C64、C70型敞車下側(cè)門門框開焊、裂損原因分析及改進(jìn)建議

陳 波

(中國鐵路武漢局集團(tuán)有限公司 襄陽車輛段，湖北 襄陽 441100)

敞車是鐵路運(yùn)輸中的主型貨車，主要用于裝運(yùn)煤炭、礦石、鋼材、木材、機(jī)械設(shè)備、成包件物品及集裝箱等貨物，在既有鐵路貨車中數(shù)量最多，約占60%以上[1]。在2018年至2020年1季度中國鐵路武漢局集團(tuán)有限公司襄陽車輛段(以下簡稱“武漢局集團(tuán)公司襄陽段”)段修時(shí)的車體典型故障中，既有C64、C70型通用敞車下側(cè)門門框開焊、裂損故障數(shù)量很多，且段修處理后故障復(fù)發(fā)率較高，嚴(yán)重影響車體的利用效率，增加車輛運(yùn)維成本。本文將從故障部位的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、段修時(shí)加修方法以及裝卸作業(yè)等方面分析造成門框開焊、裂損的原因，并提出相應(yīng)的改進(jìn)建議。

1 故障統(tǒng)計(jì)

表1為武漢局集團(tuán)公司襄陽段段修時(shí)C64、C70型敞車下側(cè)門門框開焊、裂損故障統(tǒng)計(jì)具體數(shù)據(jù)。

表1 C64、C70型敞車下側(cè)門門框開焊、裂損故障統(tǒng)計(jì)

從表1可以看出，敞車下側(cè)門門框開焊、裂損故障較多，平均每輛敞車約有5處門框需補(bǔ)強(qiáng)或加焊?，F(xiàn)場調(diào)研結(jié)果顯示，段修時(shí)敞車下側(cè)門門框開焊、裂損故障主要集中在1、2、11、12位下側(cè)門門框處[2]，且超過70%的經(jīng)過補(bǔ)強(qiáng)或原位置焊修的下側(cè)門門框在一個(gè)段修期內(nèi)再次發(fā)生開焊或破損，表明補(bǔ)強(qiáng)或焊修質(zhì)量較差。圖1為下側(cè)門門框常見故障。

圖1 下側(cè)門門框常見故障

2 原因分析

2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺陷

C64、C70型通用敞車下側(cè)門門框均采用耐候鋼，并與下側(cè)梁、側(cè)柱連鐵、上側(cè)板等組焊在一起。裝載貨物時(shí)門框易被擠壓變形，尤其下部與下側(cè)梁焊接部位易產(chǎn)生應(yīng)力集中，會因貨物撞擊而導(dǎo)致開焊、裂損。另外，下側(cè)門門框內(nèi)部易積水，常年潮濕產(chǎn)生銹蝕，使門框厚度減薄，剛度變?nèi)?，受外力作用后?dǎo)致變形、開焊、裂損。

2.2 段修時(shí)加修方法存在的問題

(1) 段修處理上述故障時(shí)直接在開焊處補(bǔ)焊，或采用扁鐵條、平直補(bǔ)強(qiáng)板直接從外側(cè)貼補(bǔ)或挖補(bǔ)，且仍將焊縫收口處留在下側(cè)梁與下側(cè)門門框連接部，導(dǎo)致此處應(yīng)力集中而二次開裂。

(2) 焊修工藝落實(shí)不到位。焊接前對下側(cè)梁上附著的大量油漆、鐵銹等均未清除或除銹不徹底，就直接在原位置施焊，再加上焊后亦未清除藥皮(圖2)復(fù)查焊接質(zhì)量，導(dǎo)致超過80%的焊縫存在明顯的虛焊(圖3)、氣孔、夾渣等缺陷，焊接質(zhì)量較差。

圖2 未清除藥皮 圖3 虛焊

(3) 仰焊、立焊難度較大，對操作者的焊接水平要求較高，現(xiàn)場電焊工的焊接水平偏低會導(dǎo)致焊接質(zhì)量不高，外側(cè)加補(bǔ)強(qiáng)板效果不佳。

2.3 非正常裝卸作業(yè)

