試論鋼軌焊接接頭外觀質量控制

霍思睿

（中國鐵路呼和浩特局集團有限公司呼和焊軌段，內蒙古 呼和浩特 010020）

隨著國家投融資體制改革的不斷深入，鐵路建設格局與環境已發生變化，一方面是地方在鐵路建設方面的責任增大，另一方面是社會對鐵路建設提出了新的要求，特別是高速鐵路鋼軌焊縫外觀質量。從整體上來看，我國鐵路發展空間較大，同時具備多種外部條件，如技術能力和管理手段等。因此，及時制定滿足當前焊接工作的技術措施，進一步統一質量控制標準，調動焊接工作人員積極性，從根本上推動鋼軌焊接質量的全面提升。

1 焊接缺陷主要形式

從缺陷類型進行劃分，主要可以分為內部缺陷和外觀缺陷兩種類型。其中，外觀缺陷多指在尚未使用相關儀器設備的前提下，缺陷發生于工件表面結構，常見缺陷類型主要包括魚鱗波高低不平、整體外觀質量過于粗糙、焊縫和母材之間的過渡過于強硬、寬窄發生突變等。當前階段，所有焊接方法中外觀質量控制不達標的手段方法主要是錯邊，且母材被推傷等現象時有發生，該方法現已不提倡應用。而以下缺陷，如末焊合、氣孔、過燒、夾渣、裂紋以及灰斑等均屬于內部缺陷問題。通常情況下，不同的缺陷采用不同的焊接方法，目前，我國鋼軌焊接所采用方式有鋁熱焊、氣壓焊以及閃光焊。其中，閃光焊的應用頻率較高，所控制對象以內部缺陷居多，如鋼軌接縫中的光斑問題等。但是，在綜合對比分析外觀質量和內在質量兩種不同形式后可發現，比較理想的焊接方法是閃光焊。

2 鋼軌焊接外觀缺陷產生原因

鋼軌焊接外觀缺陷的產生，在某種程度上受到來自多方面因素的影響，人為因素、冶金因素以及自然因素的影響均可包括在內。現階段，國內鋼軌焊接特別是位于施工現場的焊接作業，所處自然環境相對惡劣，且受焊接人員自身專業操作限制，對于外觀質量的控制難以達到實際焊接要求。其中，冶金因素的影響主要集中在鋼軌出廠階段，在不同鋼軌上，或多或少存在幾何尺寸方面的偏差，而這種自然生產所造成的偏差現象很難通過人為操作進行改善。且焊接內在缺陷又可細分夾渣、氣孔、末融合、灰斑以及過燒等，在焊接氣孔時，氣泡在熔池中進行凝結時，因無法有效益出而形成相關空穴。該氣體的吸收很有可能源于熔池外界，也有可能生成于冶金焊接過程中。對于氣孔形狀而言，可分為針孔、條蟲狀氣孔以及柱孔，而從氣孔分布角度來看，又可分為鏈孔和密集氣孔。氣孔在具體生成過程中主要影響因素有2種，一種是冶金因素，另一種是工藝因素。工藝因素產生的主要條件為是否存在規范性焊接操作，所填充金屬表面或者母材中是否附著有銹跡或油污等。并且由于在高溫狀態下水分與氣體的轉化相對困難，氣體在高溫金屬中的含油量不斷升高，熔池冷卻速度隨之升高，無多余時間進行氣體的逸出，最終導致焊縫中殘留有大量氣孔。與此同時，在鋁熱焊過程中也容易出現氣孔，在某種程度上冶金因素的形成，受鋼軌凝固界面上所排出的氫、氧、氮、水蒸氣以及一氧化碳的影響。除此之外，熔渣等現象容易發生鋼軌焊接完成之后，并長時間存在與焊縫之中，但相互之間以條狀和點狀進行區分。其產生主要是由于熔池中熔化金屬的凝固速度遠遠超出熔渣的流動速度，當熔化金屬完全凝固時，熔渣未能在第一時間與熔池相互分離。它主要存于焊縫之間和焊縫與母材之間.其主要是由于鋼軌斷面有油污或者灰塵造成的。

3 鋼軌焊接接頭外觀質量控制分析

3．1 做好焊接前的準備工作

鋼軌焊接前要對鋼軌母材外觀檢查，表面缺陷檢測、除銹等工序，然后方可進行焊接焊頭的最高熔點溫度超過1000攝氏度為確保鋼軌焊接接頭質量焊接好的鋼軌接頭要進行熱處理，目前，國內鋼軌焊接生產線已經采用這項設備及工藝技術焊接好的鋼軌還要經過多項工序。其中，焊接接頭軌頂行車面，導向面的平直度要控制在0～0.2mm，拿我們的頭發絲做個對比，一根頭發直徑大約是0.07mm也就是誤差相當于2根頭發絲落錘試驗是對焊接質量檢測的重要一環焊接接頭能夠承受1噸重的鐵錘從5.2m的高度自由落體落下時的沖擊錘擊后的焊頭不裂不斷驗收合格的焊接鋼軌我們還要為它發放 身份證 記錄著鋼軌材質、出廠日期生產編號、作業人員等信息確保每根鋼軌都可進行質量追蹤。

