煤礦井下窄軌線(xiàn)路的長(zhǎng)軌焊接

康俊亮

（陽(yáng)煤集團(tuán)三礦運(yùn)輸部，山西 陽(yáng)泉 045000）

引言

煤礦井下運(yùn)輸?shù)木€(xiàn)路通常比較復(fù)雜，這使得運(yùn)輸線(xiàn)路存在有大量的鋼軌接縫，接頭部位也因此成為了最為薄弱的部分，其對(duì)于煤炭運(yùn)輸?shù)乃俣?、行?chē)的平穩(wěn)度以及舒適度等都存在了極為不利的影響。做好煤礦井下窄軌線(xiàn)路的長(zhǎng)軌焊接工作，可有效減少鋼軌接頭數(shù)量，降低列車(chē)在接頭區(qū)域的沖擊與振動(dòng)，使得軌道更加平穩(wěn)，提高列車(chē)的運(yùn)行速度，同時(shí)降低鋼軌故障發(fā)生率，延長(zhǎng)軌道線(xiàn)路的使用壽命。但是，在進(jìn)行煤礦井下窄軌線(xiàn)路的長(zhǎng)軌焊接時(shí)對(duì)焊接工藝實(shí)際上有著較高的要求，如果焊接質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，那么井下窄軌線(xiàn)路運(yùn)輸安全性就難以得到有效保障。

礦井鐵道運(yùn)輸是現(xiàn)代化礦井的主要運(yùn)輸方式，窄軌鐵道是煤礦運(yùn)輸?shù)闹饕M成部分和基礎(chǔ)建筑。但是，在軌道運(yùn)輸期間，鋼軌接頭則是鐵道最為薄弱的環(huán)節(jié)，接頭的存在容易使得鋼軌的連續(xù)性受到破壞，列車(chē)通過(guò)接頭時(shí)發(fā)生沖擊和振動(dòng)，將會(huì)導(dǎo)致行車(chē)不穩(wěn)，因此使得鋼軌和連接零件受到不同程度的損傷，導(dǎo)致軌道和設(shè)備的磨損加劇。因此，為了進(jìn)一步優(yōu)化煤礦井下窄軌線(xiàn)路運(yùn)輸質(zhì)量，我國(guó)自20 世紀(jì)90 年代開(kāi)始就嘗試推廣長(zhǎng)軌焊接新結(jié)構(gòu)，近些年來(lái)，長(zhǎng)軌焊接的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛，各項(xiàng)技藝日趨成熟，其應(yīng)用頻率不斷提高。本文將結(jié)合自身的理解認(rèn)識(shí)對(duì)該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的分析和論述。

1 長(zhǎng)軌焊接的可行性

礦井下軌道由于不受太陽(yáng)的照射，因此相較于地面上的軌道來(lái)說(shuō)相對(duì)溫度變化比較小，焊接后基本上不會(huì)受到熱脹冷縮的影響，所以針對(duì)井下的鋼軌可以采用長(zhǎng)軌焊接的方式，該焊接方法的優(yōu)勢(shì)就在于有效增強(qiáng)了鋼軌的連續(xù)性和整體性，減少了接頭危害的發(fā)生率，車(chē)輛掉出軌道的可能性也大幅度減少，礦車(chē)運(yùn)行期間對(duì)軌道的沖擊振動(dòng)次數(shù)減少，因此降低了對(duì)軌道的破壞，車(chē)輛運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的噪音大幅度減少，鋼軌、機(jī)車(chē)車(chē)輛的使用壽命顯著提高。水平運(yùn)輸巷道，使用長(zhǎng)軌焊接之后，回饋電阻減少，運(yùn)行效率大幅度提升，散雜電流減少，運(yùn)輸安全性得到了大幅度的提升。長(zhǎng)軌焊接所具備的多重優(yōu)勢(shì)為其應(yīng)用的可行性提供了有效保障。

2 長(zhǎng)軌焊接的工藝與技術(shù)要求

2.1 做好電焊機(jī)的選擇

在實(shí)施煤礦井下窄軌線(xiàn)路的長(zhǎng)軌焊接時(shí)，首先需要選擇合適的電焊機(jī)，根據(jù)窄軌鐵道以及電源情況，所在煤礦所選擇的電焊機(jī)為交流弧焊機(jī)，該焊機(jī)電壓在660 V 左右。

2.2 做好焊條的選擇

焊條是長(zhǎng)軌焊接中會(huì)使用到的重要原材料之一，當(dāng)前煤礦使用的輕軌基本上都是普通碳素鋼，該材料最高含碳量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）不會(huì)大于0.6%，含硫量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）則不會(huì)高于0.065%，含磷量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）不會(huì)高于0.085%，為了有效保證軌道接頭焊縫的抗拉、抗彎強(qiáng)度，防止焊接接頭脆硬，在選擇焊條時(shí)必須要仔細(xì)篩選，最好是選擇含碳、硫、磷等物質(zhì)低于鋼軌的材料，同時(shí)還需要保證焊縫不會(huì)出現(xiàn)裂紋，焊縫的磨損量與鋼軌的磨損量最好是保持一致，不宜有較大的差異。此外，在選擇焊條時(shí)還應(yīng)當(dāng)做好市場(chǎng)調(diào)研工作，保證焊條的貨源充足，可以有效滿(mǎn)足焊接需求。當(dāng)前比較常用的主要有鈦鈣型結(jié)422 低碳鋼焊條和45 號(hào)中碳鋼506 焊條。

