提高钢轨工厂焊接接头可靠性研究.pdf

铁 道 建 筑 118 RailwayEngineering 文章编号 ：1003—1995(2012)07—01l8．03 提高钢轨工厂焊接接头可靠性的研究 牛道安 (昆明铁路局 ，云南 昆明 650011) 摘要：通过对影响钢轨焊接接头可靠性因素的分析，找 出了焊接工艺过程 中产生缺陷的原因，提出了消 除应力集中点，减少和消除焊接过程 中残余应力的控制措施，通过研发国内首创的轨腰焊缝 自动化打磨 机、轨底焊缝 自动化打磨机和预拱度控制装置等设备 ，消除或减少了焊接过程 中的残余应力和微细裂 纹，减少了应力集中点，对于提高钢轨工厂焊接接头可靠性有显著效果。 关键词 ：钢轨焊接 残余应力 应力集中 中图分类号 ：U213．92 文献标识码 ：A DOI：10．3969／j．issn．1003．1995．2012．07—36 钢轨折断严重危及列车的运行安全 ，随着列车运 行速度的提高，防止钢轨折断显得尤为重要 。钢轨焊 1 影响钢轨焊接接头可靠性因素 缝的伤损、折断 占钢轨伤损和折断总数 的比例较大。 根据近几年钢轨折断和伤损的统计资料 ，无缝线路钢 焊缝折断集中发生在焊带和焊接热影响区。根据 轨的焊缝伤损 占疲劳伤损总数 的60％左右 ，无缝线路 对大量焊缝处钢轨的折断原因的分析 ，造成焊缝处钢 钢轨折断发生在焊缝处 的比例达70％。因此 ，提高焊 轨疲劳折断的原因主要有焊缝处存在应力集 中、焊缝 缝的可靠性是减少钢轨折断的主要途径。无缝线路长 处有裂纹源或残余应力影响。 钢轨是由标准定尺长度的钢轨 (长度 25m和 100m) 1)应力集中分析 在焊轨工厂焊接成 500m长钢轨，用专用长轨车运到 钢轨工厂焊接采用 闪光接触焊 ，完成加热后进行 现场铺设的，本文主要讨论工厂焊接可靠性控制。 顶锻焊接 ，形成的焊瘤比钢轨原断面大，需要用推瘤刀 2008年在昆明黄龙山建设焊轨基地 ，在焊接工艺 切除。推瘤刀的刀痕 (深度达 1mm)形成了应力集中 的设计和优化过程中开展了以提高焊缝可靠度为 目标 点；在传统工艺 中为消除刀痕采用手砂轮手工打磨推 的研究和探索 ，并付诸了实施 。在可靠性控制方面，实 瘤后 的焊带，造成 的凸凹不平形成新 的应力集 中点 施了多项科研课题 ，解决 了传统工艺中存在的缺陷，先 (图 1中所示 1，2，3处)；在传统焊接工艺中不考虑两 后研制了钢轨焊接计算机 管理系统 、钢轨轨腰焊缝 自 根焊接钢轨的高度偏差 ，任意选取两根钢轨焊接，造成 动化打磨机床、轨底焊缝 自动化打磨机 、焊接预拱度控 焊带两侧轨底面不能保持在一个平面 (图 1中所示 6， 制工装和弹性辊筒线等设备 ，在生产 中消除或减少 了 7处)，部分焊带处轨底 高差较大 ，也形成应力集 中。 焊接过程中的残余应力和微细裂纹 ，减少 了应力集 中 以上三种应力集 中，使裂纹源快速发展 ，导致钢轨 点 ，提高了钢轨工厂焊接接头可靠性。 折断。 2)焊缝处有裂纹源或残余应力 收稿 日期 ：2012-03—20；修 回日期 ：2012—04．20 为了能较好地满足焊接后焊缝两侧钢轨顶面和作 作者简介 ：牛道安 (1965一 )，男，河南巩义人，高级工程师。 用边平直度公差的要求 ，传统工艺采用焊接后冷校直 新接头位置与既有接头位置相错 12．5m左右 ，从而造 2011(3)：114—115． 成部分地段钢轨大腰处 出现空 吊现象，直线段钢轨肥