降低鋼軌鋁熱焊接頭輕傷率研究

龐婷婷 吳宏

摘 要：針對(duì)鋁熱焊接出現(xiàn)的傷損問題，提出了校正鋸軌機(jī)底部框架、焊劑單獨(dú)放置在干燥的房間、整體封箱、預(yù)熱鋼軌顏色要變成亮黃色、從對(duì)軌開始至澆鑄結(jié)晶完成嚴(yán)禁碰撞、擾動(dòng)鋼軌等降低鋁熱焊接輕傷率的措施，盡而提高線路設(shè)備質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：鋼軌；鋁熱焊接；輕傷率

1 存在問題

現(xiàn)場(chǎng)焊接作業(yè)中易出現(xiàn)以下問題：

（1）焊頭上拱，外觀超標(biāo)，或出現(xiàn)高低接頭；

（2）焊頭未焊透；

（3）焊頭過燒；

（4）焊頭裂縫；

（5）焊頭出現(xiàn)氣孔，夾雜物。

為了保證鐵路行車安全，鋼軌鋁熱焊接過程中的焊縫輕傷損率必須達(dá)到規(guī)定的范圍以內(nèi)。但是每年在線路無縫化、線路應(yīng)力放散、鋼軌調(diào)邊、重傷鋼軌和重傷岔心更換等施工過程中，鋼軌焊接輕傷率最高達(dá)到9%，甚至存在焊接重傷和焊接失敗的現(xiàn)象，給設(shè)備留下重大安全隱患[1]?，F(xiàn)將對(duì)目前存在的問題進(jìn)行分析，對(duì)應(yīng)的措施進(jìn)行簡(jiǎn)要探討。

2 原因分析

2.1 軌縫過大或偏小

標(biāo)準(zhǔn)焊縫預(yù)留為（28+21）mm范圍之內(nèi)。當(dāng)軌縫過大，鋼水不夠或軌底鑄型“跑鐵”等，使熔渣進(jìn)入型腔，最容易在軌頂產(chǎn)生夾渣，形成輕傷；當(dāng)軌縫過小，造成預(yù)熱不均勻，焊縫內(nèi)的熱容量也較小，在沒有將鋼軌端部完全熔化就已冷卻，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致未焊合造成焊接失敗。

2.2 焊劑受潮

鋁熱焊劑在使用前如果放置時(shí)間過長(zhǎng)，吸收了空氣中的水分，或者過早打開焊劑包裝，在操作時(shí)焊劑內(nèi)帶入水分，則在進(jìn)行鋁熱反應(yīng)時(shí)，在高溫下由于焊劑中的水分分解產(chǎn)生氣體，被帶入焊縫產(chǎn)生氣孔形成輕傷。

2.3 封箱不標(biāo)準(zhǔn)

在封箱過程中，存在封箱砂越多越安全的錯(cuò)誤觀念，過多的封箱砂將影響砂模的透氣性，導(dǎo)致潮氣排不出而造成焊縫內(nèi)部出現(xiàn)小氣孔形成輕傷；還要防止封箱時(shí)砂粒進(jìn)入焊縫中，引起焊接后的焊縫內(nèi)存在不規(guī)則體積的夾渣形成輕傷。封箱的關(guān)鍵是第一遍，一定要將封箱砂用中指或食指擠緊縫隙處，然后再在外面進(jìn)行一遍加固。封箱完畢后，要由帶班人全面檢查確認(rèn)達(dá)到封嚴(yán)封實(shí)后，才能進(jìn)行下一步預(yù)熱工作。

2.4 預(yù)熱不到位

預(yù)熱是鋁熱焊的“靈魂”，預(yù)熱時(shí)氧氣、丙烷氣體流量不夠穩(wěn)定、預(yù)熱槍安裝偏斜、火焰沒有精調(diào)到位、違規(guī)使用氧化焰、預(yù)熱時(shí)間不足等問題存在，導(dǎo)致預(yù)熱的效果在不同程度打了折扣，直接影響焊接質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)可造成焊接斷裂[2]。

2.5 焊接過程擾動(dòng)鋼軌

在焊接澆鑄過程中，若與其他現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)同時(shí)進(jìn)行，如改道、復(fù)緊扣件、撞軌拉伸引起的鋼軌震動(dòng)，在結(jié)晶未完成時(shí)鋼軌震動(dòng)對(duì)結(jié)晶影響較大。直接導(dǎo)致焊縫中最后凝固的鋼軌三角區(qū)形成長(zhǎng)條狀孔隙形成輕傷[3]。

3 實(shí)施目標(biāo)及措施

針對(duì)上面原因，我們提出的目標(biāo)及措施如下：

3.1 目標(biāo)：是鋼軌軌頭、軌底垂直度相錯(cuò)量在1mm以內(nèi)