3．2 預留適中焊縫

對軌時焊縫寬度要求在25±2mm之間，端頭面要平整與縱向垂直，保證熔化的鋼水澆筑時填滿整個空隙。因此，首先要保證鋸軌機的技術狀態、操作人員操作規范，減少端面誤差（允許誤差0.8mm）；其次，必須計算好溫度變化對鋼軌伸縮的影響，保證預留焊縫大小適中，以防止軌縫超出范圍后預熱達不到預期效果。

3．3 適當打磨焊接接頭表面

在對鋼軌焊接接頭表面進行打磨時，應確保位于焊接接頭位置的焊接材料，不得超過鋼軌表面高度的0.8mm。對鋼軌焊接接頭進行有效打磨，保證焊接接頭的輪廓半徑與鋼軌頭半徑處于同一標準，并且保持其與鋼軌內側和外側的齊平狀態。當焊接接頭溫度完全適應當前環境溫度時，應對其外觀進行精心打磨，具體打磨過程中需注意的是應精準測量專用電子鋼軌焊縫平直尺，以測量所得數據為標準對鋼軌焊接接頭進行打磨，直至與相關標準達成一致即可。此外，在鋼軌焊接接頭打磨過程中，應盡可能的避免對過大力度的使用，防止因鋼軌溫度升高而產生的鋼軌淬火現象。

3．4 焊后質量控制

一方面，焊后熱處理。在對鋼軌鋁進行熱焊接過程中，由焊接熱所造成的影響不可避免，通常鋼軌鋁熱焊接縫多為鑄造組織，材料在未經熱處理之前的承壓能力相對較小，缺乏高水平的塑性指標，因此，為從根本上確保鋼軌鋁熱焊頭塑性指標的全面提升，避免其發生突發性折斷現象，應在焊接完成后做好相應的熱處理工作。在法國QPCJ工藝具體應用時，由于其結構的特殊性，焊接熱影響區可在一定程度上實現對相關硬件的系統控制，所產生危害影響相對較少，焊接完成后即使在未進行熱處理的情況下，仍可保證其正常使用。另一方面，因在鋼軌接頭焊接完成后，在焊頭位置開展超聲波探傷檢測，提升對其檢測力度，增加儀器探傷檢查和手工外觀檢測等等。認真仔細的總結分析焊接過程中所產生的相關質量性問題，深入探尋導致該質量問題產生的主要原因，對質量改善措施進行及時調整。其中，儀器探傷所檢查內容主要包括以下幾種：以焊縫為中心軌腰4個探測面、軌頭踏面2個探測面、軌底4個探測面、頭側面4個探測面，焊縫中心兩側各200mm范圍。主要是看上次探檢時波形是否有明顯的差異，如有應加強監護或進行加固處理，以防焊縫斷裂，造成行車事故。而手工外觀檢測主要有輪軌作用邊的直順度、焊頭頂面的凸凹度等。在利用電子平尺對鋼軌焊接接頭中焊縫平直度進行檢測時，應注意以下內容，一是必須將鋼軌置于檢驗平臺中，并以夾鉗做好相關穩固工作；二是在平直度實際測量過程中，應確保焊接溫度與室溫保持一致。當平直度及焊接接頭表面平度嚴重不達標時，可在條件允許的情況下以角磨機進行修磨。對于即使經過修磨后仍不可達到實際焊縫標準的焊縫結構，需對焊接工序進行重新調整或者對原有焊接接頭進行切鋸后重新焊接。此外，外觀檢驗工位還應對鋼軌焊接接縫的具體打磨情況進行仔細檢查，對打磨的深度及長度進行嚴格控制，對所有經過打磨或者發藍的部位進行拋光，對斬腰以及軌頭下顎處焊瘤余量進行全面檢查。

4 結語

綜上所述，在鐵路運貨量和運客量不斷提升的今天，鋼軌及其焊接接頭質量成為其運行過程中的基礎保障之一。若要從根本上保證對鋼軌焊接接頭外觀質量的有效控制，需深入各不同崗位、不同工序、不同規程，對各環節操作及執行標準進行嚴格控制，秉持 一個工位問題當場解決 的原則，最大限度的遏制其影響范圍的不斷擴大，形成每個焊接頭均質量最優的無縫線路，確保按期完成施工節點，同時賦予城市軌道交通較強的施工作業能力。