煤礦井下窄軌線路的長軌焊接

康俊亮

（陽煤集團三礦運輸部，山西 陽泉 045000）

引言

煤礦井下運輸的線路通常比較復雜，這使得運輸線路存在有大量的鋼軌接縫，接頭部位也因此成為了最為薄弱的部分，其對于煤炭運輸的速度、行車的平穩度以及舒適度等都存在了極為不利的影響。做好煤礦井下窄軌線路的長軌焊接工作，可有效減少鋼軌接頭數量，降低列車在接頭區域的沖擊與振動，使得軌道更加平穩，提高列車的運行速度，同時降低鋼軌故障發生率，延長軌道線路的使用壽命。但是，在進行煤礦井下窄軌線路的長軌焊接時對焊接工藝實際上有著較高的要求，如果焊接質量不達標，那么井下窄軌線路運輸安全性就難以得到有效保障。

礦井鐵道運輸是現代化礦井的主要運輸方式，窄軌鐵道是煤礦運輸的主要組成部分和基礎建筑。但是，在軌道運輸期間，鋼軌接頭則是鐵道最為薄弱的環節，接頭的存在容易使得鋼軌的連續性受到破壞，列車通過接頭時發生沖擊和振動，將會導致行車不穩，因此使得鋼軌和連接零件受到不同程度的損傷，導致軌道和設備的磨損加劇。因此，為了進一步優化煤礦井下窄軌線路運輸質量，我國自20 世紀90 年代開始就嘗試推廣長軌焊接新結構，近些年來，長軌焊接的應用范圍越來越廣泛，各項技藝日趨成熟，其應用頻率不斷提高。本文將結合自身的理解認識對該項技術進行詳細的分析和論述。

1 長軌焊接的可行性

礦井下軌道由于不受太陽的照射，因此相較于地面上的軌道來說相對溫度變化比較小，焊接后基本上不會受到熱脹冷縮的影響，所以針對井下的鋼軌可以采用長軌焊接的方式，該焊接方法的優勢就在于有效增強了鋼軌的連續性和整體性，減少了接頭危害的發生率，車輛掉出軌道的可能性也大幅度減少，礦車運行期間對軌道的沖擊振動次數減少，因此降低了對軌道的破壞，車輛運行過程中產生的噪音大幅度減少，鋼軌、機車車輛的使用壽命顯著提高。水平運輸巷道，使用長軌焊接之后，回饋電阻減少，運行效率大幅度提升，散雜電流減少，運輸安全性得到了大幅度的提升。長軌焊接所具備的多重優勢為其應用的可行性提供了有效保障。

2 長軌焊接的工藝與技術要求

2.1 做好電焊機的選擇

在實施煤礦井下窄軌線路的長軌焊接時，首先需要選擇合適的電焊機，根據窄軌鐵道以及電源情況，所在煤礦所選擇的電焊機為交流弧焊機，該焊機電壓在660 V 左右。

2.2 做好焊條的選擇

焊條是長軌焊接中會使用到的重要原材料之一，當前煤礦使用的輕軌基本上都是普通碳素鋼，該材料最高含碳量（質量分數）不會大于0.6%，含硫量（質量分數）則不會高于0.065%，含磷量（質量分數）不會高于0.085%，為了有效保證軌道接頭焊縫的抗拉、抗彎強度，防止焊接接頭脆硬，在選擇焊條時必須要仔細篩選，最好是選擇含碳、硫、磷等物質低于鋼軌的材料，同時還需要保證焊縫不會出現裂紋，焊縫的磨損量與鋼軌的磨損量最好是保持一致，不宜有較大的差異。此外，在選擇焊條時還應當做好市場調研工作，保證焊條的貨源充足，可以有效滿足焊接需求。當前比較常用的主要有鈦鈣型結422 低碳鋼焊條和45 號中碳鋼506 焊條。

2.3 做好鋼軌接頭調整工作

長軌焊接工作實施之前，為了進一步保證焊接之后的質量，就需要先對鋼軌接頭進行調整，將其調質墊平，保證鋼軌兩邊平順，根據焊縫的要求，做好鋼軌接縫的調整工作。

3 長軌焊接的工藝要求

鋼軌的焊接所涉及的各項工藝實際上比較復雜，如果焊接操作不當，那么鋼軌的焊接質量可能就無法有效保證，因此在焊接工作實施期間，必須要重點關注工藝的應用。焊接時首先要明確可能會對焊接質量產生影響的因素，首先要保證焊接的金屬內溫度分布均勻，如果內溫度分布不均勻，那么鋼軌就可能會因此變形，進而影響焊接質量。其次，在焊接時沿軌縫全長度上施焊的時間各不相同，在焊接期間需要仔細控制好時間。最后，如果需要實施多次焊接，那么焊接時間也會存在有一定的差異。焊接工作一旦開始，就要保證加熱均勻，控制好不同區域的焊接時間差，避免產生大量的馬氏體組織。

在焊接工作實施期間，應當按照以下程序進行各項操作：

1）要做好鋼軌除銹工作。在除銹時，要保證效果達標，可以沿著軌條方式20～30 mm 和鋼軌端面，將鋼軌所有鐵銹、油污以及雜物等都清理掉，以保證除銹質量效果達到目標追求。

