CRH2型动车组车端吊座裂纹的处理和防治

周爱生

（北京铁路安全监管办驻北京动车段验收室，北京102600）

CRH2型动车组车端吊座裂纹的处理和防治

周爱生

（北京铁路安全监管办驻北京动车段验收室，北京102600）

在CRH2型动车组运用和检修中，多次发生车体端部安装吊座不同部位出现裂纹的问题，此部位处理起来工艺复杂，工时较长，影响生产进度，而一旦处理不当又会带来安全隐患。经过深入调查和分析，查明原因后提出了有针对性的整治建议，且取得了良好效果，为处理此类故障积累了经验。

裂纹；车体；安装座；动车组；CRH2型

根据各动车运用所提供的质量信息，自2007年4月18日动车组正式开通以来，各动车组车型走行公里持续增加，大部分达到了3级、4级甚至5级修的修程，动车组质量故障也明显增多，车体部分多处出现裂纹，比较突出的问题有：车体端部缓冲梁裂纹、吊座裂纹、导流罩安装座裂纹、裙板安装座裂纹、电池箱裂纹、减振器安装座裂纹等。部分CRH2型动车组在5级修中多次发现车体端部缓冲梁出现裂纹的问题。北京动车段从2012年6月开始对CRH2型车体端部缓冲梁进行裂纹普查。2013年6月24日CRH2133E动车组在北京动车段实施次轮3级检修过程中，发现4车、5车、9车、12车、15车一位端一位侧车体端部安装吊座组成焊缝疑似裂纹，其中15车最为严重。具体见图1。

图1 15车安装座组成焊缝裂纹

1 受力分析

图2中所示为作用于车辆上的气动力学的力和力矩，其中有空气阻力、升力、横向力，以及纵向摆动力矩、扭摆力矩和侧滚力矩。车辆运行阻力主要由空气阻力和机械阻力组成。空气阻力和速度的平方成正比，机械阻力则和速度成正比。因此，随着速度的提高，空气阻力在运行阻力中所占的比例急剧增加。车辆的空气阻力主要由3部分组成：头部及尾部压力差所引起的阻力，称为“压差阻力”；由于空气的黏性而引起的、作用于车体表面的剪切应力造成的阻力，称为“摩擦阻力”；车辆的突出物（如悬挂设备、车顶设备、车体底架、车辆之间的连接风挡等）所引起的阻力，称为“干扰阻力”。升力也与列车速度的平方成正比，正升力将使轮轨的接触压力减小，为此将对列车的牵引和动力学性能产生重要影响。车辆运行中遇到横向风时，车辆将受到横向力和力矩的作用，风载荷达到一定程度时，横向力及其扭摆力矩和侧滚力矩将影响车辆的倾覆安全性。

图2 CRH2型动车组车体受力图

图3所示是车体端部吊座受力情况，除受到图2所示的阻力、侧力、升力和倾覆力矩外，还受到过桥线本身的重力作用G、车辆运行中过桥线对吊座前后、左右的摩擦力矩。因此，该部位车体吊座的受力情况是相当复杂的，比较容易出现焊缝裂纹。如果出现裂纹后不能及时发现并处理，则裂纹可能继续扩展，将导致车体吊座脱落。一方面过桥线可能下坠与防雪风挡、钢轨互磨，引起电路和网络故障；另一方面吊座脱落可能造成车辆脱轨等事故。因此，对该类故障及时采取有效措施是很有必要的。

图3 CRH2型动车组车体吊座受力分析模型

2 原因分析

通过对现场焊缝疑似裂纹的分析，发现裂纹位置都出现在焊缝拐角处的焊趾部位，经过现场调查和分析认为，产生裂纹的主要原因是焊缝拐角处焊趾打磨不顺滑，导致应力集中，在列车运行中气动交变载荷及振动作用下导致焊缝疲劳断裂，运行过程中不断扩展，形成裂纹。在焊接过程中，由于工人技术水平、对焊接工艺的掌握、工装配备等原因，焊接往往达不到质量要求。在焊接过程中产生的一些焊接缺陷，如裂纹、气孔、夹渣、咬边、未熔合、未焊透等焊接缺陷不仅消弱了焊缝的有效断面，减少了结构的有效承载面积，降低焊缝力学性能，而且造成了焊接缺陷区域如焊缝拐角处焊趾部位的严重应力集中，影响着焊接质量发挥，明显降低了结构疲劳强度。因此，应严格按照焊接规范，选择制定合理的操作条件和工艺要求，如焊条的烘干保温、焊区的预热、焊后的热处理、对焊缝焊趾修磨要圆滑过渡、减少应力集中等，以最大可能减少缺陷。这样才能保证焊接质量，避免在交变载荷作用下引发2次疲劳裂纹。

