淺析影響基地鋼軌焊接的幾點(diǎn)因素

陳龍

【摘 要】進(jìn)入21世紀(jì)，鐵路發(fā)展開啟了新的征程，尤其是高速鐵路成為了未來(lái)鐵路發(fā)展的主流。對(duì)于基地鋼軌焊接，其工藝質(zhì)量的穩(wěn)定性決定了鋼軌鋪設(shè)到線路上客貨車運(yùn)行的平穩(wěn)性及安全性。同時(shí)，對(duì)于影響鋼軌焊接的因素分析成為重要的環(huán)節(jié)，并為下一步制定對(duì)策提供技術(shù)支持。

【關(guān)鍵詞】鋼軌焊接；影響因素；原因分析

0 引言

目前，在我國(guó)鋼軌無(wú)縫焊接領(lǐng)域，主要分為基地鋼軌焊接和現(xiàn)場(chǎng)焊接兩種方式?；劁撥壓附邮菍搹S生產(chǎn)的100m素軌通過(guò)各工序的密切配合，最終焊接成500m成品的生產(chǎn)過(guò)程?，F(xiàn)場(chǎng)焊接則將500m鋼軌通過(guò)移動(dòng)式焊軌車焊接，并通過(guò)箱式正火車進(jìn)行熱處理從而形成無(wú)縫線路。

1 基本工序

2 鋼軌母材

截止目前，桑梓店焊軌基地使用鋼軌廠家為四家，分別是攀鋼、鞍鋼、包鋼、武鋼。

2.1 鋼軌生產(chǎn)廠家生產(chǎn)能力

1）攀鋼，有兩條生產(chǎn)線；可以生產(chǎn)在線熱處理鋼軌，各種軌型的鋼軌和道岔鋼軌；

2）鞍鋼，一條萬(wàn)能生產(chǎn)線；可以生產(chǎn)各種軌型的鋼軌和部分道岔鋼軌；

3）包鋼，有兩條生產(chǎn)線；可以生產(chǎn)各種軌型的鋼軌和部分道岔鋼軌；

4）武鋼，一條萬(wàn)能生產(chǎn)線；可以生產(chǎn)50，60kg/m鋼軌。

2.2 國(guó)內(nèi)鋼軌的質(zhì)量現(xiàn)狀（中國(guó)鐵道科學(xué)研究院數(shù)據(jù)，共進(jìn)行鋼軌批量檢驗(yàn)24次，每個(gè)鋼廠各6次）

1）攀鋼外觀質(zhì)量，6次平直度共抽檢100支，不合格0支；6次扭曲共抽檢鋼軌62支，不合格0支。存在實(shí)際廓形與理論廓形相比軌角處略寬的情況。

2）鞍鋼外觀質(zhì)量，1次實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)鋼軌高度超標(biāo)。6次檢驗(yàn)共抽檢鋼軌109支，平直度不合格6支，占抽檢數(shù)量的5.5%；抽檢扭曲94支，不合格1支，占抽檢數(shù)量的1.1%。

3）包鋼外觀質(zhì)量，6次檢驗(yàn)共抽檢平直度111支，平直度不合格2支，占抽檢數(shù)量的1.8%；抽檢扭曲35支，不合格0支。存在實(shí)際廓形與理論廓形相比軌角處略寬的情況。

4）武鋼外觀質(zhì)量，6次檢驗(yàn)共抽檢鋼軌平直度113支，不合格1支，占抽檢數(shù)量的0.9%；扭曲116支，不合格0支。[1]

3 除銹質(zhì)量

現(xiàn)在桑梓店焊軌基地在一線、二線分別應(yīng)用CKJ-2500、CKD-1580除銹機(jī)。下面針對(duì)除銹質(zhì)量影響鋼軌焊接的因素進(jìn)行分析。

3.1 CKJ-2500、CKD-1580除銹機(jī)各自的優(yōu)勢(shì)

1）CKJ-2500：恒壓力的軌底軌頂砂帶擺動(dòng)除銹機(jī)構(gòu)，只要10秒鐘除銹面就露出均勻的金屬光澤；高效能的水平和垂直方向電液比例施力校直系統(tǒng)，能方便操縱變化校直施力的大小；易操作的校直支點(diǎn)間距離的切換機(jī)構(gòu)，通過(guò)液壓缸作用可手動(dòng)或自動(dòng)進(jìn)行切換。

2）CKD-1580：雙向的端面除銹砂輪機(jī)構(gòu)，兩個(gè)砂輪可對(duì)鋼軌左右端面進(jìn)行除銹；恒壓力的軌端踏面底面砂帶擺動(dòng)除銹機(jī)構(gòu)，除銹一次周期8-12秒左右除銹面就能夠露出均勻的金屬光澤；可靠的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，對(duì)整機(jī)的各系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和協(xié)調(diào)監(jiān)控。

