C64、C70型敞车下侧门门框开焊、裂损原因分析及改进建议

陈 波

(中国铁路武汉局集团有限公司 襄阳车辆段，湖北 襄阳 441100)

敞车是铁路运输中的主型货车，主要用于装运煤炭、矿石、钢材、木材、机械设备、成包件物品及集装箱等货物，在既有铁路货车中数量最多，约占60%以上[1]。在2018年至2020年1季度中国铁路武汉局集团有限公司襄阳车辆段(以下简称“武汉局集团公司襄阳段”)段修时的车体典型故障中，既有C64、C70型通用敞车下侧门门框开焊、裂损故障数量很多，且段修处理后故障复发率较高，严重影响车体的利用效率，增加车辆运维成本。本文将从故障部位的结构设计、段修时加修方法以及装卸作业等方面分析造成门框开焊、裂损的原因，并提出相应的改进建议。

1 故障统计

表1为武汉局集团公司襄阳段段修时C64、C70型敞车下侧门门框开焊、裂损故障统计具体数据。

表1 C64、C70型敞车下侧门门框开焊、裂损故障统计

从表1可以看出，敞车下侧门门框开焊、裂损故障较多，平均每辆敞车约有5处门框需补强或加焊。现场调研结果显示，段修时敞车下侧门门框开焊、裂损故障主要集中在1、2、11、12位下侧门门框处[2]，且超过70%的经过补强或原位置焊修的下侧门门框在一个段修期内再次发生开焊或破损，表明补强或焊修质量较差。图1为下侧门门框常见故障。

图1 下侧门门框常见故障

2 原因分析

2.1 结构设计缺陷

C64、C70型通用敞车下侧门门框均采用耐候钢，并与下侧梁、侧柱连铁、上侧板等组焊在一起。装载货物时门框易被挤压变形，尤其下部与下侧梁焊接部位易产生应力集中，会因货物撞击而导致开焊、裂损。另外，下侧门门框内部易积水，常年潮湿产生锈蚀，使门框厚度减薄，刚度变弱，受外力作用后导致变形、开焊、裂损。

2.2 段修时加修方法存在的问题

(1) 段修处理上述故障时直接在开焊处补焊，或采用扁铁条、平直补强板直接从外侧贴补或挖补，且仍将焊缝收口处留在下侧梁与下侧门门框连接部，导致此处应力集中而二次开裂。

(2) 焊修工艺落实不到位。焊接前对下侧梁上附着的大量油漆、铁锈等均未清除或除锈不彻底，就直接在原位置施焊，再加上焊后亦未清除药皮(图2)复查焊接质量，导致超过80%的焊缝存在明显的虚焊(图3)、气孔、夹渣等缺陷，焊接质量较差。

图2 未清除药皮 图3 虚焊

(3) 仰焊、立焊难度较大，对操作者的焊接水平要求较高，现场电焊工的焊接水平偏低会导致焊接质量不高，外侧加补强板效果不佳。

2.3 非正常装卸作业

目前敞车装卸作业往往采用一些大型机械设备，如铲车、抓斗机、搅龙以及其他专用机械，非正常装卸作业往往容易剐蹭到下侧门门框而直接导致其撕裂。另外一些集载货物易撞击到下侧门门框边角导致其变形、开裂、破损。图4为常见机械设备装卸货物图片。

图4 常见机械设备装卸货物

3 建议

3.1 改进既有下侧门门框结构

(1) 新造敞车时组焊结构门框改为整体压型门框。可借鉴C80E型通用敞车整体压型门框结构(图5)，减少门框与下侧梁焊接部位应力集中，提高门框刚度及抗变形能力。将门框原耐候钢改为S450AW高耐蚀钢，增加门框的耐腐蚀性，并配套装用S形曲路结构下侧门(图6)。

图5 整体压型门框 图6 S形曲路结构下侧门

(2) 在既有下侧门门框内侧加装槽钢加强梁。建议在最易变形、裂损的1、2、11、12位下侧门门框内侧加装槽钢加强梁(图7)，以提高抗变形、防撞击能力。

图7 下侧门门框内侧加装槽钢加强梁

3.2 段修时加装L形补强板

(1) 下侧门门框外侧加装L形补强板(图8)。段修时，针对下侧门门框开焊、裂损情况尽量不用扁铁条直接贴补，而是加装专用的L形补强板。操作时应彻底清除下侧门与门框锈皮后，再将L形补强板两边分别与门框、下侧门进行满焊，以减少应力集中，提高受力强度。

图8 下侧门门框外侧加焊L形补强板

(2) 下侧门门框内侧加装L形截面的角铁(图9)。将下侧门门框破损部位去除，内侧搭接部位涂刷防锈底漆后焊装L形截面角铁。内侧焊修的焊接方法难度大大降低，5条焊缝中4条为平焊，焊缝成型美观且质量高，同时操作简单，对作业者的焊接水平要求降低。另外，侧墙板内侧附着的铁锈等用小锤敲击即可清除，用氧气-乙炔火焰烘烤待焊接部位即可满足施焊条件。而外侧焊接时油漆、铁锈、尘土等杂物难以清理彻底，不易满足焊接的基本要求。

图9 下侧门门框内侧加装L形截面的角铁

3.3 加强追溯管理

强化车体使用的追溯管理，加大追责力度，减少装卸作业过程中暴力作业和非正常装卸作业等对车体、下侧门门框的撞击与损坏。

4 结束语

本文从结构设计、段修时加修方法以及装卸货物3个方面分析了既有C64、C70系列通用敞车下侧门门框开焊、裂损的原因，并分别提出了加装槽钢加强梁和L形补强板等改进方案，提高了下侧门门框强度，但具体操作性以及可推广性，需要综合考量现场改造难度、加修成本等因素。