Research on the Application of Submerged Arc Deep Penetration Welding Technology for High-Efficiency and Low-Carbon Manufacturing of Rail Transit Equipment

HU Wenhao; CHEN Yanhong; GAO Feng; JIANG Bin; LIU Xuanyou; WANG Faxing

doi:10.7512/j.issn.1001-2303.2025.10.01

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Research on the Application of Submerged Arc Deep Penetration Welding Technology for High-Efficiency and Low-Carbon Manufacturing of Rail Transit Equipment
Vol. 55, Issue 10, Pages: 1-12(2025)
Received：28 August 2025，

Published：20 October 2025
DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2025.10.01
稿件说明：

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胡文浩，陈彦宏，高峰，等.面向高效低碳制造的轨道交通装备潜弧深熔焊接技术应用研究［J］.电焊机，2025，55（10）：1-12. DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2025.10.01.

HU Wenhao, CHEN Yanhong, GAO Feng, et al.Research on the Application of Submerged Arc Deep Penetration Welding Technology for High-Efficiency and Low-Carbon Manufacturing of Rail Transit Equipment[J].Electric Welding Machine, 2025, 55(10): 1-12. DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2025.10.01.

摘要

为推动轨道交通装备高效低碳制造，针对潜弧深熔焊接技术，以轨道交通装备常用的12 mm厚S355J2W+N耐候钢为对象，通过焊接工艺试验、性能检测及多技术对比分析，探究其焊接接头性能、焊接效能及行业适用性。试验结果表明，潜弧深熔焊接技术可实现12 mm厚S355J2W+N耐候钢对接接头1道焊成形。焊接热输入仅为2.375 kJ/mm，与激光-电弧复合焊（2.32 kJ/mm）、双丝焊（2.4 kJ/mm）相当，较常规气保焊（3.71 kJ/mm）减少36%；焊接变形最大值0.595 mm，远低于常规气保焊的2.79 mm；X向焊接残余应力最大值320 MPa，相比于常规气保焊（490 MPa）降低160 MPa，Y向残余应力在距焊缝中心线15~25 mm区域较常规气保焊低100 MPa以上。接头拉伸性能、弯曲性能、-40 ℃冲击试验、硬度试验结果和宏观金相质量均满足相应标准要求，但应严格控制焊接热输入以保障低温韧性。效能对比显示，潜弧深熔焊接时长仅86 s，较双丝焊（145.7 s）、激光电弧复合焊（139.42 s）、常规气保焊（402.1 s）分别缩短41%、38%、79%；加工过程总能耗较常规气保焊降低 38.4%，与激光电弧复合焊相当；焊接碳排放量0.976 kg，较常规气保焊减少81.7%。工程应用中，该技术用于转向架构架焊接时较常规气保焊节约工时37.33%，焊接碳排放节约9.279%。经综合评价，潜弧深熔焊接技术在轨道交通装备中厚板部件焊接中，质量可靠，低碳、节能、高效制造综合优势明显，在轨道交通装备行业具备应用的可行性和较高的推广价值。

Abstract

In order to promote efficient and low-carbon manufacturing of railway equipment

this study focuses on the submerged arc deep penetration welding technology. Using the commonly used 12 mm thick S355J2W+N weathering steel for railway equipment as the subject

we conducted welding process tests

performance inspections

and multi-technology comparative analyses. The purpose is to systematically investigate the welding joint performance and welding efficiency

and to evaluate its applicability in the industry through engineering applications. The test results show that the submerged arc deep penetration welding technology can achieve a single-pass welding formation for the 12 mm thick S355J2W+N weathering steel butt joint. The welding heat input is only 2.375 kJ/mm

which is comparable to laser-arc hybrid welding (2.32 kJ/mm) and double wire welding (2.4 kJ/mm)

and a reduction of 36% compared to conventional gas metal arc welding (3.71 kJ/mm). The maximum deformation is 0.595 mm

less than the 2.79 mm of conventional gas metal arc welding; the maximum residual stress in the X-direction is 320 MPa

which is 160 MPa lower than that of conventional gas metal arc welding (490 MPa)

and the Y-direction residual stress is more than 100 MPa lower than that of conventional gas metal arc welding in the area 15~25 mm away from the weld centerline. The joint tensile properties

bending properties

-40℃ impact test

hardness test results

and macro-metallographic quality all meet the corresponding standard requirements

but the welding heat input should be strictly controlled to ensure low-temperature toughness. Efficiency comparison shows that the submerged arc deep penetration welding time is only 86 s

which is 41% shorter than double wire welding (145.7 s)

38% shorter than laser-arc hybrid welding (139.42 s)

and 79% shorter than conventional gas metal arc welding (402.1 s). The total energy consumption during the processing process is reduced by 38.4% compared to conventional gas metal arc welding

which is comparable to laser-arc hybrid welding; the welding carbon emission is 0.976 kg

which is reduced by 81.7% compared to conventional gas metal arc welding. In engineering applications

this technology saves 37.33% of man-hours and reduces 9.279% of welding carbon emissions compared to conventional gas metal arc welding when used for bogie frame welding. After comprehensive evaluation

the submerged arc deep penetration welding technology has reliable quality

obvious comprehensive advantages of low-carbon

energy-saving

and efficient manufacturing in the welding of thick plate components of railway equipment

and has feasibility and high promotion value in the railway equipment industry.

关键词

Keywords

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