鋼軌焊接施工技術(shù)探究

趙偉

（中鐵二十二局集團(tuán)第二工程有限公司，北京 100000）

1 鋁熱焊法

鋼軌鋁熱焊法在實(shí)際施工中不斷廣泛應(yīng)用。它能夠通過(guò)高效率的方式在現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)處理軌道焊接的主要方法。其中鋼軌鋁熱焊法的主要特點(diǎn)為：鋼軌焊接設(shè)備使用十分簡(jiǎn)單且操作方便，對(duì)于這種效率較高的鋼軌鋁熱焊，絕大多數(shù)適應(yīng)工作的能力較強(qiáng)，并且其中的質(zhì)量安全可靠。

1.1 焊接原理

當(dāng)鋼軌鋁熱焊接在準(zhǔn)備裝置的同時(shí)，需要將鋼軌預(yù)熱到600℃之內(nèi)，則不能超出。與此同時(shí)，在焊劑放入坩堝的過(guò)程中，需要通過(guò)高溫火柴的使用將焊劑全部點(diǎn)燃。另外，焊劑會(huì)通過(guò)高溫化學(xué)反應(yīng)將產(chǎn)生的鋼水灌輸?shù)桔釄瀹?dāng)中。所以，當(dāng)化學(xué)反應(yīng)完全穩(wěn)定之后，再將坩堝中存留的鋼水轉(zhuǎn)移到砂模中。除此之外，由于化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熔渣比較輕，導(dǎo)致其中大部分會(huì)浮在砂模的缺口當(dāng)中，并且促使將殘?jiān)魅氲浇釉防?。所以。只有通過(guò)高溫火柴熔化的鋼水，才能夠保障鋼軌接頭兩側(cè)端口部分完全冷卻，促使最終形成鋼軌焊接接口。

1.2 焊接材料

（1）通常采用氧化鐵粉焊劑，將選擇的焊劑應(yīng)用于U74、PD3、U71Mn的相關(guān)材料，只有這種材質(zhì)才能夠滿足鋼軌焊接。（2）必須選擇砂模，并且根據(jù)鋼軌焊接接口的型號(hào)以及規(guī)格選擇砂模并進(jìn)行應(yīng)用。（3）選擇使用一次性的坩堝，液化氣與氧氣作為燃料對(duì)鋼軌進(jìn)行預(yù)熱。

1.3 焊接工藝要領(lǐng)

砂模安裝。在處理好的鋼軌縫上安裝砂模，安裝成功之后，采用砂泥對(duì)縫隙進(jìn)行填補(bǔ)，避免鋼水出現(xiàn)漏水的現(xiàn)象。其中焊縫間縫隙為26±2mm。

安裝模具。在砂模進(jìn)行安裝的過(guò)程中，需要將鋼軌上的砂模打磨成細(xì)沙，這樣可以減少鋼軌焊接與砂模兩者之間存在的縫隙。因此，砂模通過(guò)底托在安裝的同時(shí)，將鋼軌縫中心線完全對(duì)稱，只有這樣才能夠在鋼軌安裝結(jié)束之后，采用物體將砂?？谌扛采w。另外，在砂模的模具安裝完成之后，用手將封箱泥的縫隙以及模具縫隙全部均勻填實(shí)涂平，但是不能超出其中的范圍，防止出現(xiàn)水汽不容易排出的現(xiàn)象發(fā)生。

預(yù)熱。以現(xiàn)在使用最廣泛的60kg/m鋼軌為例。60kg/m鋼軌焊接的氧氣壓力為0.6MPa，則液化氣的壓力為0.04MPa，其中氧氣流量為3500L/h，所以在預(yù)熱的過(guò)程中必須要保障預(yù)熱時(shí)間不能超出五分鐘。因此，如果預(yù)熱鋼軌焊接的時(shí)間忽長(zhǎng)忽短，那么，則直接影響鋼軌焊接的焊縫無(wú)法正常融合。所以，當(dāng)預(yù)熱僅剩3s時(shí)，選擇使用高溫火柴材料，因?yàn)橹挥懈邷鼗鸩癫拍軌虮Ｕ弦苯鸬姆磻?yīng)能力。另外，拆模的時(shí)間大概為3.5min左右，所以在采用氣割方式將模帽口進(jìn)行切割，并且在切割完成后采用砂輪打磨的方式磨平。

