UN-150ZB 移动闪光焊机焊接施工技术

李 峰

(中铁六局集团 铺架分公司，河北 石家庄 050000)

1 工程概况

白云鄂博站包头端既有包白正线5．84 km 两组反向曲线取直改造，新建包满(白云鄂博至巴音花)段铁路工程全长84．881 km，正线铺轨91．120 km，新建车站6 个，预备车站一座，全线土石方865 万m3，特大桥2 座，大桥7 座，中桥7 座，涵洞142 座，预应力简支T 型梁113 孔，混凝土用量97 339 m3。

正线一次性铺设跨区间无缝线路，在焊轨厂把25 m 的工具轨焊接连成500 m 单元轨拉至线路地点，然后换铺成无缝线路。工具轨采用标准轨，型号为60 kg/m，长度25 m。新建正线及改建既有包白线地段焊接用钢轨采用60 kg/m 无螺栓孔100 m 长定尺新钢轨，缓冲区钢轨采用60 kg/m 长度为12．5 m 的标准新钢轨，曲线地段采用全长淬火新轨。使用UN-150ZB 移动焊机，该设备运转性能良好，为顺利完成线路焊接任务起到了重要作用。

2 UN-150ZB 移动焊轨机简介及技术参数

UN-150ZB 移动焊轨机的外形尺寸为1 000 mm×790 mm×1 895 mm，整机质量为3．1 t。焊轨机主要包括发动机、冷水机、机头、液压系统、电气系统、安全装置等。技术参数如下:焊接方式:脉动闪光焊。工件定位方式:轨顶面对齐，中心线对中。推瘤方式为保压、非保压。吊机外伸长度:3．65 m。钢轨材质要求:普通材质:700 ～900 N/mm2;特殊耐磨材质:900 ～1 000 N/mm2;高耐磨材质:1 100 ～1 300 N/mm2;钢轨规格:43 kg/m。脉动闪光焊生产效率为8 个接头/d;系统额定压力:15 MPa。额定顶锻力:675 kN。夹持力:175 kN。环境温度:-10 ～50 ℃。最大焊接面积:10 000 mm2。符合欧洲Mo．2 排放标准。

3 焊轨工艺

3．1 焊前检查

3．1．1 母材检查

(1)检查钢轨型号、牌号、产地、炉灌号。应依照钢轨订货技术条件对待焊钢轨进行检查，不合格的钢轨不允许焊接。逐根检查钢轨表面质量:检验钢轨外观有无硬弯、扭曲、裂纹、折叠、划痕、压痕、碰伤等缺陷。

(2)钢轨的型式尺寸检查和平直度检查。应使用量具及样板，逐根检查钢轨型式尺寸，包括钢轨高度、轨头宽度、轨底宽度、断面不对称端面斜度(垂直、水平方向)。

(3)表面质量检查。钢轨表面不应有裂纹。在热状态下形成的钢轨纵向导位板刮伤，磨痕，热刮伤，纵向线纹，折叠，氧化皮压入，扎痕等的最大允许深度。钢轨10 m 长范围内表面缺陷不得多于3 处，每10 m 可磨1 处，修磨后钢轨的尺寸和平直度应符合要求。

3．1．2 除锈

除锈是用角磨机和手砂轮对焊钢轨端面距离670 mm 范围内轨腰两侧表面及端面除锈，使其露出80%以上的金属光泽。轨头部位的油漆也应打磨去除不能超出平直度范围。打磨时沿钢轨纵向打磨，不允许横向打磨，对母材的打磨量不允许超过0．2 mm。如果在此范围有凸出轨腰表面的厂标、生产日期等符号必须同时磨平。

3．1．3 锯轨

钢轨端部如有明显的压痕、碰痕、划伤、不平度大于0．2 mm 和平直度大于0．5 mm 的低接头时需要锯轨。对于无法矫直的钢轨端部弯曲，应将弯曲的钢轨端部锯切掉。锯切后钢轨的端面垂直度应不大于0．8 mm。平直度用1 mm 型尺和塞尺进行检验，端面垂直度用宽度角尺和塞尺进行检验。平直度和端面垂直度必须符合标准。

