高速鐵路鋼軌焊接技術(shù)分析

王川東

（中鐵十六局集團有限公司，北京 100018）

1 焊接技術(shù)在高速鐵路鋼軌實踐中的應(yīng)用價值探討

在高速鐵路鋼軌實踐中，為了保持焊接技術(shù)良好的應(yīng)用狀況，逐漸實現(xiàn)對這類技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用，則需要了解其應(yīng)用價值。具體表現(xiàn)為：（1） 注重焊接技術(shù)在高速鐵路鋼軌實踐中的應(yīng)用，可滿足鋼軌焊接作業(yè)高效開展要求，不斷優(yōu)化鋼軌在高速鐵路應(yīng)用中的性能；（2） 重視高速鐵路鋼軌實踐中焊接技術(shù)的應(yīng)用，有利于提高鋼軌焊接效率及質(zhì)量，并使其在高速鐵路應(yīng)用中的焊接效果更加顯著；（3） 關(guān)注焊接技術(shù)在高速鐵路鋼軌焊接中的應(yīng)用，也能為鋼軌的潛在應(yīng)用價值提升提供技術(shù)支持，促使其在高速鐵路應(yīng)用中可發(fā)揮出應(yīng)有的作用。

2 基于高速鐵路鋼軌的焊接技術(shù)

在增加高速鐵路鋼軌焊接中的技術(shù)含量、保持其良好焊接狀況的過程中，需要考慮相應(yīng)的焊接技術(shù)使用。在此期間，相關(guān)的焊接技術(shù)包括以下幾個方面。

2.1 鋁熱焊接技術(shù)

所謂的鋁熱焊接技術(shù)，是指在重金屬氧化物及鋁的混合物支持下，將鋁熱劑放入坩堝燃著后進行劇烈放熱，且鋼軌經(jīng)過預(yù)熱處理后，將坩堝內(nèi)融化的鋼水流入砂模中，最終實現(xiàn)鋼軌焊接的一類技術(shù)。這種焊接技術(shù)應(yīng)用中具有設(shè)備簡單、操作方便等優(yōu)點，但焊接后的鋼筋性能是否可靠，需要在現(xiàn)場試驗檢查工作的支持下加以分析。在進行高速鐵路鋼軌焊接作業(yè)的過程中，若能重視鋁熱焊接技術(shù)的應(yīng)用，則能為鋼軌焊接水平提升提供所需的技術(shù)支持。

（1） 縮孔問題及產(chǎn)生原因?；诟咚勹F路鋼軌方面澆注作業(yè)計劃的實施，若外來鋼水在其溫度最高及最后凝固部位處得到高效利用，則會引發(fā)孔穴問題，即為縮孔。實踐中導(dǎo)致這類問題發(fā)生的原因包括：預(yù)熱處理中所花費的時間多，且高溫狀態(tài)下的鋼水在冷卻及凝固方面出現(xiàn)了液態(tài)收縮現(xiàn)象、鋼軌形成中的局部區(qū)域存在著過熱問題、預(yù)熱槍使用中的操作不當(dāng)，未能在高溫鋼水處理中發(fā)揮出應(yīng)有的作用。

（2） 疏松現(xiàn)象。高速鐵路焊接中若局部范圍處存在著不連貫的縮孔，且其分布較為均勻，則會導(dǎo)致疏松現(xiàn)象的出現(xiàn)，會給鋼軌焊縫質(zhì)量產(chǎn)生潛在威脅，影響著軌腰及軌底等部位在實踐應(yīng)用中的工作性能，會使高速鐵路鋼軌應(yīng)用中的焊接效果受到一定的影響，且焊縫組織方面的密實性缺乏保障。

（3） 氣孔問題及產(chǎn)生原因?；阡X熱焊接技術(shù)的高速鐵路鋼軌焊接處理，若其處理中焊縫在凝固方面出現(xiàn)了氣體釋放現(xiàn)象，則會引發(fā)氣孔問題。同時，若焊接操作中的砂模、焊接性能受到了一定的影響，且鋼軌的軌端清潔工作開展不及時等，都會導(dǎo)致氣孔問題的發(fā)生，制約高速鐵路鋼軌焊接水平的提升。

（4） 夾渣：夾渣是鋁熱焊鑄造組織中常見的缺陷之一。夾渣的形成是由于熔渣進入焊縫而造成。①焊縫斷面不清潔，有金屬渣、屑等；②上砂模后未覆蓋型腔口，使雜質(zhì)進砂模；③軌縫過大、砂箱不密貼或產(chǎn)生“跑鐵”現(xiàn)象，鋼水量不夠，使熔渣不能完全排出，進入型腔，最容易在軌頂部位產(chǎn)生夾渣；④鎮(zhèn)靜時間不夠，反應(yīng)未完成就澆注，在型腔內(nèi)繼續(xù)反應(yīng)生成熔渣，由于凝固快，熔渣來不及浮出就形成夾渣。

2.2 工地現(xiàn)場閃光焊接

工地現(xiàn)場閃光焊接主要是利用全程數(shù)控方式，一次焊接合格率可達到97%，不僅施工穩(wěn)定，施工質(zhì)量可得到有效保證，目前已經(jīng)逐漸取代鋁熱焊以及氣壓焊等焊接技術(shù)，成為鋼軌焊接的主要焊接方法。

