高速鐵路鋼軌焊接技術分析

王川東

（中鐵十六局集團有限公司，北京 100018）

1 焊接技術在高速鐵路鋼軌實踐中的應用價值探討

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

2 基于高速鐵路鋼軌的焊接技術

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

2.1 鋁熱焊接技術

所謂的鋁熱焊接技術，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，且鋼軌經過預熱處理后，將坩堝內融化的鋼水流入砂模中，最終實現鋼軌焊接的一類技術。這種焊接技術應用中具有設備簡單、操作方便等優點，但焊接后的鋼筋性能是否可靠，需要在現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的過程中，若能重視鋁熱焊接技術的應用，則能為鋼軌焊接水平提升提供所需的技術支持。

（1） 縮孔問題及產生原因。基于高速鐵路鋼軌方面澆注作業計劃的實施，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，則會引發孔穴問題，即為縮孔。實踐中導致這類問題發生的原因包括：預熱處理中所花費的時間多，且高溫狀態下的鋼水在冷卻及凝固方面出現了液態收縮現象、鋼軌形成中的局部區域存在著過熱問題、預熱槍使用中的操作不當，未能在高溫鋼水處理中發揮出應有的作用。

（2） 疏松現象。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，則會導致疏松現象的出現，會給鋼軌焊縫質量產生潛在威脅，影響著軌腰及軌底等部位在實踐應用中的工作性能，會使高速鐵路鋼軌應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） 氣孔問題及產生原因?；阡X熱焊接技術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了氣體釋放現象，則會引發氣孔問題。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，都會導致氣孔問題的發生，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，使雜質進砂模；③軌縫過大、砂箱不密貼或產生“跑鐵”現象，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生夾渣；④鎮靜時間不夠，反應未完成就澆注，在型腔內繼續反應生成熔渣，由于凝固快，熔渣來不及浮出就形成夾渣。

2.2 工地現場閃光焊接

工地現場閃光焊接主要是利用全程數控方式，一次焊接合格率可達到97%，不僅施工穩定，施工質量可得到有效保證，目前已經逐漸取代鋁熱焊以及氣壓焊等焊接技術，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生的電阻熱量實現焊接目的，同時利用頂鍛技術取得理想焊接效果。閃光焊技術在具體應用中，因為兩段鋼軌之間通過電流會出現較大電熱能，鋼軌接觸位置在高溫狀態下融化，產生液體金屬過梁，金屬融化后因為鋼軌接觸縫隙出現閃光，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，需要將鋼軌架設在滑動設備上，當前滑動設備包含滾輪式和滾棍式不同形式，滾輪式下部有鋼支撐，摩擦力系數為鋼鐵間摩擦系數，滾棍式主要是將鋼棍放置在枕木，上部摩擦系數為鋼鐵間摩擦系數，下部摩擦系數為鋼鐵與混凝土間摩擦系數，為了最大限度減少焊接時鋼軌與滑動設備間摩擦力， 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一定下擾，在鋼軌精磨時可適當保留0.2 mm預拱度。

3 提升高速鐵路鋼軌焊接技術應用水平的措施

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

（2） 落實好焊接后的檢查工作，加強焊接操作人員綜合素質培養。當高速鐵路鋼軌焊接作業完成后，需要在行業技術規范的指導下，對焊好的接頭進行全面檢查，做好相應的標記工作，為鋼軌焊接技術應用水平提升中提供所需的參考信息，并確保焊頭質量狀況良好性。同時，為了避免人員因素對高速鐵路鋼軌焊接技術應用效果造成不利影響，也需要在獎懲機制、專業培訓活動的配合作用下，實現對鋼軌焊接操作人員素質的科學培養，提高他們綜合素質的同時滿足高速鐵路鋼軌焊接技術應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，且在實踐經驗豐富、專業出身的焊接技術人員的支持下，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應用中的創新意識，加大其應用方面的創新研究力度，給予這類技術應用水平提升中所需的參考依據，從而提高不同類型鋼軌焊接技術的利用效率，為其應用水平逐漸提升打下基礎。

4 結語

綜上所述，在這些不同焊接技術的支持下，可實現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含量。因此，未來在改善高速鐵路鋼軌焊接狀況、優化其焊接方式的過程中，應關注其焊接技術的科學應用，針對性地開展鋼軌焊接作業，提升其焊接技術水平的同時滿足高速鐵路建設事業的可持續發展要求。在此基礎上，才能使高速鐵路鋼軌焊接作業開展更加高效，豐富其焊接方面的實踐經驗，優化鋼軌使用功能。