3．1．4 端磨

如果钢轨的端面垂直度大于0．8 mm(客运专线大于0．6 mm)时应进行端磨作业。

3．2 单元轨焊接

载有焊轨车的平板车应停放在待焊接头后方40 m 处。由线路部门负责将待焊轨头前后各20 m 线路拨正，钢轨不应许出现弯曲、扭斜。待焊轨头前方活动长钢轨下每隔12．5 m 放置一个滚筒，减少钢轨纵向移动阻力。在待焊轨头固定端2 m 和12 m(第3 棵和第20 棵灰枕)上放置木枕进行支垫。并在木枕上放置滚轮以便钢轨可以纵向移动焊接。待焊轨头固定端支垫完成后对焊轨机进行对位，载有焊轨机的平板车第一个轮对距焊接中心线为3．3 m 左右，焊轨机对位完成后，焊接作业人员应迅速打上平板车支腿或铁鞋，并用手刹进行制动。在待焊轨头下方放置千斤顶(活动端为带滚轮)，通过调整垫片和千斤顶调整钢轨的上拱量。上拱量控制在1．5 ～2 mm(经验值)间。上拱量用1 m 型尺和塞尺进行检验。通过斜铁进行调整钢轨工作边拱量，当v ＜200 km/h 时拱量控制在±0．5 ～0．8 mm(经验值)间。当v ＞200 km/h 时外拱量控制在0．5 ～0．8 mm(经验值)间，不允许有内拱量。用1 m 型尺和塞尺进行检验。在各项检查工作完成后用焊机夹持待焊轨头后再次进行检验，检验合格后进行焊接作业。根据轨温变化情况和焊接时的轨温确定保压时间，待焊接接头温度下降至400 ℃后方可撤销压力。

3．3 钢轨焊接

气温低于10 ℃时不宜进行工地焊接。刮风、下雨天气焊接时，应采取防风、防雨措施。中雨、大雨和风力大于4 级时不应进行焊接作业。气温低于10 ℃时，焊前应用火焰预热轨端500 mm 长度范围，预热温度应均匀。钢轨表面预热升温为35 ～50 ℃，焊后应采取保温措施。钢轨进入焊机后，在对头过程中，应注意必须以工作面为基准，轨头工作面错位偏差不应大于0．2 mm，轨底边缘错边偏差不应大于1 mm。焊机电极表面应平整、光洁、无油、水、铁渣等污染物，不应将焊渣不应划伤母材。承受拉力的焊缝，保压轨温应降至400 ℃以下，左右股单元轨节接头相错量不宜超过100 mm。焊缝区域冷却到400 ℃以下时，焊轨作业车方可通过钢轨焊头。放行列车时，焊缝温度应低于300 ℃。每焊接一个接头，焊接作业人员应清扫焊机、检查接头表面质量、推凸余量、接头错边量、有无电极灼伤、焊接记录曲线、完成接头标识、填写焊接记录。接头标识应与钢轨标记、焊接记录或报表对应。标识应在焊接接头前方3 ～5 m 处的轨腰部位，标识符号应清晰端正。接头表面应无裂纹，推凸过程中没有损伤钢轨母材，推凸余量:轨头应不大于1 mm、轨腰应不大于2 mm、轨底应不大于1 mm。

3．4 错边量检查

在未经打磨处理的情况下检查接头错边量:接头顶面错边量不大于0．5 mm，轨头侧面工作边错边量不大于0．5 mm，轨脚边缘水平方向错边量不大于2 mm。接头错边量超标的接头不应使用打磨方法纠正，应切掉重新焊接。

3．5 粗磨

焊头粗磨作业之前应先测量推瘤余量。根据推瘤余量对接头区域轨非工作面、轨颚、轨底角上表面进行打磨。由于钢轨外形尺寸偏差造成的焊接接头不平顺，可用圆顺打磨方法进行修整。焊头打磨应在焊缝温度低于200 ℃时进行，打磨过程中应保持轨头的外形轮廓，轨底上角、下角应打磨圆顺。粗磨作业完成，要求接头轨底面、非工作面的打磨余量为0 ～+0．5 mm。轨底应进行打磨，轨底角上表面焊缝两侧各150 mm 范围内及距两侧轨底角边缘各35 mm 范围内应进行打磨平整，不得打亏。打磨时进给量适当，不得将表面打亏，不得出现发黑和发蓝现象。不得横向打磨，打磨时砂轮片不得跳动，打磨表面须光整、平顺。

