鋼軌現場焊接接頭缺陷及探傷技術探討

周少凡

摘要：無縫線路的焊接質量被快速發展的高鐵技術所帶動，而如確保鋼軌焊接接頭的質量非常重要。現場焊接的檢測方式是用超聲波探傷進行的，本文從鋼軌現場焊接接頭缺陷形成原因進行分析，提出了缺陷探傷進行了分析和判定方法。

關鍵詞：鋼軌焊接;焊接接頭;缺陷及探傷

在我國進入高鐵時代后，線路需要快速度和比較大的運輸量，所以給維修技術提出了要求。而鋼軌探傷技術具有的靈敏性高，反應快等優勢，已經廣泛應用在線路維修檢測中。在未來的鋼軌現場=焊接中，只有通過正確的分析出傷損形成的原因，才能夠幫助我們判定出傷損的類型。

一、 鋼軌現場焊接接頭缺陷形成原因

鋼軌的現場焊接有兩中，分別是：閃光焊和鋁熱焊其優點和形成機制都有區別。在現場焊接時由于施工工藝、材料、環境等影響會讓焊接出現缺陷。

（一） 閃光焊

閃光焊目前是一種應用率最高的焊接方法，與其他的鋁熱焊相比，接頭強度高，線路端頭率低。而解決閃光焊的缺陷可以有效排除探傷影響并快速發現缺陷，閃光焊在接頭時常出現的缺陷有未焊接、粗晶和裂紋等。

（二） 未焊合

未焊合主要表現在整個斷面平滑，撕裂狀不夠明顯。比如從圖1中我們可以發現在探傷出現缺陷后并沒有及時進行有效處理，使得斷面平滑，正火后其表面的撕裂狀不夠明顯。為焊合的形成原理是：在焊接時由于設備發生故障或參數不正確使得熱量輸入的不夠，或是頂鍛量過多，而使得好的溫度梯度和端面被擠出形成了冷頂鍛狀態，最后讓焊縫沒有結晶。

（三） 粗晶

粗晶如圖所示，從圖2中可以看出由于正火在軌頭部分的加熱時間不夠，B不封的組織比較細密。實踐上粗晶并不能當做是焊接的缺陷，但在探傷中會影響探傷的結果，所以需要對其及時處理，避免誤判情況發生。形成粗晶的原因是加熱器、和人為操作不正確而使得鋼軌中心位置不能達到規定要求。正火的操作不當造成的。現在的焊接正火使用的是火焰正火法。

（四） 鋁熱焊

無縫線路的現場焊接施工中使用鋁熱焊接具有一下優點：快速方便、設備簡單，減少施工成本，過程中接頭的平直度高，施工簡便、施工人員容易操作等。在鋁熱焊接的過程中經常出現的缺陷有：夾渣、縮孔、未熔合等。而最常見的一種缺陷就是夾渣，形成夾渣的原因有五點分別為：

1.封箱時砂膜沒有及時覆蓋模口讓雜物進入砂膜。2.鎮靜時間不足，反應未完成就進行澆筑，讓反應在型腔內繼續從而產生熔渣，以及凝固速度快，熔渣沒有及時浮出就產生了夾渣。3.軌端不夠清潔，有熔渣殘留物。4.熔塞打開過早，焊渣沒有及時和剛水分離。5.預熱過長使得軌端“滴淚”。

二、 缺陷探傷分析和判定

（一） 閃光焊接頭的探傷分析

在對閃光焊接頭的探傷時，使用超聲波可以快速準確地發現缺陷的焊合狀況。由于灰斑和粗晶的缺陷原因形成比較復雜且與成分與原材料的成分差異較大，會對探傷的結果有較大的影響。這種情況需要使用超聲波對差異較大的進行探傷，而成分差異較小就不易發現。

（二） 對未焊合缺陷探傷分析

未焊合的缺陷可以直接從斷口的表面看到，其斷口一般比較平，但是探傷卻不易發現和反映，根據以往的成熟經驗，其傷波主要出現在軌低的1.2.3區域，軌的腰部和頭部不經常出現。在探傷儀器上的顯示為：反射波在焊縫的正中間其波峰細而高，同時焊縫的兩邊也能夠呈現出同樣的波縫，說明此缺陷只顯示了很小的部分，但是卻會形成應力集中，會敏感與溫度的突然降低而產生的鋼軌收縮，給以后的形車造成了安全隱患，對于此種缺陷的接頭可以不再使用。

（三） 對粗晶缺陷的探傷分析

粗晶的探傷也是使用超聲波來檢測鋼軌的焊接接頭的，而在檢查中有時會產生一種缺陷波，但在實際的分析中卻沒有缺陷，這種情況的缺陷波是鋼軌的接頭心部因為熱處理工藝使用不當而產生晶體粗大的組織。這種缺陷波的存在會嚴重影響探索的結果，需要針對此情況對對其原因進行探究，改良熱處理加熱工藝，避免粗晶對探傷結果造成影響。據以往的經驗不同材質的鋼軌會出現的粗晶也有不同。比如U75V軌粗晶的反射回波表現的比較單一，卻近似缺陷波，非常容易造成誤判。

（四） 鋁熱焊接頭探傷分析與判定

鋁熱焊探傷的標準要低于閃光焊的探傷標準，咋探傷時需要根據其氣孔、夾渣等缺陷的分布情況不規律這一特點，使用有針對性的手法。比如如果反應的缺陷是用K2.5探頭，在鋼軌腰側面探測，而探測前后200mm范圍內進行除銹措施，并打磨干凈焊筋邊緣處，最后使用粘性強的耦合劑。在探測過程中根據不同的傷損狀況，對探頭進行S型檢查。在沒有發現損傷時，會出現一端邊緣棱角的反射波，而有缺陷的波會表示為：棱角反射波前出現回波且儀器反應的直線距離和探測端焊筋邊緣的棱角成相互對應關系。

三、結束語

本文分析了鋼軌現場焊接接頭缺陷形成具體原因，并對缺陷探傷進行了分析和判定。分析了閃光焊的缺陷一生機原理，以及分析了傷損的超聲波探傷儀的反射會波，避免了漏判和誤判發生。確保了鋼軌現場焊接的質量。

參考文獻：

[1]鄭齊武. 鋼軌現場焊接接頭缺陷及探傷技術探討[J]. 價值工程， 2016， 35（16）：160-162.

[2]高文會. 鋼軌閃光焊接軌頭焊縫缺陷分析[J]. 中國鐵路， 2010（6）：61-63.

（作者單位：蘇州市軌道交通有限公司運營分公司）