澆鑄。在澆鑄的過(guò)程中，必須提前做好準(zhǔn)備工作，這樣預(yù)熱結(jié)束后，將砂芯放在砂模最中心的位置，促使將坩堝以最快的速度放到模具上?；蛘咴诟邷鼗鸩顸c(diǎn)燃后，將高溫火柴插入鋼軌焊接焊料的中心，大約在25mm左右。其中，預(yù)熱的兩種材料點(diǎn)燃的時(shí)間不能超出30s。因此，當(dāng)廢渣在停止流動(dòng)的過(guò)程中，需要在5min后將廢渣全部移走。

推瘤。首先將模具夾逐一拆除，將鋼軌面以及軌頭兩個(gè)方面的側(cè)面所存在的金屬物徹底清理。其次，根據(jù)時(shí)間計(jì)時(shí)開(kāi)始，6.5min后將鋼軌焊接焊頭推瘤。另外，推瘤后將底板進(jìn)行拆除，將冒口柱正處于溫?zé)釥顟B(tài)的同時(shí)，再將其徹底折彎，并且等到冷卻后將冒口柱徹底除掉。

2 施工現(xiàn)場(chǎng)的移動(dòng)式閃光焊

施工現(xiàn)場(chǎng)使用廣泛的還有移動(dòng)閃光焊。其中的原理主要采用電流，通過(guò)電流將鋼軌焊接所產(chǎn)生的熱量對(duì)局部端面全部溶化，熔化后利用頂端完成鋼軌焊接。除此之外，由于鋼軌焊接工件內(nèi)部存在熱源，所以將其中的熱量全部集中，才能夠促使其加熱時(shí)間比較短，使得鋼軌焊接可以完全不需要金屬填充，則冶金在制造的過(guò)程中十分簡(jiǎn)單，因?yàn)橐苯馃嵊绊憛^(qū)非常小，所以鋼軌焊接接頭的質(zhì)量更好。其中施工工藝包括以下幾個(gè)方面。

2.1 焊前準(zhǔn)備

在鋼軌焊接單元前，必須先安裝支點(diǎn)滾筒進(jìn)行使用，并且將鋼軌焊接的焊長(zhǎng)全部擺正，再將焊機(jī)正對(duì)準(zhǔn)位置，提前做好鋼軌焊接的全部準(zhǔn)備工作。因此，當(dāng)鋼軌焊接在接頭的同時(shí)，接頭兩端的范圍在700mm內(nèi)，應(yīng)全部打磨去除鋼軌表面的氧化層，使其導(dǎo)電良好。另外，可以通過(guò)夾緊鋼夾的動(dòng)作對(duì)兩端的鋼軌焊接接頭進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，其中也可以調(diào)整垂向尖峰以及其他的工作邊，只有這樣才能夠夾緊在鋼軌線軸的中心。

2.2 自動(dòng)焊接

自動(dòng)焊接在整體實(shí)施過(guò)程中主要分為四個(gè)階段，一是閃平，二是預(yù)熱，三是閃光以及燒化，四是頂鍛等階段，與此同時(shí)，必須由控制柜能夠指揮的鋼軌焊接程序全部自動(dòng)完成。

2.3 焊瘤推凸

在鋼軌焊接完成最后的幾秒，將焊機(jī)推凸裝置的自動(dòng)化程序，將鋼軌焊接周圍以及周邊的焊瘤全部推平。通過(guò)這種閃光焊的方式，使其通過(guò)頂鍛的施壓過(guò)程致使焊接接頭呈現(xiàn)鍛造組織特征，只有這樣才能夠?qū)㈨敹嗽谑旱耐瑫r(shí)，促使鋼軌焊接接頭體現(xiàn)出鍛造性的組織結(jié)構(gòu)。除此之外，如果高溫接頭的方式無(wú)法促使接頭承擔(dān)其中的壓力，那么就很容易造成不良狀況，造成嚴(yán)重影響，甚至導(dǎo)致鋼軌焊接焊縫無(wú)法正常磨平，最終產(chǎn)生焊接產(chǎn)生的嚴(yán)重缺陷。

