移動焊軌車作業質量控制

晁俊才

（北京鐵路局工務處 北京）

一、概述

隨著我國鐵路運行速度的不斷提高，對于鋼軌焊接質量的要求也越來越高，特別是現場焊接質量要求較嚴。為此，近2年各鐵路局也相繼配備了移動焊軌車，以便更好地確保鋼軌焊接質量。但焊軌車的作業程序比較復雜，運用要求較高，其設備狀態、焊接工藝、作業過程、作業環境等都會影響到焊接質量。結合近2年移動焊軌車的運用情況，提出作業質量控制的關鍵點和技術要求。

二、移動焊軌車作業質量控制關鍵點及技術要求

1.設備管理

良好的設備狀態是保證焊接質量的前提，所以要進一步加強設備管理工作，應從檢修人員、備品配件、日常維護保養、配套設施管理等方面入手，確保設備的技術先進和狀態良好。

（1）建立專業的移動焊軌車檢修隊伍。由于焊軌車為近2年新配屬設備，設備檢修人員對其相關知識掌握較少，對設備的檢修還多依靠制造廠家，這也影響了作業進度和質量。所以，各設備使用單位需要建立一支專業的移動焊軌車檢修隊伍，通過到廠家學習或聘請專家進行講解，結合跟車的實際操作等，盡快熟悉焊軌車的結構、原理和常見問題的修理方法，能夠及時處理遇到的應急問題和故障，以確保設備狀態良好。

（2）加強配件管理，建立移動備件庫。目前焊軌車的備件基本為原隨車備件，類別不齊全，需要時向廠家臨時購買，有時需要從基地取回備件，嚴重影響焊軌車的使用效率和作業質量。

為更好地保證焊軌車運行狀態，不但需儲備必要的備件，還要從符合其作業特點出發，要把備件分類存放，建立機動和固定的備件庫。例如，機動備件要隨車存放，主要包括易損件和常用件，如油管、調整墊片、推凸刀、傳感器等。固定備件庫主要存放較大的部件和需要回到基地進行更換及維修的備件。

（3）加強焊軌車的日常維護保養。根據使用情況，為確保每個焊接接頭的質量，在日常作業中需要重點做好的保養工作是：①在每班工作之前，給頂鍛桿、中心軸和橫桿進行潤滑。②在每次焊接后，及時清理在推瘤裝置、頂鍛桿、導向裝置和焊機框架上的焊接飛濺物。③每焊接3～4個焊頭后，需用鋼絲刷清理電極，以確保電氣良好接觸。④在每班作業中，必須用砂布輕輕打磨電極。⑤每班工作后，應及時清理焊機的鉗口，并涂上一層防飛濺劑。

（4）改進和更新焊接配套設備。目前移動焊軌車的焊接輔助作業項目，如鋼軌打磨、熱處理、測量等，基本為原小型氣壓焊作業方式和設備，效率低、可控性差，人為因素影響較大等，這些都直接影響了焊接質量的穩定性。因此，要根據現場焊接時的需要，對配套設備的作業質量和性能進行綜合分析，把影響焊接質量的設備進行改進或更新，配備自動化程度更高的作業設備和精確的檢測設備，如拉軌器、熱處理設備、精磨機、軌腰除銹機、焊縫對中測量設備，以及電子平直度測量尺等。特別是熱處理設備，要積極引進電感應熱處理設備，以取代原氧氣、乙炔的火焰正火方式，并增加噴風裝置，以提高焊縫的硬度，減少小型氣壓焊接接頭中出現較多的焊縫低塌等問題。

2.焊接工藝參數制定

焊接工藝參數直接關系到焊接質量，所以要嚴格按照標準制定焊接工藝參數。根據移動閃光焊機的特點和試驗情況來看，采用脈動閃光焊接工藝比較符合目前作業需求，其焊接過程分為：閃平、脈動閃光、連續閃光、加速燒化和頂鍛5個階段。焊接參數主要包括電壓、電流和鋼軌位移速度等，需要根據落錘、斷面、靜彎等情況隨時進行檢驗，逐漸摸索各階段參數的設備運行規律，以便制定出最佳的工藝參數。

（1）各階段電壓控制。電壓的控制要根據脈沖閃光焊接工藝的原理及各階段的作用，選擇適當的電壓。需控制內容包括：①閃平階段。由于開始焊接時鋼軌處于冷態，為激發閃光，并有利于加快閃平速度，減少第一階段的時間，使閃光盡早進入穩定閃光階段，因此一般采用較高的電壓。②脈動階段。由于維持時間較長，鋼軌端面與附近區域的溫度增加較快，接觸電阻逐漸減小，端面間過梁爆破增強，為避免后期的燒化速度過快而出現的連續閃光等情況，應在端面不出現快速燒化的情況下需逐步的減小電壓，并在脈動階段分3步逐漸減小階段電壓。③連續閃光和加速燒化階段。初期雖然鋼軌端面的附近區域溫度較高，但端面的絕對溫度并不高，為確保在整個階段不出現短路情況，此時需采用高電壓。該階段后期雖然鋼軌端面溫度已經較高，但隨著燒化速度的增加，將維持連續燒化所需電壓也變為較高電壓。④頂鍛電壓階段。為確保頂鍛所需更多的熱量輸入，需要保持適當的高電壓。

