無縫線路鋼軌焊接接頭病害與防治

曹金東

摘 要：在鐵路系統中，無縫鋼軌的使用是非常普遍的。無縫鋼軌焊接的質量影響著鐵路的施工質量，為此要想實現鐵路系統的安全運營，就要及時的做好無縫線路鋼軌焊接接頭的病害與防治。現對無縫線路鋼軌的重要性及其焊接技術做了比較詳細的分析，并就無縫線路常見的焊接接頭病害與防治措施進行了具體闡述，以實現無縫線路鋼軌焊接技術的不斷提升。

關鍵詞：鐵路線路；無縫線路；鋼軌焊接；病害；防治

在鐵路運輸的設備中，鐵路線路是行車的基礎，這些由無數根鋼軌連接起來形成的線路可以分為普通線路和焊接無縫線路。隨著我國無縫線路在實踐中的不斷應用，提高無縫線路的焊接質量就顯得愈來愈重要。無縫線路是軌道結構的一個重大變革，它在鐵路中的應用能夠為鐵路所應用，成為高速及重載鐵路的最優選擇。鋼軌焊接可以說是無縫線路應用建設中的關鍵環節，目前全國采用的焊接方法有接觸焊、移動氣壓焊和鋁熱焊。

1 無縫鐵路焊接的主要方法

1.1 氣壓焊

鋼軌氣壓焊在鐵路線路上的應用，主要表現為鐵路線路上焊接無縫線路各類型長鋼軌的聯合接頭上，在氣壓焊的過程中，可以進行異型鋼軌接頭、線路上斷軌的焊接以及組成“移動式焊軌基地”代替廠焊。傳統的氣壓焊工藝會采用定壓或兩段加壓頂鍛焊接的方式來實現焊接任務。現階段，鋼軌的現場焊接可以通過小型移動式鋼軌氣壓焊機來實現，另外 “三段加壓”新工藝進行鋼軌現場焊接。HG-I工鋼軌超長氣壓焊接機、YJ-660氣壓焊機、YHJ-W型鋼軌氣壓焊機等焊機是其典型設備。隨著我國自動化技術的不斷發展，我國的小型氣壓焊機的機械化及自動化控制水平能夠得到不斷的提高，還能保證焊接參數的穩定性，最終確保焊接質量的逐步完善。

1.2 鋁熱焊

鋁熱焊具有程序簡捷的特點，在鋼軌鋁熱的焊接工藝中，進行無縫線路傷損鋼軌修復和應力放散，能夠實現作業程序的簡單，還易于介紹給相關的工作業人員。鋁熱焊的勞動強度較低，并且能夠實現焊頭外觀的平順性，在實踐中這一焊接技術的運用能夠保障焊頭的質量無缺陷，還能保證在無縫線路鎖定軌溫不變的前提下占用封鎖時間短、擴大了作業軌溫范圍、不出現無縫線路應力峰、并能保證原鎖定軌溫不變的優點。鋁熱焊的焊接方法能夠將普通無縫線路改造為超長無縫線路，這是一種理想的實現高速鐵路無縫線路鋪設的焊接方法。

1.3 電弧焊及電渣焊

在鐵路系統中，無縫焊接技術也是不斷發展的。隨著焊接技術的發展及更新，一些新的方法也在逐步應用于軌道焊接中來。電弧焊及電渣焊就是近年來的軌道焊接新方法，這一技術的發明及應用極大的提高了無縫軌道焊接技術。一些公司還逐步進行了藥芯焊絲及明弧自保護半自動的焊接方法，來實現鋼軌焊接及道岔焊接的需要。這種焊接方法在焊接前需要做簡單的預熱，不需焊劑和保護氣體，在焊后也不需要熱處理，具有工藝簡單的特點，這些技術已經正式應用到線路的鋪設中，并取得了比較好的效果，是一種值得推廣的方法。電渣焊接法也就是所說的自動溶化焊接，這一焊接技術能夠用自動溶化焊接機來實現鋼軌母材之間的電渣焊，以達到熔化焊接金屬的目的。目前采取這一焊接方法能夠有效的縮短焊接時間短，然而其焊接的質量還是要不斷進行提高。

2 無縫線路常見的焊接接頭病害

2.1 低接頭

在進行焊接作業時，要嚴格進行鋼材及鋼軌的選擇，要注意鋼軌斷面尺寸大小的具體規定標準，還要對那些沒有嚴格執行焊接工藝的焊接接頭的焊縫，以及熱影響區的硬度較鋼軌母材低的情況。在處理措施中，要堅持具體問題具體分析及實事求是的原則，根據焊接方法的不同來進行改進正火熱處理工藝。這種方法能夠有效的控制冷卻速度，以實現軌頭在使用中的強度和韌性的不斷提高。

