理方法工艺，以保证贝氏体钢轨焊接接头的服役性能及铁路运行安全。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种能将贝氏体钢轨焊接接头的踏面硬度控制在合理范围内的用于贝氏体钢轨焊后接头热处理的施工方法。为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种用于贝氏体钢轨焊后接头热处理的施工方法，所述的施工方法以焊接获得的温度保持在1300-1500℃的贝氏体焊接钢轨焊接接头为基础，通过一次正火加热三次冷却完成所述贝氏体钢轨焊后接头的热处理工作，其中，所述的一次正火加热为放在第一次冷却之后的全断面加热，第三次冷却的起冷温度为200-350℃。进一步的是，所述的一次正火加热在所述贝氏体焊接钢轨经过第一次冷却，温度降低至150-300℃后立即进行。上述方案的优选方式是，所述的一次正火加热采用中频感应仿型电加热线圈和/或氧-乙炔火焰仿型加热器进行加热。进一步的是，所述的一次正火加热为将第一次冷却温度降低至150-300℃的贝氏体焊接钢轨加热至880-950℃为止完成所述的一次正火加热。上述方案的优选方式是，在一次正火加热完成后随即进行第二次冷却，该第二次冷却的开冷温度不低于780℃，冷却长度包括以焊缝为中心两侧的60～70㎜的范围。进一步的是，所述的第二次冷却采用冷却介质进行快速冷却，终冷温度为200-350℃。上述方案的优选方式是，第一次冷却和第三次冷却均采用在空气中进行自然冷却的方式进行冷却。进一步的是，所述的冷却介质为高压冷却气体或水雾混合气。进一步的是，在所述的一次正火加热过程中，所述全断面加热的长度包括以焊缝为中心的两侧各40～60㎜范围。上述方案的优选方式是，所述贝氏体钢轨的焊接接头为闪光焊接接头或气压焊接接头。本专利技术的有益效果是：本申请提供的技术方案由于在热处理过程中采用了一次正火加热三次冷却来对焊接完成的焊后温度保持在1300-1500℃的贝氏体焊接钢轨焊接接头进行热处理，从而可以有效果的将贝氏体钢轨焊接接头及其附近踏面的硬度控制在钢轨母材平均硬度的85-90％之间的合理范围，进而实现贝氏体钢轨焊接接头的实物疲劳寿命不低于300万次的目标，使经过本申请的施工方法处理后的贝氏体钢轨焊接接头的实物疲劳寿命远高于TB/T1632.2-2014及TB/T1632.4-2014标准规定的200万次。由于通过本申请的施工方法处理后的贝氏体钢轨焊接接头及其附近踏面的硬度为钢轨母材平均硬度的85-90％之间，还可以有效的避免钢轨在长期使用过程中出现“马鞍型”磨耗，进而消除严重影响钢轨服役寿命的消极因素。附图说明图1为采用实施例1中的方法所得到的焊后正火风冷条件下的贝氏体钢轨焊接接头的轨头踏面下5m本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于贝氏体钢轨焊后接头热处理的施工方法，其特征在于：所述的施工方法以焊接获得的温度保持在1300‑1500℃的贝氏体焊接钢轨焊接接头为基础，通过一次正火加热三次冷却完成所述贝氏体钢轨焊后接头的热处理工作，其中，所述的一次正火加热为放在第一次冷却之后的全断面加热，第三次冷却的起冷温度为200‑350℃。

【技术特征摘要】
1.一种用于贝氏体钢轨焊后接头热处理的施工方法，其特征在于：所述的施工方法以焊接获得的温度保持在1300-1500℃的贝氏体焊接钢轨焊接接头为基础，通过一次正火加热三次冷却完成所述贝氏体钢轨焊后接头的热处理工作，其中，所述的一次正火加热为放在第一次冷却之后的全断面加热，第三次冷却的起冷温度为200-350℃。2.根据权利要求1所述的用于贝氏体钢轨焊后接头热处理的施工方法，其特征在于：所述的一次正火加热在所述贝氏体焊接钢轨经过第一次冷却温度降低至150-300℃后立即进行。3.根据权利要求2所述的用于贝氏体钢轨焊后接头热处理的施工方法，其特征在于：所述的一次正火加热采用中频感应仿型电加热线圈和/或氧-乙炔火焰仿型加热器进行加热。4.根据权利要求1、2或3所述的用于贝氏体钢轨焊后接头热处理的施工方法，其特征在于：所述的一次正火加热为将第一次冷却温度降低至150-300℃的贝氏体焊接钢轨加热至880-950℃为止完成所述的一次正火加热。5.根据权利要求4所述的用于贝氏...

【专利技术属性】
技术研发人员：白威，李大东，邓健，陆鑫，
申请(专利权)人：攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51