3．6 精磨

应使用精磨机或仿型打磨机对焊接接头的轨顶面及轨头侧面工作边进行精磨。精磨前焊接接头应经过矫直，推凸合格，接头错边量不超标。精磨时焊缝温度应低于50 ℃。精磨后应保持轨头轮廓形状，不应使焊接接头或钢轨产生机械损伤或热损伤。精磨长度不应超过焊缝中心线两侧各450 mm 限度。精磨后接头平直度应满足;以焊缝为中心1 m 范围内，钢轨顶面平直度。

3．7 焊头正火

正火时，正火温度的测量使用光电测温仪或红外测温仪。在钢轨下方支垫枕木保证加热器正常工作。(锁定焊接不需要)。将火焰加热器、流量控制箱、乙炔过滤器、乙炔瓶、氧气瓶和冷却水泵用胶管连接。检查氧气、乙炔各连接处有无泄漏，是否满足生产需要。将正火机架放置在钢轨上，将火焰加热器放置在正火机架的圆柱形导杠上。调整加热器与钢轨表面间隙，使得上下左右间隙均匀，对称之后固定在钢轨上。启动冷却水泵，确认冷却水正常循环。调节加热器的位置，使焊接接头处于加热器摆动中心，摆动幅度不小于75 mm。调节乙炔瓶输出压力为0．12 MPa，调节氧气瓶输出压力为0．6 MPa，通过控制箱快速开关阀调节乙炔流量为4．2 m3/h，氧气流量为3．7 m3/h。确认冷却水循环后将氧气流量下调并爆鸣点火，点火之后氧气流量恢复规定格数，摇火摆动频率控制在60 次/s 左右。加热时观察加热温度并用测温仪检测，达到正火温度应同时关闭控制箱快速开关阀，但乙炔比氧气先关数秒。将加热器和正火架取下，关闭冷却水泵。解除各气体连接管路，放出水管内的冷却水，将各管路整理放置至指定位置。

3．8 接头检验

接头检验包括探伤检查和焊接区域外观检查两方面。接头外观检查质量要求:接头区域应纵向打磨平顺，不得有低接头;接头区域1 m 范围内工作面、轨顶面的平直度为0 ～+0．3 mm/m，钢轨内侧工作边的平直度为-0．3 ～+0．3 mm/m(时速小于200 km/h)，轨头及轨底角上表面1 m 范围应平顺。焊缝两侧100 mm 范围内不得有明显压痕、碰痕、划伤等缺陷，焊接接头表面不得有电击伤。

3．9 缺陷接头的处理

如果发现焊接接头存在表面烧伤、严重错位、推瘤推亏、裂纹等缺陷，判为不合格焊接接头，并作出记录，焊接失败之后，经过处理可以重焊，但是必须保证焊接接头冷却至常温，方可再次焊接，重焊接次数不得超过2 次。如果需要切除焊接接头，应将该焊缝居中，两边各锯切50 mm 以上，并对钢轨端部重新进行处理，确保端面垂直度符合工艺要求。

4 质量保证措施

焊接缺陷有焊接表面缺陷和接头内部缺陷两种，接头表面缺陷是指在焊接接头外形精整后，在焊接接头及其附近钢轨表面存在凸凹不平，局部亏损或凹坑，表面裂纹、表面划伤、电极灼伤、电极原始伤损等等。防止表面缺陷措施有在粗磨和精磨的过程严格按照作业标准进行打磨，打磨顺序和方法得当。

表面裂纹是严重的焊接缺陷，锁定焊接长出现表面能裂纹，控制表面裂纹要从焊接时控制，保证钢轨焊接时处于自由状态。电极灼伤发生在钢轨和点击接触的部位，在焊接前除锈和打磨要干净，表面有锈斑和油污是产生电极灼伤的主要原因。

焊接接头内部缺陷主要有灰斑、未焊合和过烧，控制内部缺陷方法有:①降低钢轨中硅锰元素偏析的程度;②焊机反馈信息应具有灵活快速反应的能力。以保证闪光稳定;③通过工艺手段，保证闪光后期钢轨端面形成均匀厚度的液态金属层，顶锻充分且变形集中于接口处，可采用大能率短时间加热、自由顶锻的工艺参数;④焊接过程出现打滑是产生灰斑主要原因，可以通过调整电极避免打滑的出现。

5 结语

中铁六局铺架分公司承接包西线焊轨任务，在两个半月的时间内，焊接接头216 个，其中锁定焊接110 个，单元焊接106 个，质量经检验达到了国家铁道行业标准，而且焊接速度走在了国内焊接行业的前列。确保了包西线的顺利竣工。