无缝线路钢轨焊接接头病害与防治

曹金东

摘 要：在铁路系统中，无缝钢轨的使用是非常普遍的。无缝钢轨焊接的质量影响着铁路的施工质量，为此要想实现铁路系统的安全运营，就要及时的做好无缝线路钢轨焊接接头的病害与防治。现对无缝线路钢轨的重要性及其焊接技术做了比较详细的分析，并就无缝线路常见的焊接接头病害与防治措施进行了具体阐述，以实现无缝线路钢轨焊接技术的不断提升。

关键词：铁路线路；无缝线路；钢轨焊接；病害；防治

在铁路运输的设备中，铁路线路是行车的基础，这些由无数根钢轨连接起来形成的线路可以分为普通线路和焊接无缝线路。随着我国无缝线路在实践中的不断应用，提高无缝线路的焊接质量就显得愈来愈重要。无缝线路是轨道结构的一个重大变革，它在铁路中的应用能够为铁路所应用，成为高速及重载铁路的最优选择。钢轨焊接可以说是无缝线路应用建设中的关键环节，目前全国采用的焊接方法有接触焊、移动气压焊和铝热焊。

1 无缝铁路焊接的主要方法

1.1 气压焊

钢轨气压焊在铁路线路上的应用，主要表现为铁路线路上焊接无缝线路各类型长钢轨的联合接头上，在气压焊的过程中，可以进行异型钢轨接头、线路上断轨的焊接以及组成“移动式焊轨基地”代替厂焊。传统的气压焊工艺会采用定压或两段加压顶锻焊接的方式来实现焊接任务。现阶段，钢轨的现场焊接可以通过小型移动式钢轨气压焊机来实现，另外 “三段加压”新工艺进行钢轨现场焊接。HG-I工钢轨超长气压焊接机、YJ-660气压焊机、YHJ-W型钢轨气压焊机等焊机是其典型设备。随着我国自动化技术的不断发展，我国的小型气压焊机的机械化及自动化控制水平能够得到不断的提高，还能保证焊接参数的稳定性，最终确保焊接质量的逐步完善。

1.2 铝热焊

铝热焊具有程序简捷的特点，在钢轨铝热的焊接工艺中，进行无缝线路伤损钢轨修复和应力放散，能够实现作业程序的简单，还易于介绍给相关的工作业人员。铝热焊的劳动强度较低，并且能够实现焊头外观的平顺性，在实践中这一焊接技术的运用能够保障焊头的质量无缺陷，还能保证在无缝线路锁定轨温不变的前提下占用封锁时间短、扩大了作业轨温范围、不出现无缝线路应力峰、并能保证原锁定轨温不变的优点。铝热焊的焊接方法能够将普通无缝线路改造为超长无缝线路，这是一种理想的实现高速铁路无缝线路铺设的焊接方法。

1.3 电弧焊及电渣焊

在铁路系统中，无缝焊接技术也是不断发展的。随着焊接技术的发展及更新，一些新的方法也在逐步应用于轨道焊接中来。电弧焊及电渣焊就是近年来的轨道焊接新方法，这一技术的发明及应用极大的提高了无缝轨道焊接技术。一些公司还逐步进行了药芯焊丝及明弧自保护半自动的焊接方法，来实现钢轨焊接及道岔焊接的需要。这种焊接方法在焊接前需要做简单的预热，不需焊剂和保护气体，在焊后也不需要热处理，具有工艺简单的特点，这些技术已经正式应用到线路的铺设中，并取得了比较好的效果，是一种值得推广的方法。电渣焊接法也就是所说的自动溶化焊接，这一焊接技术能够用自动溶化焊接机来实现钢轨母材之间的电渣焊，以达到熔化焊接金属的目的。目前采取这一焊接方法能够有效的缩短焊接时间短，然而其焊接的质量还是要不断进行提高。

2 无缝线路常见的焊接接头病害

2.1 低接头

在进行焊接作业时，要严格进行钢材及钢轨的选择，要注意钢轨断面尺寸大小的具体规定标准，还要对那些没有严格执行焊接工艺的焊接接头的焊缝，以及热影响区的硬度较钢轨母材低的情况。在处理措施中，要坚持具体问题具体分析及实事求是的原则，根据焊接方法的不同来进行改进正火热处理工艺。这种方法能够有效的控制冷却速度，以实现轨头在使用中的强度和韧性的不断提高。

