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浅谈基地焊轨质量控制的关键工序

【摘要】本文主要对基地内长钢轨焊接时影响焊头质量的关键工序进行了讨论和浅析，并对相关焊轨工艺做了详细归纳和总结，为长钢轨焊接提供了借鉴。

【关键词】焊轨；质量；控制；工序

1.序言

无缝线路是列车高速运行的必备条件，钢轨焊接是无缝线路施工的关键工序。根据高铁高平顺性、高稳定性、高舒适性要求，铁道部2005年对钢轨焊接接头技术条件进行了修订，对焊接标准进行了细化。

钢轨焊接质量可分为焊缝内部质量和焊头外观质量，焊头内部质量是指焊缝的机械性能和断口的宏观特征。外部质量是指焊缝两侧的外观几何尺寸。焊轨生产中的不定因素很多，焊接焊头由于内、外部的缺陷断裂，细微环节的疏忽都可能成为质量隐患，带来后果是不堪设想的。无缝线路的内部应力和列车高速运营的冲击对焊接接头的质量提出了严格的要求。因此必须制订严格地质量控制措施，确保生产各环节受控。

2.选配轨工序是保证焊接质量的前提

由于钢轨制造精度的原因，钢轨的外观（钢轨高度、轨底宽度、断面不对称性等）存在一定的偏差。钢轨断面不对称度的允许偏差为±1.2mm，若选配轨超标，会造成钢轨轨底角、轨腰和非工作面不同程度的错牙，轨底角错牙的理论值可达到2.4mm，加之外形几何尺寸离散性的影响，最大错牙量将达到3mm左右。大的错牙量对焊接接头的强度和外观几何尺寸影响较大（打磨时难以顺直），不能达到铁标的相关要求。

针对这种情况，根据钢轨的实际外型尺寸将其不对称度分为七种情况（在测量时，规定中和钢轨轴线偏右边为正值，偏左边为负值），分别用0～6作为测量值的代号：“0”为-0.1～+0.1，“1”为+0.2～+0.5，“2”为-0.2～-0.5，“3”为+0.6～+0.8，“4”为-0.6～-0.8，“5”为+0.9～+1.2，“6”为-0.9～-1.2。配轨时应注意的原则：0和“1”、“2”可以相配，“1”、“3”可以相配，“3”、“5”可以相配，“2”、“4”可以相配，“4”、“6”可以相配。其余均不能相配。

在焊接前，对待焊轨的不对称度作了详细的分类，将代号在轨端标识。在焊轨前对不对称度进行选配，保证焊接对中时，轨端各部位的错牙量小于0.6mm，焊后的接头外观尺寸效果较为理想。

3.焊接前的工艺准备是保证焊缝内在质量的基础

3.1重视轨端除锈和钳口清理工作。

焊前轨端除锈的目的是：

（1）减小钢轨表面与焊机导电钳口之间的接触电阻。（2）防止夹紧钳口与轨顶面之间在顶锻时打滑。在保证钢轨表面打磨质量的同时，使焊机的导电钳口相应保持清洁。闪光焊是利用焊件内部电阻和接触电阻的热效率对焊件进行加热的。

在焊接的顶锻过程中，大的顶锻力使焊件端面液态金属迅速合缝，接头产生足够的塑性变形。金属键在顶锻力的作用力下，克服原子之间的排斥力，而形成共同结晶面，获得牢固的焊接接头。k1000焊机的顶锻量是不可控制的，在一定的顶锻力作用下，顶锻量的大小与焊件端面的塑性变形区大小有关。在焊接pd3高速钢轨，顶锻量为10.5～12.5mm，过大或过小时，都为异常，应做落锤试验确定。

k1000焊机无稳压功能，对环境电压的变化很敏感。环境电压变化，焊接电压相应波动，对钢轨端面的加热效率有着较为重要的影响。故各阶段的电压值在焊接过程中应保持较小的变化量。当高压烧化电压为398～408v、低压烧化电压为320～328v、末期烧化电压为380～390v时，焊接性能稳定。环境电压变化时，应调整焊机调压柜内抽头的位置或恢复参数。

7.1认真作好试件取样。

我国轧制的钢轨母材的纯净度差，不同炉号的钢轨，母材的成份分布不均匀。在焊接时，成份偏析易造成焊接质量不稳定。特别对于焊接规范宽的pd3钢轨，母材缺陷更易焊接质量波动。同组试件在取样时，应保证钢轨炉号相同。

7.2焊件制作时注意的问题。

试件焊接后，不进行四向调直。故焊后应检查焊头工作面的不直度。试件不直度应保证-0.5～+0.5mm/m。探伤时，若发现有缺陷的焊头或不能确定是否合格，应判废。轨底角是焊缝的最薄弱的部位，是应力集中的区域。在制作试件时，保证轨底角、轨底角上表面和轨底面的打磨量控制在0～0.5mm，保证圆角过渡，不得出现棱角。

7.3试验中注意的问题。

实践证明落锤结果和试件的温度有关。温度低时，钢轨的塑性和韧性降低，表现在挠度降低或脆性断裂。落锤试验时，焊头温度应保持在20～40℃。硬度试验时，应保证试验表面打磨的粗糙度≤0.8。断口试验时，应做好资料和累计和分析工作，对特征缺陷应根据焊接资料分析原因。

实验仪器使用前应检定，在使用过程中应根据检定周期进行校验。没