2.2 馬鞍形磨耗

焊接接頭的焊接質量會造成焊接接頭的硬度差異。由于焊接接頭焊縫和兩邊的熱影響區范圍內的金相組織及晶粒度是不同的，所以這種硬度差異能夠提高焊縫區的硬度，如果焊接接頭的兩側存在硬度較低的情況，就會導致使用中出現與鞍形磨耗的不平順情形。對于馬鞍形磨耗可通過正火熱處理的方法來進行問題的解決，具體可采用正火熱處理，及強制冷卻的方法，這樣就能夠使焊接接頭的硬度趨于均勻，實現馬鞍形磨耗病害的再次產生。

2.3 鋼軌焊縫斷裂

在鐵路的無縫鋼軌焊接中，如果采用的焊接工藝出現異常，或焊縫內存在超過標準規定的焊接缺陷，就會造成焊縫的斷裂。除此之外，焊機如果出現潮濕或者返潮情形，這就導致氣孔、縮孔及加碴等情形的缺陷，為此必須做好應力作用下的焊縫斷問題。鋼軌的焊縫斷裂時，要及時的采取處理措施，已通過嚴格操作規定，來實現焊接工藝的提高和焊縫內部質量檢查工作的開展。

2.4 鋼軌接觸焊焊機電極接觸區域的斷裂

鋼軌接觸焊焊機電極接觸區域的斷裂，多數是由鋼軌焊接的表面發生燒傷所致。對于鋼軌接觸焊焊機電極接觸區域的斷裂，要及時的采取措施來進行問題的解決。在進行焊接的時候，要嚴格按照相關的操作程序來進行操作和檢查，這樣做的目的是能夠防止接觸面焊渣或異物，達到及時更換不良電極的目的。

2.5 軌頭踏面碎裂掉塊

在進行焊接過后，如果正火工藝的選擇不能符合適宜需要，由于焊接后正火工藝選擇的不當，以及設備的異常和帽形淬硬層的不規則。另外，如果正火的溫度過高還會造成馬氏體組織的出現，最終使得鋼軌碎裂和掉塊情形的出現，為了有效控制這一問題，在處理措施的選擇上，也要對正火工藝進行嚴格的檢查。通過嚴格的堅持系統來減少內部缺陷而引起的內缺陷。為此，應嚴格執行正火工藝，以實現內部缺陷或因雜質造成的內缺陷，最終來實現與加強操作人員的責任心。

2.6 砂輪打磨焊縫易出現質量問題

在運營線路上，如果焊頭的軌頭踏面的焊縫以及熱影響區出現不同的光面，這就說明焊頭的硬度存在著差異性。這種差異性還會造成母材各位置不同光面的出現。對于這種情況就需要采取相關處理措施，來實現焊后和線路養護中打磨力度的降低。在操作中還需要注意，為了防止發藍、馬氏體組織和白層疲勞源的出現，可以避免用力，長時間打磨一個位置導致斷軌事故發生。

2.7 鋼軌的焊接殘余應力

在熱軋后如果不能實現冷卻速度的均勻性，就會造成鋼軌母材殘余應力的產生。無論是鋼軌表面或內部，殘余拉應力和壓應力應相互平衡。這里所說的鋼軌焊接殘余應力，主要是指焊接結束后所存留在鋼軌內部的任一截面自平衡的內應力。造成鋼軌焊接殘余應力的主要原因就是焊接熱循環過程的不均勻加熱和冷卻，以及組織轉變引起的。殘余應力具有一定的分布趨勢，而且其分布區域是相似的。殘余壓力可以實現疲勞強度的提高，還能運用殘余拉應力來降低疲勞強度。殘余應力影響著鋼軌的硬度和耐磨性能。比如在列車通過時車輪與鋼軌接觸呈壓應力狀態，而焊頭的位置的焊縫縱向則呈壓應力。在鋼軌焊接殘余應力的處理措施中，要處理好鋼軌的焊接殘余應力與焊接過程中使用的焊接機具、焊接工藝和方法的關系，只有通過嚴格規范的標準及規程操作，才能實現焊接作業的不斷改善，提高相關作業人員的焊接水平，最終實現焊接殘余應影響程度的減輕。

3 結束語

總而言之，做好無縫線路鋼軌焊接接頭病害的分析，能夠有效的提高焊接作業的焊接水平，促進焊接水平的不斷提高。除此之外，還要加強焊接技術的研究及應用，以實現無縫鋼管焊接的焊接質量。

參考文獻

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