閃光焊接主要是利用電流所產(chǎn)生的電阻熱量實現(xiàn)焊接目的，同時利用頂鍛技術(shù)取得理想焊接效果。閃光焊技術(shù)在具體應(yīng)用中，因為兩段鋼軌之間通過電流會出現(xiàn)較大電熱能，鋼軌接觸位置在高溫狀態(tài)下融化，產(chǎn)生液體金屬過梁，金屬融化后因為鋼軌接觸縫隙出現(xiàn)閃光，鋼軌再次被加熱，維持鋼軌斷面溫度恒定，釋放鋼軌中碳元素起到氣體保護效果，之后利用頂鍛壓力確保鋼軌焊接面相互擠壓，實現(xiàn)有效融合，排出金屬液體。

閃光焊接無縫鋼軌缺陷處理方面需要注意以下幾個問題：（1） 焊接施工時，需要將鋼軌架設(shè)在滑動設(shè)備上，當(dāng)前滑動設(shè)備包含滾輪式和滾棍式不同形式，滾輪式下部有鋼支撐，摩擦力系數(shù)為鋼鐵間摩擦系數(shù)，滾棍式主要是將鋼棍放置在枕木，上部摩擦系數(shù)為鋼鐵間摩擦系數(shù)，下部摩擦系數(shù)為鋼鐵與混凝土間摩擦系數(shù)，為了最大限度減少焊接時鋼軌與滑動設(shè)備間摩擦力， 盡量選擇滾輪式， 減少滾棍式的使用；（2） 為了有效控制焊接過程中的頂鍛力，可采取鋼軌拔彎法，盡量選擇人工輔助拔直，使焊接質(zhì)量得到保證；（3） 選擇鋼軌拔彎法焊接，雖然焊接接頭與拔彎位置保持一定距離，但是同樣會影響到焊接接頭平直度，在完成焊接后還需要檢查焊接接頭平直度；（4） 閃光焊接更多地應(yīng)用在完成鎖定或者通車線路，新的鋼軌接頭尚未承受車輛荷載，在后期使用過程中可能會出現(xiàn)一定下擾，在鋼軌精磨時可適當(dāng)保留0.2 mm預(yù)拱度。

3 提升高速鐵路鋼軌焊接技術(shù)應(yīng)用水平的措施

（1） 嚴格把控焊接技術(shù)的選擇及應(yīng)用過程。為了使高速鐵路鋼軌焊接技術(shù)的應(yīng)用水平能夠不斷提升，則需要對這類技術(shù)的選擇及應(yīng)用過程進行嚴格把控，有針對性地開展鋼軌焊接技術(shù)應(yīng)用中的控制工作，處理好其中的細節(jié)問題，促使高速鐵路鋼軌焊接中所需的技術(shù)選擇更加合理，充分發(fā)揮其應(yīng)用優(yōu)勢，最終達到鋼軌焊接技術(shù)應(yīng)用水平逐漸提升的目的。同時，應(yīng)對鋼軌焊接技術(shù)應(yīng)用效果加以評估，充分考慮影響其焊接效果的因素，積極開展相應(yīng)的處理工作，使得高速鐵路鋼軌焊接技術(shù)在長期實踐中的應(yīng)用水平不斷提升的目的，并為日后相應(yīng)焊接作業(yè)開展提供有效的技術(shù)支持，確保鋼軌焊接技術(shù)應(yīng)用有效性。

（2） 落實好焊接后的檢查工作，加強焊接操作人員綜合素質(zhì)培養(yǎng)。當(dāng)高速鐵路鋼軌焊接作業(yè)完成后，需要在行業(yè)技術(shù)規(guī)范的指導(dǎo)下，對焊好的接頭進行全面檢查，做好相應(yīng)的標(biāo)記工作，為鋼軌焊接技術(shù)應(yīng)用水平提升中提供所需的參考信息，并確保焊頭質(zhì)量狀況良好性。同時，為了避免人員因素對高速鐵路鋼軌焊接技術(shù)應(yīng)用效果造成不利影響，也需要在獎懲機制、專業(yè)培訓(xùn)活動的配合作用下，實現(xiàn)對鋼軌焊接操作人員素質(zhì)的科學(xué)培養(yǎng)，提高他們綜合素質(zhì)的同時滿足高速鐵路鋼軌焊接技術(shù)應(yīng)用水平提升方面的要求。

（3） 充分考慮鋼軌焊接前期絕緣接頭的絕緣性能是否可靠，且在鋼軌布置圖的指導(dǎo)下，將高速鐵路鋼軌焊接工作落實到位。同時，需要通過對鋼軌焊接接頭功能特性的考慮，在焊接過程中控制好其平直度偏差，且在實踐經(jīng)驗豐富、專業(yè)出身的焊接技術(shù)人員的支持下，深入推進高速鐵路鋼軌焊接計劃，促使其在實踐中的應(yīng)用水平得以提升。除此之外，需要強化高速鐵路鋼軌焊接技術(shù)應(yīng)用中的創(chuàng)新意識，加大其應(yīng)用方面的創(chuàng)新研究力度，給予這類技術(shù)應(yīng)用水平提升中所需的參考依據(jù)，從而提高不同類型鋼軌焊接技術(shù)的利用效率，為其應(yīng)用水平逐漸提升打下基礎(chǔ)。

4 結(jié)語

綜上所述，在這些不同焊接技術(shù)的支持下，可實現(xiàn)對高速鐵路鋼軌的有效焊接，保持其焊接過程中良好的技術(shù)含量。因此，未來在改善高速鐵路鋼軌焊接狀況、優(yōu)化其焊接方式的過程中，應(yīng)關(guān)注其焊接技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用，針對性地開展鋼軌焊接作業(yè)，提升其焊接技術(shù)水平的同時滿足高速鐵路建設(shè)事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展要求。在此基礎(chǔ)上，才能使高速鐵路鋼軌焊接作業(yè)開展更加高效，豐富其焊接方面的實踐經(jīng)驗，優(yōu)化鋼軌使用功能。