解析钢轨铝热焊焊接工艺及其质量控制

袁宇炜

摘要：本文针对钢轨铝热焊焊接工艺以及质量控制进行分析和阐述。

关键词：钢轨；焊接工艺；质量控制

中图分类号：U213.4文献标识码： A 文章编号：

一、钢轨铝热焊焊接工艺

1、轨道的准备工作

第一，对于准备接受焊接的钢轨的类型、重要以及表面状况都要有充分地了解，要明确地知道铝热焊剂在两侧钢轨上的运用较为适合，并且道床断面要能够足以接受焊接；第二，轨温计需要设置在钢轨背光的一面上，仪测量轨温，并且在余热之前，在准备焊接钢轨两段1m范围内进行加热，达到37°，准备焊接的钢轨端头与最近轨枕之间的距离不得少于100mm，并将待焊轨缝之下的道碴掏至距轨底至少100mm, 方便砂模安装和拆除砂模底板及清除多余焊料; 第三, 焊缝设置好后, 将焊缝两侧各15m范围内的扣件上好, 如果在焊接过程中受极端高温或低温的影响, 可能产生钢轨移动, 则选用液压钢轨拉伸器将钢轨固定后再焊接。

2、钢轨端头的准备

一是检查轨端是否有裂缝损伤, 如有, 则必须切掉再插入不少于12m的短轨; 二是任何采用氧乙炔切割的轨头必须锯掉至少100mm, 钢轨上任何螺栓孔离焊接轨端的距离不得少于100mm, 如轨端有低塌深度大于2mm, 长度大于20mm, 则必须切掉后再进行焊接。轨头断面的垂直公差应小于1mm, 焊缝两侧的钢轨高差小于3.2mm, 则应对齐轨头, 高差在轨底消除, 若钢轨有侧磨, 应对齐钢轨的轨底和轨腰, 在轨头侧磨处放入密封垫条后再进行焊接; 三是为确保获得良好的连接面, 所有的毛刺或飞边都应打磨掉, 从轨端起至少100~150mm 范围内, 任何油漆、铁锈和其它污垢都应用钢丝刷除尽。

3、钢轨端头的对正

在对正钢轨以前，一定要将钢轨的大方向确定下来，若是其中出现低接头，就能够提前将其处理好，对正钢轨端头，在铝热焊接工艺中，这几个步骤是最重要的也是最难的，对正钢轨需要对四个要素进行检查：①设置轨缝；②尖点设定；③水平对正；④不等倾斜调整。

4、砂模的准备

在安装之前，要在焊缝处钢轨的两侧用侧砂模进行摩擦，这样的话，侧模和钢轨之间的间隙的紧密度就会得到一定的保证。同时，通过磨合，侧砂模底部和钢轨底部相等，然后清理掉钢轨端上以砂模上的砂子，只有做完这些工序，侧砂模才能完全吻合钢轨端头。

二、铝热焊中常见缺陷及工艺控制

随着现在无缝线路施工的不断发展，铝热焊接技术工艺也得到了很好的发展，想要达到线路安全和稳定，就需要对焊接质量最好监控。对铝热焊接接头质量能够产生影响的有很多因素，其中最为常见的缺陷以及控制方法就有以下几种：

1、缩孔和疏松

导致这种缺陷的主要因素就是局部温度太高，需要冷却的时间就会完全不一样。这种情况在铝热焊工艺具体表现为以下三种：

①有太长的预热时间或者没有对预热压力进行正确的调节；

②局部温度过高，过热现象就会产生。过热现象主要出现在轨腰以及轨脚的部位；

③没有很好地安装预热枪或者砂模，位置不在正中间，在这种情况下，过热现象就会在一侧出现。

2、气孔

在铝热焊中经常会见到气孔缺陷，在焊缝中凝固过程中所产生和放出的气体就会形成气孔，通常情况下，最容易产生的部位就是轨底以及轨底两侧的斜面。具体表现为以下几点：

①检查焊剂是否受潮。如果出现受潮现象，是绝对不允许继续使用的。

②检查砂模是否受潮。砂模受潮表现为易掉砂掉块、在钢轨上磨合时声音较闷。

③控制封箱泥的使用量。

④注意预热效果。

3、夹渣

因为熔渣进入到焊缝中就会产生夹渣，主要产生的因素有以下几种：

①当坩埚内开始铝热反应的时候，熔渣就会通过坩埚进入到型腔中，这样一来，钢轨表面就会沾有熔渣，在型腔中进入钢水之后，粘附上的这部分熔渣是无法被冲走的，这样的话，夹渣就会有所形成。

②没有完成反应就开始浇注，这样的话，熔渣、氧化皮以及夹杂物就会进入到焊缝中。

③轨缝太大，在进行轨底铸型的时候钢水完全不够用，熔渣在这中清苦下就会进入到型腔中。为了避免夹渣的产生，就要很好地遵守工艺规程，这样一来，在型腔中就会有熔渣，同时，坩埚要有足够大的尺寸，因为在反应的时候，熔渣会有所飞溅，进入型腔。

4、夹砂

因为在焊接过程中，型砂会进入，这种情况下就会出现夹砂。砂模在钢轨上磨合好之后，应该用毛刷或者氧枪清除掉存在于砂模内和钢轨上没用的浮砂。在对砂模进行安装的时候，位置应该在正中间，并且要一次性到位，这样的话，在安装的时候，砂模就不会在钢轨上不同移动，造成磨合下来的砂进入到焊缝中去。预热时应注意钢轨端头的预热颜色, 避免出现预热过度的情况, 将砂型烧熔。

5、未焊合

产生未焊合的主要原因有：

①钢轨预热温度过低: 此情况常出现在轨头和轨底, 如果预热温度过低而铝热钢所放出的热量尚未使轨端熔化, 就会造成未焊合情况。

②预留轨缝太小: 由于预留轨缝过小, 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, 因此形成未焊合情况。

③其它: 例如砂箱、跑铁，使铸型未浇满或夹渣; 扣箱时砂箱对偏等均可以引起未焊合等情况。

6、热裂

钢水浇入铸型后不久就开始凝固, 在凝固后高温区域内形成的断裂称为热裂。铝热焊在浇注后拆箱过早, 特别是气温低的情况下, 焊缝由于受激冷,加大了收缩应力, 也易使轨腰产生热裂, 因此在操作中应避免开箱过早, 当焊缝尚未完全凝固时避免锤击。在连入法或插入法进行超长无缝线路施工中,钢轨存在内应力, 同时在铝热焊接时, 仍然在进行换轨、应力放散等工作, 此时焊头受拉力的作用, 极易使钢轨发生纵向位移, 使已固定的焊缝宽度发生变化, 而将焊头拉裂, 且焊头的热裂有时并不产生裂纹, 仅仅是金属晶粒的晶格撕裂, 在这种情况下, 焊接结束后的超声波探伤根本不能检测出缺陷的存在, 但这种焊头投入使用后, 很快就会引起铝热焊头从焊缝中心垂直断裂, 危害极大, 必须在施工中切实加以防范。

参考文献：

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