3.2 CKJ-2500除銹機(jī)常見的弊端

1）鋼軌端面使用鋼絲刷通過(guò)自身的圓周運(yùn)動(dòng)及上下運(yùn)動(dòng)，完成對(duì)端面的除銹，但其對(duì)端面鋼軌地平直度要求較高，鋼軌平直度較差時(shí)，除銹效果不理想。

2）鋼軌端部踏面及底面利用砂帶進(jìn)行除銹，對(duì)鋼軌扭曲、翹頭等尺寸和形態(tài)誤差無(wú)適應(yīng)功能。

鋼軌進(jìn)行焊接前，如果除銹質(zhì)量達(dá)不到要求時(shí)，應(yīng)退回除銹工位進(jìn)行再次處理，否則會(huì)造成電擊灼傷，影響導(dǎo)電性。

3.3 CKD-1580除銹機(jī)的改造升級(jí)

1）鋼軌端面碗形砂輪除銹主要去除露天存放時(shí)鋼軌端面產(chǎn)生的氧化物及黏附的顆粒雜質(zhì)，標(biāo)簽紙及膠水。作業(yè)時(shí)，基礎(chǔ)平臺(tái)通過(guò)位置控制運(yùn)行至端面除銹工位（依靠紅外線對(duì)鋼軌端面進(jìn)行定位）。

2）軌端踏面和底面的焊接電極接觸面擺臂千葉輪磨頭除銹，如圖2即作業(yè)時(shí)，鋼軌進(jìn)入除銹工位后，由夾具對(duì)鋼軌進(jìn)行垂直夾緊。隨后旋轉(zhuǎn)的上下擺臂千葉輪除銹磨頭在氣缸驅(qū)動(dòng)下平穩(wěn)接近鋼軌同時(shí)進(jìn)行往復(fù)打磨運(yùn)動(dòng)。在打磨除銹過(guò)程中，砂輪與鋼軌之間保持一個(gè)恒定的正壓力，由于采用了氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)所以可以保持一個(gè)恒定的正壓力。

4 工藝參數(shù)

我國(guó)目前可以進(jìn)行鐵路鋼軌生產(chǎn)的主要鋼鐵企業(yè)有攀鋼、鞍鋼、包鋼、武鋼，均能提供國(guó)內(nèi)鋼軌生產(chǎn)的U71Mn、U75V兩種主要鋼種。U71Mn鋼軌使用時(shí)間最長(zhǎng)，強(qiáng)度等級(jí)880MPa，有較好的韌性、塑性，焊接性能較強(qiáng)；U75V鋼軌，強(qiáng)度等級(jí)為980MPa，有較好的耐磨性、抗疲勞性。以下進(jìn)行包鋼U71Mn與U75V鋼軌焊接工藝參數(shù)的調(diào)試比較

4.1 鋼軌化學(xué)成分及可焊性分析比較

選用包鋼的兩種鋼軌進(jìn)行可焊性分析比較，鋼軌質(zhì)保書中化學(xué)成分同鋼軌訂貨技術(shù)條件具體比較見表1：

表1 鋼軌化學(xué)成分比較

從表1中U75V鋼軌同U71Mn鋼軌相比，C、Si及V等化學(xué)成分有不同程度的增加。從含碳量看U75V、U71Mn鋼軌均為共析鋼的范圍，U75V含碳量增加，可焊性較U71Mn鋼軌差。硅降低鋼軌的焊接性能，在焊接加熱過(guò)程中，由于硅與氧的親和力比鐵強(qiáng)，在焊接鋼軌端面容易生成低熔點(diǎn)的硅酸鹽，頂鍛不能完全擠出時(shí)形成灰斑缺陷，嚴(yán)重降低焊接接頭質(zhì)量。錳的作用主要是強(qiáng)化鐵素體從而提高鋼的強(qiáng)度，在鋼軌焊接過(guò)程中錳會(huì)引起晶粒粗大、脆性增加，閃光焊接時(shí)容易出現(xiàn)缺陷。兩種鋼軌磷及硫的含量范圍相同。U75V含釩量較U71Mn高，釩在鋼中以碳化物V4C3的形態(tài)存在，起著細(xì)化鋼的組織和晶粒，降低鋼的過(guò)熱敏感性等作用，焊接時(shí)能細(xì)化焊縫金屬的鑄態(tài)組織，防止熱影響區(qū)內(nèi)靠近融合線的金屬晶粒長(zhǎng)大和粗化。由以上比較看U75V、60kg/m鋼軌可焊性較U71Mn鋼軌差。