2.3 做好鋼軌接頭調(diào)整工作

長(zhǎng)軌焊接工作實(shí)施之前，為了進(jìn)一步保證焊接之后的質(zhì)量，就需要先對(duì)鋼軌接頭進(jìn)行調(diào)整，將其調(diào)質(zhì)墊平，保證鋼軌兩邊平順，根據(jù)焊縫的要求，做好鋼軌接縫的調(diào)整工作。

3 長(zhǎng)軌焊接的工藝要求

鋼軌的焊接所涉及的各項(xiàng)工藝實(shí)際上比較復(fù)雜，如果焊接操作不當(dāng)，那么鋼軌的焊接質(zhì)量可能就無(wú)法有效保證，因此在焊接工作實(shí)施期間，必須要重點(diǎn)關(guān)注工藝的應(yīng)用。焊接時(shí)首先要明確可能會(huì)對(duì)焊接質(zhì)量產(chǎn)生影響的因素，首先要保證焊接的金屬內(nèi)溫度分布均勻，如果內(nèi)溫度分布不均勻，那么鋼軌就可能會(huì)因此變形，進(jìn)而影響焊接質(zhì)量。其次，在焊接時(shí)沿軌縫全長(zhǎng)度上施焊的時(shí)間各不相同，在焊接期間需要仔細(xì)控制好時(shí)間。最后，如果需要實(shí)施多次焊接，那么焊接時(shí)間也會(huì)存在有一定的差異。焊接工作一旦開(kāi)始，就要保證加熱均勻，控制好不同區(qū)域的焊接時(shí)間差，避免產(chǎn)生大量的馬氏體組織。

在焊接工作實(shí)施期間，應(yīng)當(dāng)按照以下程序進(jìn)行各項(xiàng)操作：

1）要做好鋼軌除銹工作。在除銹時(shí)，要保證效果達(dá)標(biāo)，可以沿著軌條方式20～30 mm 和鋼軌端面，將鋼軌所有鐵銹、油污以及雜物等都清理掉，以保證除銹質(zhì)量效果達(dá)到目標(biāo)追求。

2）為了防止焊接工作實(shí)施期間焊液頻繁外流，還可以在焊縫下面放置一塊鐵托板，這樣也可以有效保證焊接質(zhì)量效果。

3）要及時(shí)使用夾具將鋼軌接頭固定好。在長(zhǎng)軌焊接時(shí)，焊縫的間隙既不能過(guò)寬也不能過(guò)窄，其寬度需要結(jié)合焊條實(shí)際情況進(jìn)行科學(xué)合理的控制，因此在焊接工作實(shí)施期間，就應(yīng)當(dāng)先使用夾具對(duì)鋼軌接頭予以調(diào)整，保證接頭始終處在同一個(gè)水平面之上，控制好焊縫的寬度。

4）焊接好軌底。軌底焊接是長(zhǎng)軌焊接的重中之重，其焊接質(zhì)量的好壞直接關(guān)系著焊縫的強(qiáng)度，因此在焊接工作實(shí)施期間，必須要加強(qiáng)重視。實(shí)施焊軌底焊接時(shí)，首先要將鐵托板含在接頭端面軌底下方，然后采用多層焊接的方法，逐漸往上堆焊，邊堆焊邊將熔渣吹出熔池，防止夾渣氣孔等情況出現(xiàn)。在焊接工作實(shí)施期間要主控將兩端面母材熔化掉，保證焊液與母材完全融為一體了。在軌底焊接完成之后要馬上實(shí)施蓋面，蓋面的時(shí)候溫度應(yīng)當(dāng)符合相關(guān)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)要求。

5）做好軌腰焊接。在實(shí)施該環(huán)節(jié)焊接工作時(shí)，可以應(yīng)用立焊方法實(shí)施，一次焊接到軌頂位置，為了使得焊縫美觀(guān)，需要蓋面時(shí)，必須要在溫度還沒(méi)有降到200 ℃之前實(shí)施，但是需要注意的是蓋面也不宜過(guò)高，否則也會(huì)對(duì)焊接的質(zhì)量效果產(chǎn)生不良影響。同時(shí)對(duì)電流的控制也至關(guān)重要，電流最好是調(diào)到200～300 A。

