降低钢轨铝热焊接头轻伤率研究

庞婷婷 吴宏

摘 要：针对铝热焊接出现的伤损问题，提出了校正锯轨机底部框架、焊剂单独放置在干燥的房间、整体封箱、预热钢轨颜色要变成亮黄色、从对轨开始至浇铸结晶完成严禁碰撞、扰动钢轨等降低铝热焊接轻伤率的措施，尽而提高线路设备质量。

关键词：钢轨；铝热焊接；轻伤率

1 存在问题

现场焊接作业中易出现以下问题：

（1）焊头上拱，外观超标，或出现高低接头；

（2）焊头未焊透；

（3）焊头过烧；

（4）焊头裂缝；

（5）焊头出现气孔，夹杂物。

为了保证铁路行车安全，钢轨铝热焊接过程中的焊缝轻伤损率必须达到规定的范围以内。但是每年在线路无缝化、线路应力放散、钢轨调边、重伤钢轨和重伤岔心更换等施工过程中，钢轨焊接轻伤率最高达到9%，甚至存在焊接重傷和焊接失败的现象，给设备留下重大安全隐患[1]。现将对目前存在的问题进行分析，对应的措施进行简要探讨。

2 原因分析

2.1 轨缝过大或偏小

标准焊缝预留为（28+21）mm范围之内。当轨缝过大，钢水不够或轨底铸型“跑铁”等，使熔渣进入型腔，最容易在轨顶产生夹渣，形成轻伤；当轨缝过小，造成预热不均匀，焊缝内的热容量也较小，在没有将钢轨端部完全熔化就已冷却，严重时可能导致未焊合造成焊接失败。

2.2 焊剂受潮

铝热焊剂在使用前如果放置时间过长，吸收了空气中的水分，或者过早打开焊剂包装，在操作时焊剂内带入水分，则在进行铝热反应时，在高温下由于焊剂中的水分分解产生气体，被带入焊缝产生气孔形成轻伤。

2.3 封箱不标准

在封箱过程中，存在封箱砂越多越安全的错误观念，过多的封箱砂将影响砂模的透气性，导致潮气排不出而造成焊缝内部出现小气孔形成轻伤；还要防止封箱时砂粒进入焊缝中，引起焊接后的焊缝内存在不规则体积的夹渣形成轻伤。封箱的关键是第一遍，一定要将封箱砂用中指或食指挤紧缝隙处，然后再在外面进行一遍加固。封箱完毕后，要由带班人全面检查确认达到封严封实后，才能进行下一步预热工作。

2.4 预热不到位

预热是铝热焊的“灵魂”，预热时氧气、丙烷气体流量不够稳定、预热枪安装偏斜、火焰没有精调到位、违规使用氧化焰、预热时间不足等问题存在，导致预热的效果在不同程度打了折扣，直接影响焊接质量，严重时可造成焊接断裂[2]。

2.5 焊接过程扰动钢轨

在焊接浇铸过程中，若与其他现场作业同时进行，如改道、复紧扣件、撞轨拉伸引起的钢轨震动，在结晶未完成时钢轨震动对结晶影响较大。直接导致焊缝中最后凝固的钢轨三角区形成长条状孔隙形成轻伤[3]。

3 实施目标及措施

针对上面原因，我们提出的目标及措施如下：

3.1 目标：是钢轨轨头、轨底垂直度相错量在1mm以内

实施措施：为解决轨缝过大或偏小问题，在锯轨机使用一段后，要及时校正锯轨机底部框架，应有专人负责对锯轨机每天进行保养，防止各部件螺栓松动，引起锯轨偏斜。

3.2 目标：不能使焊剂内部受潮

实施措施：为解决焊剂受潮问题，焊剂单独放置在干燥的房间内，离房间墙面20cm以上，焊剂下面设置防潮木板隔离；当天用当天取；使用不能过早打开包装，尤其是夏天天气不良，遇降雨停止铝热焊作业。

3.3 目标：轨头上部密贴；使其与轨底基本平齐；底板和砂模对中

实施措施：解决封箱问题，首先对轨头、轨底处缝隙用封箱砂塞紧压实，然后整体封箱，严禁封箱砂进入箱内，关键在第一遍，一定要用捣实棒将所有缝隙捣紧捣实，然后再在外面进行一遍加固，封箱过程中两人要互换位置、互相检查，预热前焊修负责人再次检查确认达标后，方可开始预热。

3.4 目标：预热钢轨颜色要变成亮黄色

实施措施：做到预热规范，科学严谨。预热火焰调节：先微开氧气阀门，后打开丙烷阀门，点火后逐渐交替开大两个阀门，直到氧气阀门完全打开为止，再通过调节燃气阀门来控制火焰大小，使蓝色火焰的长度保持在15—20mm，为中性火焰。气体压力与预热时间：在预热过程中，应该密切关注轨头受热颜色变化过程，轨头预热完成的温度为：950℃～1000℃，其颜色为亮黄色；氧气压力4.5 Bar，丙烷压力1.2Bar，预热时间3.54.5分钟。

3.5 目标：从对轨开始至浇铸结晶完成严禁碰撞、扰动钢轨

实施措施：为解决焊接过程扰动钢轨，与配合工区做好协调，焊接作业时其它作业必须停止。钢轨焊接时，轨缝两侧需要松开23套扣件，此外焊接钢轨两侧50米范围内必须严格按规定上紧扣件，确保焊接时轨缝间隙不发生移动。

4 结语

通过对主要原因采取的针对性措施，南阳工务段自2016年9月—12月四个月以来，共焊接焊缝140个，焊接焊缝轻伤率仅为2.8%，焊接重伤和焊接失败为0。但还应将以下有效措施进行巩固及标准化：

（1）加强对锯轨机、打磨机等机具的检查，做到每天上道前检查，每周安排一次全面检查；

（2）预热枪支座要安装在上风方向，避免逆风安装导致预热枪火焰灼损胶管，设置预热枪头高度为40mm；

（3）如果砂模与钢轨不密贴，可用挫刀修整或将砂模在钢轨上左右磨擦，直至吻合；

（4）将焊接施工记录作为技术资料长期保管留存。对探伤发现的伤损焊缝信息，到现场进行针对其伤损现象，认真发现，找出在哪个环节出现的漏洞，不断总结经验教训。

参考文献：

[1]陈辉.钢轨铝热焊工艺及焊接接头性能分析[J].电焊机，2008.

[2]张宏伟.铝合金焊接常见缺陷分析[J].铝合金加工技术，2010.

[3]李玮.神朔线换铺钢轨施工工艺[J].铁路标准设计，2005.

作者简介：庞婷婷（1989），女，甘肃静宁人，助教，从事交通运输方面研究；吴宏（1988），男，甘肃静宁人，助工，从事铁道工程施工。