2）為了防止焊接工作實施期間焊液頻繁外流，還可以在焊縫下面放置一塊鐵托板，這樣也可以有效保證焊接質量效果。

3）要及時使用夾具將鋼軌接頭固定好。在長軌焊接時，焊縫的間隙既不能過寬也不能過窄，其寬度需要結合焊條實際情況進行科學合理的控制，因此在焊接工作實施期間，就應當先使用夾具對鋼軌接頭予以調整，保證接頭始終處在同一個水平面之上，控制好焊縫的寬度。

4）焊接好軌底。軌底焊接是長軌焊接的重中之重，其焊接質量的好壞直接關系著焊縫的強度，因此在焊接工作實施期間，必須要加強重視。實施焊軌底焊接時，首先要將鐵托板含在接頭端面軌底下方，然后采用多層焊接的方法，逐漸往上堆焊，邊堆焊邊將熔渣吹出熔池，防止夾渣氣孔等情況出現。在焊接工作實施期間要主控將兩端面母材熔化掉，保證焊液與母材完全融為一體了。在軌底焊接完成之后要馬上實施蓋面，蓋面的時候溫度應當符合相關規定的標準要求。

5）做好軌腰焊接。在實施該環節焊接工作時，可以應用立焊方法實施，一次焊接到軌頂位置，為了使得焊縫美觀，需要蓋面時，必須要在溫度還沒有降到200 ℃之前實施，但是需要注意的是蓋面也不宜過高，否則也會對焊接的質量效果產生不良影響。同時對電流的控制也至關重要，電流最好是調到200～300 A。

6）做好軌頂的焊接工作。軌頂焊接也是長軌焊接的一部分，該環節焊接的特點就在于短而且厚，焊接后收液率比較大。當立縫焊接到與軌頂下部交界的位置時就需要停止進一步的焊接，朝著兩側展開，增加焊縫的長度，然后運用多層焊接法反復焊接，在焊接工作實施期間要保證焊縫平整光滑。在軌頂焊接工作實施期間，要注意做好以下方面的工作：即在實施多層焊接之前，必須要將所有的渣子和雜物清除干凈；焊接金屬如果飛濺到鋼軌上也需要及時清除干凈，進而有效保證焊接質量達到標準要求；此外，如果焊接時使用到了錘擊法要注意這一方法雖然可以有效增加焊縫的表面密實度，減少焊接磨修時間，但是最后一層焊縫卻不能太薄，否則也將會對焊縫質量產生影響。

7）要做好焊縫修磨工作。在對焊縫修磨時可以使用手提砂輪或者是板銼進行，修磨之后使得軌頂上下左右的偏差控制在合理范圍內，修磨效果如果不是十分理想，則需要第一時間進行修補，但是修補也需要在預熱之后實施。

8）如果已經開始在一個焊縫施焊，就不能中途停止焊接工作。同時，在接頭焊接完成之后，需要在接頭附近添加枕木撐墊一段時間，并且在8 h 內不允許任何機車通過，以便更加有效地保證焊接質量。

4 長軌焊接的質量要求

在焊接工作完成之后，還需要做好質量檢測工作，保證焊接質量達到標準要求。首先工作人員需要結合《煤礦窄軌鐵道質量標準》文件的規定要求對接頭平整度、水平、方向、前后高低等的要求進行嚴格的檢查，檢查時一旦發現有不符合規定標準要求的地方，需要第一時間返工。同時焊接工作完成之后，要保證焊縫內基本上沒有夾渣、砂眼以及裂紋等現象發生，焊縫魚鱗基本一致，外形美觀。最后，在施焊工作完成之后，還應當保證焊接的地方沒有任何變形、裂紋等異?，F象發生。長軌焊接工作實施期間，為有效保證焊接質量達到標準要求，需要加強對焊接人員的技能培訓，保證他們對于焊接工作實施期間應用的一應技能了如指掌，加強對工作人員的考核，最大限度減少各類意外事故發生率，保證焊接質量達到規定的要求標準。

5 長軌焊接的經濟性分析

在應用長軌焊接之后，其優勢作用體現在多個方面，首先該焊接方法應用之后，車輛運行平穩度提升，運輸效率大幅度增加，采掘用車以及原煤運輸需要得到了有效的滿足。其次，軌道維修量大幅度減少，做好長軌焊接工作之后，軌道故障發生頻率降低，各項設備使用壽命延長，因此維修量大幅度減少，維修費用降低，煤礦企業生產經營成本也因此大幅度下降。以陽煤集團三礦為例，礦井下所有的主要運輸軌道以及地面運輸線路都實施了長軌焊接之后，可節省各種魚尾板4 000 余塊，魚尾螺栓15 000余條，折合人民幣約為24.53 萬元。最后用工人員減少。在過去軌道維修頻率高，每隔一段時間就需要安排專業人員進行維修，維修工作量巨大，因此用工人員數量相對比較高，但是長軌焊接工作做好之后，故障發生頻率降低，發生維修事故的頻率也大幅度降低，用工人員相應減少。

6 結語

煤礦井下窄軌線路的發展雖然對于煤礦運輸有著重要的推動作用，但是如果不積極推行長軌焊接技術，那么運輸質量效果也會受到影響和干擾。結合本文的研究和分析可以發現長軌焊接技術應用于煤礦井下窄軌線路具有一定的可行性，但是要想切實發揮長軌焊接的優勢作用，還需要進一步對焊接工藝予以優化，提高焊接質量標準要求，以保證相應工作的有序實施。