6）做好軌頂?shù)暮附庸ぷ?。軌頂焊接也是長(zhǎng)軌焊接的一部分，該環(huán)節(jié)焊接的特點(diǎn)就在于短而且厚，焊接后收液率比較大。當(dāng)立縫焊接到與軌頂下部交界的位置時(shí)就需要停止進(jìn)一步的焊接，朝著兩側(cè)展開(kāi)，增加焊縫的長(zhǎng)度，然后運(yùn)用多層焊接法反復(fù)焊接，在焊接工作實(shí)施期間要保證焊縫平整光滑。在軌頂焊接工作實(shí)施期間，要注意做好以下方面的工作：即在實(shí)施多層焊接之前，必須要將所有的渣子和雜物清除干凈；焊接金屬如果飛濺到鋼軌上也需要及時(shí)清除干凈，進(jìn)而有效保證焊接質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求；此外，如果焊接時(shí)使用到了錘擊法要注意這一方法雖然可以有效增加焊縫的表面密實(shí)度，減少焊接磨修時(shí)間，但是最后一層焊縫卻不能太薄，否則也將會(huì)對(duì)焊縫質(zhì)量產(chǎn)生影響。

7）要做好焊縫修磨工作。在對(duì)焊縫修磨時(shí)可以使用手提砂輪或者是板銼進(jìn)行，修磨之后使得軌頂上下左右的偏差控制在合理范圍內(nèi)，修磨效果如果不是十分理想，則需要第一時(shí)間進(jìn)行修補(bǔ)，但是修補(bǔ)也需要在預(yù)熱之后實(shí)施。

8）如果已經(jīng)開(kāi)始在一個(gè)焊縫施焊，就不能中途停止焊接工作。同時(shí)，在接頭焊接完成之后，需要在接頭附近添加枕木撐墊一段時(shí)間，并且在8 h 內(nèi)不允許任何機(jī)車(chē)通過(guò)，以便更加有效地保證焊接質(zhì)量。

4 長(zhǎng)軌焊接的質(zhì)量要求

在焊接工作完成之后，還需要做好質(zhì)量檢測(cè)工作，保證焊接質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。首先工作人員需要結(jié)合《煤礦窄軌鐵道質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》文件的規(guī)定要求對(duì)接頭平整度、水平、方向、前后高低等的要求進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，檢查時(shí)一旦發(fā)現(xiàn)有不符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)要求的地方，需要第一時(shí)間返工。同時(shí)焊接工作完成之后，要保證焊縫內(nèi)基本上沒(méi)有夾渣、砂眼以及裂紋等現(xiàn)象發(fā)生，焊縫魚(yú)鱗基本一致，外形美觀(guān)。最后，在施焊工作完成之后，還應(yīng)當(dāng)保證焊接的地方?jīng)]有任何變形、裂紋等異?，F(xiàn)象發(fā)生。長(zhǎng)軌焊接工作實(shí)施期間，為有效保證焊接質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，需要加強(qiáng)對(duì)焊接人員的技能培訓(xùn)，保證他們對(duì)于焊接工作實(shí)施期間應(yīng)用的一應(yīng)技能了如指掌，加強(qiáng)對(duì)工作人員的考核，最大限度減少各類(lèi)意外事故發(fā)生率，保證焊接質(zhì)量達(dá)到規(guī)定的要求標(biāo)準(zhǔn)。

5 長(zhǎng)軌焊接的經(jīng)濟(jì)性分析

在應(yīng)用長(zhǎng)軌焊接之后，其優(yōu)勢(shì)作用體現(xiàn)在多個(gè)方面，首先該焊接方法應(yīng)用之后，車(chē)輛運(yùn)行平穩(wěn)度提升，運(yùn)輸效率大幅度增加，采掘用車(chē)以及原煤運(yùn)輸需要得到了有效的滿(mǎn)足。其次，軌道維修量大幅度減少，做好長(zhǎng)軌焊接工作之后，軌道故障發(fā)生頻率降低，各項(xiàng)設(shè)備使用壽命延長(zhǎng)，因此維修量大幅度減少，維修費(fèi)用降低，煤礦企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)成本也因此大幅度下降。以陽(yáng)煤集團(tuán)三礦為例，礦井下所有的主要運(yùn)輸軌道以及地面運(yùn)輸線(xiàn)路都實(shí)施了長(zhǎng)軌焊接之后，可節(jié)省各種魚(yú)尾板4 000 余塊，魚(yú)尾螺栓15 000余條，折合人民幣約為24.53 萬(wàn)元。最后用工人員減少。在過(guò)去軌道維修頻率高，每隔一段時(shí)間就需要安排專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行維修，維修工作量巨大，因此用工人員數(shù)量相對(duì)比較高，但是長(zhǎng)軌焊接工作做好之后，故障發(fā)生頻率降低，發(fā)生維修事故的頻率也大幅度降低，用工人員相應(yīng)減少。

6 結(jié)語(yǔ)

煤礦井下窄軌線(xiàn)路的發(fā)展雖然對(duì)于煤礦運(yùn)輸有著重要的推動(dòng)作用，但是如果不積極推行長(zhǎng)軌焊接技術(shù)，那么運(yùn)輸質(zhì)量效果也會(huì)受到影響和干擾。結(jié)合本文的研究和分析可以發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)軌焊接技術(shù)應(yīng)用于煤礦井下窄軌線(xiàn)路具有一定的可行性，但是要想切實(shí)發(fā)揮長(zhǎng)軌焊接的優(yōu)勢(shì)作用，還需要進(jìn)一步對(duì)焊接工藝予以?xún)?yōu)化，提高焊接質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，以保證相應(yīng)工作的有序?qū)嵤?/p>