3 处理建议

（1）处理方案

针对焊缝裂纹实际情况，提出整治建议如下：

首先应去除油漆 →通过PT探伤（着色渗透探伤）确定裂纹长度→打磨消除裂纹→再次进行PT探伤→确定裂纹彻底消除。若裂纹长度不大于5 mm，先局部打磨去除裂纹，保证圆弧过渡顺滑，PT探伤如果不再出现裂纹，则现车维持原状；若裂纹长度超过5 mm，将裂纹消除后，对母材作打磨顺滑处理，具体见图4（阴影部分即为允许顺滑打磨的范围）。

图4 母材顺滑处理示意图

（2）PT探伤（渗透探伤法）

渗透探伤是利用毛细现象来进行探伤的方法。对于表面光滑而清洁的零部件，用一种带色（常为红色）或带有荧光的、渗透性很强的液体，涂覆于待探伤零部件的表面。若表面有肉眼不能直接观察的微裂纹，由于该液体的渗透性很强，它将沿着裂纹渗透到其根部。然后将表面的渗透液洗去，再涂上对比度较大的显示液（常为白色）。放置片刻后，由于裂纹很窄，毛细现象作用显著，原渗透到裂纹内的渗透液将上升到表面并扩散，在白色的衬底上显出较粗的红线，从而显示出裂纹露于表面的形状，因此，常称为着色探伤。若渗透液采用的是带荧光的液体，由毛细现象上升到表面的液体，则会在紫外线灯照射下发出荧光，从而更能显示出裂纹露于表面的形状，因此常常又将此时的渗透探伤直接称为荧光探伤。此探伤方法也可用于金属和非金属表面探伤。主要使用渗透剂、清洗剂和显像剂等3种液体来操作，首先用风动打磨机清洁打磨处理裂纹处，然后喷入红色渗透剂，15 min后使用清洗剂清洗裂纹处，然后喷入显像剂，如果没有出现红色状的纹路，说明该处不是裂纹；如果出现红色状的纹路，说明该处就是裂纹。

4 处理过程

CRH213304车去除油漆后进行PT探伤没有发现裂纹；

CRH213305车去除油漆后进行PT探伤，发现表面有微细裂纹；裂纹长度约5 mm，打磨约1.5 mm后消除（见图5）。

CRH213312车去除油漆后PT探伤没有发现裂纹；

图5 5车首次探伤结果

CRH213309车去除油漆后PT探伤表面有微细裂纹，裂纹长度约5 mm，裂纹消除后沿母材宽度方向打磨约5 mm，由于封头焊缝被打磨消除，封头处涂密封胶确保防水，同时对母材作打磨顺滑处理（见图6）。

图6 9车裂纹处理

CRH213315车去除油漆后进行PT探伤后表面有明显裂纹，长度约15 mm，用打磨机将裂纹消除后，对安装座组成母材作打磨顺滑处理。因为该车裂纹较长，顺滑打磨作业进行了较长的时间，打磨长度为20 mm。

5 效 果

CRH2133车体吊座裂纹照上述方案处理后，经过半年多的运行，在动车所进行了多次一、二级修和探伤检查后一切正常，没有再出现裂纹，证明该处理方法是行之有效的。由于CRH3、CRH5、380BL系列动车组也采用了铝合金车体，因此这种处理方法也同样适用于CRH3、CRH5、380BL系列动车组。

6 结论及建议

（1）建议吊座裂纹的处理方案：

若裂纹长度不大于5 mm，先进行局部打磨去除裂纹，保证圆弧过渡顺滑，PT探伤无裂纹后，现车维持原状；

若裂纹长度超过5 mm未超过20 mm的，将裂纹消除后，要对母材作打磨顺滑处理。

（2）动车运用所结合一、二级修程加强对该部位的检查，发现裂纹及时报修，扣车处理。

（3）结合三级修对该部位进行普查，根据裂纹情况分别进行打止裂孔、表面脱漆、探伤、打磨、焊补等处理，彻底消除裂纹。裂纹情况严重的，要更换吊座。

（4）对处理后的情况进行长期质量跟踪，建立专门信息台帐。

（5）狠抓动车组源头质量，对于车体焊缝的焊接、打磨等关键工序做好技术培训和质量管控。

［1］ 北方交通大学机电学院.动车组概论［M］.北京：北京交通大学，2009.

Crack Handling and Provision for Installation Bracket at Car End on CRH2EMUs

ZHOU Aisheng
（Beijing Railway Safety Supervision and Management Office in Beijing Moving Car Segnent Acceptance Chamber，Beijing 102600，China）

In the operation and maintenance of CRH2type EMU，and repeatedly found cracks in deferent location at car end，seriously affect the ride safety and period of maintenance.through the research and analysis of the problem，the corresponding measures are put forward，experience are provide for solute the series fault.

crack；car body；installation bracket；EMU；CRH2

U266

A

10.3969/j.issn.1008－7842.2014.02.22

1008－7842（2014）02－0090－03

8—）男，高级工程师（

2013－09－02）