目前敞車裝卸作業(yè)往往采用一些大型機(jī)械設(shè)備，如鏟車、抓斗機(jī)、攪龍以及其他專用機(jī)械，非正常裝卸作業(yè)往往容易剮蹭到下側(cè)門門框而直接導(dǎo)致其撕裂。另外一些集載貨物易撞擊到下側(cè)門門框邊角導(dǎo)致其變形、開裂、破損。圖4為常見機(jī)械設(shè)備裝卸貨物圖片。

圖4 常見機(jī)械設(shè)備裝卸貨物

3 建議

3.1 改進(jìn)既有下側(cè)門門框結(jié)構(gòu)

(1) 新造敞車時(shí)組焊結(jié)構(gòu)門框改為整體壓型門框?？山梃bC80E型通用敞車整體壓型門框結(jié)構(gòu)(圖5)，減少門框與下側(cè)梁焊接部位應(yīng)力集中，提高門框剛度及抗變形能力。將門框原耐候鋼改為S450AW高耐蝕鋼，增加門框的耐腐蝕性，并配套裝用S形曲路結(jié)構(gòu)下側(cè)門(圖6)。

圖5 整體壓型門框 圖6 S形曲路結(jié)構(gòu)下側(cè)門

(2) 在既有下側(cè)門門框內(nèi)側(cè)加裝槽鋼加強(qiáng)梁。建議在最易變形、裂損的1、2、11、12位下側(cè)門門框內(nèi)側(cè)加裝槽鋼加強(qiáng)梁(圖7)，以提高抗變形、防撞擊能力。

圖7 下側(cè)門門框內(nèi)側(cè)加裝槽鋼加強(qiáng)梁

3.2 段修時(shí)加裝L形補(bǔ)強(qiáng)板

(1) 下側(cè)門門框外側(cè)加裝L形補(bǔ)強(qiáng)板(圖8)。段修時(shí)，針對下側(cè)門門框開焊、裂損情況盡量不用扁鐵條直接貼補(bǔ)，而是加裝專用的L形補(bǔ)強(qiáng)板。操作時(shí)應(yīng)徹底清除下側(cè)門與門框銹皮后，再將L形補(bǔ)強(qiáng)板兩邊分別與門框、下側(cè)門進(jìn)行滿焊，以減少應(yīng)力集中，提高受力強(qiáng)度。

圖8 下側(cè)門門框外側(cè)加焊L形補(bǔ)強(qiáng)板

(2) 下側(cè)門門框內(nèi)側(cè)加裝L形截面的角鐵(圖9)。將下側(cè)門門框破損部位去除，內(nèi)側(cè)搭接部位涂刷防銹底漆后焊裝L形截面角鐵。內(nèi)側(cè)焊修的焊接方法難度大大降低，5條焊縫中4條為平焊，焊縫成型美觀且質(zhì)量高，同時(shí)操作簡單，對作業(yè)者的焊接水平要求降低。另外，側(cè)墻板內(nèi)側(cè)附著的鐵銹等用小錘敲擊即可清除，用氧氣-乙炔火焰烘烤待焊接部位即可滿足施焊條件。而外側(cè)焊接時(shí)油漆、鐵銹、塵土等雜物難以清理徹底，不易滿足焊接的基本要求。

圖9 下側(cè)門門框內(nèi)側(cè)加裝L形截面的角鐵

3.3 加強(qiáng)追溯管理

強(qiáng)化車體使用的追溯管理，加大追責(zé)力度，減少裝卸作業(yè)過程中暴力作業(yè)和非正常裝卸作業(yè)等對車體、下側(cè)門門框的撞擊與損壞。

4 結(jié)束語

本文從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、段修時(shí)加修方法以及裝卸貨物3個(gè)方面分析了既有C64、C70系列通用敞車下側(cè)門門框開焊、裂損的原因，并分別提出了加裝槽鋼加強(qiáng)梁和L形補(bǔ)強(qiáng)板等改進(jìn)方案，提高了下側(cè)門門框強(qiáng)度，但具體操作性以及可推廣性，需要綜合考量現(xiàn)場改造難度、加修成本等因素。