2.2 马鞍形磨耗

焊接接头的焊接质量会造成焊接接头的硬度差异。由于焊接接头焊缝和两边的热影响区范围内的金相组织及晶粒度是不同的，所以这种硬度差异能够提高焊缝区的硬度，如果焊接接头的两侧存在硬度较低的情况，就会导致使用中出现与鞍形磨耗的不平顺情形。对于马鞍形磨耗可通过正火热处理的方法来进行问题的解决，具体可采用正火热处理，及强制冷却的方法，这样就能够使焊接接头的硬度趋于均匀，实现马鞍形磨耗病害的再次产生。

2.3 钢轨焊缝断裂

在铁路的无缝钢轨焊接中，如果采用的焊接工艺出现异常，或焊缝内存在超过标准规定的焊接缺陷，就会造成焊缝的断裂。除此之外，焊机如果出现潮湿或者返潮情形，这就导致气孔、缩孔及加碴等情形的缺陷，为此必须做好应力作用下的焊缝断问题。钢轨的焊缝断裂时，要及时的采取处理措施，已通过严格操作规定，来实现焊接工艺的提高和焊缝内部质量检查工作的开展。

2.4 钢轨接触焊焊机电极接触区域的断裂

钢轨接触焊焊机电极接触区域的断裂，多数是由钢轨焊接的表面发生烧伤所致。对于钢轨接触焊焊机电极接触区域的断裂，要及时的采取措施来进行问题的解决。在进行焊接的时候，要严格按照相关的操作程序来进行操作和检查，这样做的目的是能够防止接触面焊渣或异物，达到及时更换不良电极的目的。

2.5 轨头踏面碎裂掉块

在进行焊接过后，如果正火工艺的选择不能符合适宜需要，由于焊接后正火工艺选择的不当，以及设备的异常和帽形淬硬层的不规则。另外，如果正火的温度过高还会造成马氏体组织的出现，最终使得钢轨碎裂和掉块情形的出现，为了有效控制这一问题，在处理措施的选择上，也要对正火工艺进行严格的检查。通过严格的坚持系统来减少内部缺陷而引起的内缺陷。为此，应严格执行正火工艺，以实现内部缺陷或因杂质造成的内缺陷，最终来实现与加强操作人员的责任心。

2.6 砂轮打磨焊缝易出现质量问题

在运营线路上，如果焊头的轨头踏面的焊缝以及热影响区出现不同的光面，这就说明焊头的硬度存在着差异性。这种差异性还会造成母材各位置不同光面的出现。对于这种情况就需要采取相关处理措施，来实现焊后和线路养护中打磨力度的降低。在操作中还需要注意，为了防止发蓝、马氏体组织和白层疲劳源的出现，可以避免用力，长时间打磨一个位置导致断轨事故发生。

2.7 钢轨的焊接残余应力

在热轧后如果不能实现冷却速度的均匀性，就会造成钢轨母材残余应力的产生。无论是钢轨表面或内部，残余拉应力和压应力应相互平衡。这里所说的钢轨焊接残余应力，主要是指焊接结束后所存留在钢轨内部的任一截面自平衡的内应力。造成钢轨焊接残余应力的主要原因就是焊接热循环过程的不均匀加热和冷却，以及组织转变引起的。残余应力具有一定的分布趋势，而且其分布区域是相似的。残余压力可以实现疲劳强度的提高，还能运用残余拉应力来降低疲劳强度。残余应力影响着钢轨的硬度和耐磨性能。比如在列车通过时车轮与钢轨接触呈压应力状态，而焊头的位置的焊缝纵向则呈压应力。在钢轨焊接残余应力的处理措施中，要处理好钢轨的焊接残余应力与焊接过程中使用的焊接机具、焊接工艺和方法的关系，只有通过严格规范的标准及规程操作，才能实现焊接作业的不断改善，提高相关作业人员的焊接水平，最终实现焊接残余应影响程度的减轻。

3 结束语

总而言之，做好无缝线路钢轨焊接接头病害的分析，能够有效的提高焊接作业的焊接水平，促进焊接水平的不断提高。除此之外，还要加强焊接技术的研究及应用，以实现无缝钢管焊接的焊接质量。

参考文献

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