2.4 焊后粗磨

采用角磨機(jī)的方式，將鋼軌焊接焊縫的頂面以及工作面進(jìn)行打磨，除此之外，其中也包括軌底角的表面必須全部磨平。

2.5 矯直

根據(jù)矯直機(jī)將鋼軌焊縫全部進(jìn)行矯直，并且采用鋼軌焊縫的相關(guān)要求將軌頂上方以及工作面達(dá)到平滑的滿意程度。與此同時(shí)，當(dāng)使用人工采用打磨機(jī)的同時(shí)，需要將鋼軌焊接的鋼軌踏面以及周邊全部按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)打磨。

2.6 探傷和外觀檢查

鋼軌焊接焊頭在打磨的過(guò)程中，焊頭必須進(jìn)行探傷，并且還要將不合格的重焊全部鋸掉，只有這樣才可以有效保障焊頭能夠達(dá)到合格率的100%。除此之外，在鋼軌焊接的外部進(jìn)行檢查時(shí)，必須選擇使用1m的直尺，這樣可以將踏面、工作邊以及軌底進(jìn)行全面檢查。另外，根據(jù)平直的相關(guān)要求進(jìn)行有效制定，并且將不符合相關(guān)要求的焊縫切除重焊。

3 氣壓焊

氣壓焊需要氧氣和乙炔混合后點(diǎn)燃加熱軌縫外，其余的過(guò)程中與電阻焊的類型完全相同。但由于氣壓焊受人的因素影響大，且不可控因素多，目前使用較少。氣壓焊主要的焊接工藝分為幾個(gè)方面。

3.1 焊前鋼軌端面打磨

當(dāng)焊接在鋼軌端面打磨的同時(shí)，需要采用機(jī)器化的打磨方式，然后再采用人工采用矬刀的方式，將機(jī)器無(wú)法打磨的地方進(jìn)行精細(xì)打磨，并用四氯化碳把斷面清洗干凈。

3.2 對(duì)軌和夾軌

串軌。串軌主要根據(jù)鋼軌的大概位置進(jìn)行，其中采用鋼軌支撐架的方式進(jìn)行支撐，然后再采用串軌鋼軌的方式將兩者之間的距離調(diào)整到合適的位置，最重要的是根據(jù)焊軌的位置相應(yīng)調(diào)整。另外，在串軌的過(guò)程中，必須時(shí)刻注意鋼軌出現(xiàn)碰撞的情況，但同時(shí)如有出現(xiàn)碰撞，就需要全部打磨矬修。

對(duì)軌。對(duì)軌焊接的主要工作是將鋼軌焊接出現(xiàn)的裂縫全部調(diào)平和調(diào)整。另外，根據(jù)焊縫之間的距離將兩端全部調(diào)查，其中將距離焊接端面20m以內(nèi)前后進(jìn)行調(diào)直與調(diào)平。

調(diào)整軌縫。當(dāng)鋼軌軌縫進(jìn)行調(diào)整的過(guò)程中，需要將壓接機(jī)放在鋼軌上，并且將其中的鋼軌縫調(diào)整為8～15mm。另外，在軌縫調(diào)整完成之后，將壓接機(jī)直接轉(zhuǎn)移到焊縫處，并且將其進(jìn)行有效固定，但是焊縫內(nèi)側(cè)中心不能超出230～250mm。

安裝加熱器。在壓接機(jī)完全固定后，立即安裝加熱器，并且根據(jù)其中的要求調(diào)整鋼軌與平面之間存在的距離，另外，再將火孔以及鋼軌平面作為垂直狀，這樣方便通氣和安裝水管路。

點(diǎn)火焊接。當(dāng)端面處理完成后，開(kāi)始點(diǎn)火焊接。在焊接加熱的同時(shí)必須嚴(yán)格檢查運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備的工作情況。查看其是否正常運(yùn)行。另外，當(dāng)相關(guān)操作人員路過(guò)的同時(shí)，需特別注意不能踩踏氣管，這樣可以避免加熱器出現(xiàn)斷火等危險(xiǎn)的發(fā)生。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，鋼軌焊接中無(wú)縫線路可以將鋼軌焊接的使用壽命延長(zhǎng)，也能夠保障列車正常運(yùn)行，通過(guò)鋼軌焊接的方式為列車的安全帶來(lái)更多好處。除此之外，無(wú)縫線路已經(jīng)將自身存在的問(wèn)題全部處理完畢，所以只有不斷使用鋼軌焊接無(wú)線路線，才能夠保障列車的順利運(yùn)行以及鋼軌焊接在我國(guó)的穩(wěn)定發(fā)展。