實(shí)施措施：為解決軌縫過大或偏小問題，在鋸軌機(jī)使用一段后，要及時(shí)校正鋸軌機(jī)底部框架，應(yīng)有專人負(fù)責(zé)對(duì)鋸軌機(jī)每天進(jìn)行保養(yǎng)，防止各部件螺栓松動(dòng)，引起鋸軌偏斜。

3.2 目標(biāo)：不能使焊劑內(nèi)部受潮

實(shí)施措施：為解決焊劑受潮問題，焊劑單獨(dú)放置在干燥的房間內(nèi)，離房間墻面20cm以上，焊劑下面設(shè)置防潮木板隔離；當(dāng)天用當(dāng)天??；使用不能過早打開包裝，尤其是夏天天氣不良，遇降雨停止鋁熱焊作業(yè)。

3.3 目標(biāo)：軌頭上部密貼；使其與軌底基本平齊；底板和砂模對(duì)中

實(shí)施措施：解決封箱問題，首先對(duì)軌頭、軌底處縫隙用封箱砂塞緊壓實(shí)，然后整體封箱，嚴(yán)禁封箱砂進(jìn)入箱內(nèi)，關(guān)鍵在第一遍，一定要用搗實(shí)棒將所有縫隙搗緊搗實(shí)，然后再在外面進(jìn)行一遍加固，封箱過程中兩人要互換位置、互相檢查，預(yù)熱前焊修負(fù)責(zé)人再次檢查確認(rèn)達(dá)標(biāo)后，方可開始預(yù)熱。

3.4 目標(biāo)：預(yù)熱鋼軌顏色要變成亮黃色

實(shí)施措施：做到預(yù)熱規(guī)范，科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)。預(yù)熱火焰調(diào)節(jié)：先微開氧氣閥門，后打開丙烷閥門，點(diǎn)火后逐漸交替開大兩個(gè)閥門，直到氧氣閥門完全打開為止，再通過調(diào)節(jié)燃?xì)忾y門來控制火焰大小，使藍(lán)色火焰的長(zhǎng)度保持在15—20mm，為中性火焰。氣體壓力與預(yù)熱時(shí)間：在預(yù)熱過程中，應(yīng)該密切關(guān)注軌頭受熱顏色變化過程，軌頭預(yù)熱完成的溫度為：950℃～1000℃，其顏色為亮黃色；氧氣壓力4.5 Bar，丙烷壓力1.2Bar，預(yù)熱時(shí)間3.54.5分鐘。

3.5 目標(biāo)：從對(duì)軌開始至澆鑄結(jié)晶完成嚴(yán)禁碰撞、擾動(dòng)鋼軌

實(shí)施措施：為解決焊接過程擾動(dòng)鋼軌，與配合工區(qū)做好協(xié)調(diào)，焊接作業(yè)時(shí)其它作業(yè)必須停止。鋼軌焊接時(shí)，軌縫兩側(cè)需要松開23套扣件，此外焊接鋼軌兩側(cè)50米范圍內(nèi)必須嚴(yán)格按規(guī)定上緊扣件，確保焊接時(shí)軌縫間隙不發(fā)生移動(dòng)。

4 結(jié)語

通過對(duì)主要原因采取的針對(duì)性措施，南陽工務(wù)段自2016年9月—12月四個(gè)月以來，共焊接焊縫140個(gè)，焊接焊縫輕傷率僅為2.8%，焊接重傷和焊接失敗為0。但還應(yīng)將以下有效措施進(jìn)行鞏固及標(biāo)準(zhǔn)化：

（1）加強(qiáng)對(duì)鋸軌機(jī)、打磨機(jī)等機(jī)具的檢查，做到每天上道前檢查，每周安排一次全面檢查；

（2）預(yù)熱槍支座要安裝在上風(fēng)方向，避免逆風(fēng)安裝導(dǎo)致預(yù)熱槍火焰灼損膠管，設(shè)置預(yù)熱槍頭高度為40mm；

（3）如果砂模與鋼軌不密貼，可用挫刀修整或?qū)⑸澳Ｔ阡撥壣献笥夷ゲ?，直至吻合?/p>

（4）將焊接施工記錄作為技術(shù)資料長(zhǎng)期保管留存。對(duì)探傷發(fā)現(xiàn)的傷損焊縫信息，到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行針對(duì)其傷損現(xiàn)象，認(rèn)真發(fā)現(xiàn)，找出在哪個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)的漏洞，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳輝.鋼軌鋁熱焊工藝及焊接接頭性能分析[J].電焊機(jī)，2008.

[2]張宏偉.鋁合金焊接常見缺陷分析[J].鋁合金加工技術(shù)，2010.

[3]李瑋.神朔線換鋪鋼軌施工工藝[J].鐵路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2005.

作者簡(jiǎn)介：龐婷婷（1989），女，甘肅靜寧人，助教，從事交通運(yùn)輸方面研究；吳宏（1988），男，甘肅靜寧人，助工，從事鐵道工程施工。