（2）各階段電流控制。由于電流的大小關系焊接過程中熱量的輸入，因此，需要根據不同焊接階段的特點和作用，來制定各階段的電流值。要求是：①在閃平和脈動階段，由于焊接高碳或高強度鋼軌時需要較大的熱量輸入，焊接電流的平均峰值需要控制在適當的高位。②在連續閃光和加速燒化階段，因為前期為避免閃光過于激烈而導致過多熱量流失，所以焊接電流的平均峰值控制一般較低，但后期為把焊縫內的雜質擠出，需要適當的增加電流。③在頂鍛階段，由于需要較大的熱量輸入，焊接電流的平均峰值也達到最高位，然后再降至零點。在整個焊接過程中電流大小要與電壓和位移速度相匹配，以保證電流脈沖的相對穩定，此時要避免較長時間的短路或斷路情況發生，以免焊縫中出現灰斑、夾渣等缺陷。

（3）各階段鋼軌位移速度控制。鋼軌位移速度是指待焊鋼軌兩斷面相向而行的速度，包括前進速度和后退速度，不同的階段需要有相應的位移速度?？刂埔笫牵孩匍W平階段。為保證焊接初期的閃光平穩，前進速度和后退速度均要選擇適中。②脈動階段。為增大熱量的輸入，前進速度要逐步加快，后退速度要選擇適中。③連續閃光階段。為保證連續平穩的閃光，前進速度和后退速度均需要逐步降低。④燒化和頂鍛階段。前進速度需逐漸增大，燒化階段末期應達到2 mm/s，頂鍛階段前進速度應達到最大，一般＞20 mm/s，以保證待焊鋼軌的融合并擠出兩端面的雜質。

在整個焊接過程中鋼軌位移速度要與電壓、電流相匹配，如果前進速度過快會導致短路，過慢則會導致連續燒化。后退速度過快會導致斷路，過慢則會導致短路。這些都會影響到焊接質量。

3.崗位作業卡控制重點

（1）焊前準備。主要包括：①作業前需要采用墊輥子或撥彎等方式，保證待焊鋼軌自由端可以自由移動。②檢查待焊兩根鋼軌距端面1 m范圍內的母材質量，是否有傷損等缺陷。③根據設計要求，對鋼軌實際長度以及曲線影響部位等進行鋸軌，鋸切后端面垂直度＜0.8 mm（高鐵＜0.6 mm）。

（2）除銹作業。主要包括：①對鋼軌端面和軌腰部分進行除銹，范圍是距離軌端750 mm以內，打磨直至露出鋼材本體。②要求軌腰清除氧化層，露出金屬光澤，打磨應均勻，將鋼軌的標記、突起等打磨掉。③若鋼軌打磨后超過24 h，焊接前需重新打磨。

（3）焊接作業。①作業人員焊接前要檢查焊接工藝是否匹配。②焊接過程中及焊接完成后需認真觀察焊接曲線，發現異常情況時應及時處理。③焊后檢查焊接接頭的上拱量，確保上拱量在1.5～3 mm內，錯邊量應滿足表1中規定。④檢查推凸情況。推瘤完成后，焊接接頭的軌頭、軌底和軌底頂面上斜坡的殘余量應≤1 mm，其余部位的殘余量應≤2 mm，焊縫不得有焊渣嵌入或凹坑，母材不得推虧。⑤鋼軌與電極鉗口接觸部位不允許出現任何灼傷。

表1 錯邊量最大允許值

（4）粗磨作業。①粗打磨范圍主要是焊接接頭距軌腳邊緣35 mm范圍內的上下表面、軌腳邊緣和軌底。②粗磨后的表面應平整、光潔，與母材呈過渡圓順，軌腳邊緣上下棱角應倒成圓角。③打磨時應沿鋼軌方向縱向打磨，不允許橫向打磨。④打磨時砂輪不應在鋼軌上劇烈跳動，不應沖擊鋼軌，鋼軌打磨表面不得出現打磨灼傷，不許損傷鋼軌母材，不應將接頭磨虧。⑤粗打磨應在熱處理之前完成。

（5）熱處理作業。①加熱前要檢測焊頭溫度，待焊縫溫度冷卻到500℃以下后方可進行正火作業。②調整加熱器與鋼軌接頭表面的間隙，使間隙均勻與對稱。③應采取噴風方式提高焊接硬度。

（6）精磨作業。①采用仿形磨軌機對鋼軌接頭進行精磨，外形精磨長度不得超過焊縫兩側450 mm的范圍。②打磨部位表面應平整，不得有凸臺或凹坑，各部分圓弧曲面必須與原鋼軌一致，不得有尖角、棱角或凸臺，打磨時需控制好磨削量，不得出現打磨發藍的現象。③在焊縫中心線兩側各100 mm范圍內，表面平面度＜0.2 mm。④精磨作業后的外觀質量要符合標準要求，并應考慮焊接接頭的時效變化，要留出約0.1 mm的富裕量，特別是鋼軌頂面嚴禁出現低接頭情況。

（7）探傷作業。①探傷人員應取得Ⅱ級或以上無損檢測人員技術資格證書。②探傷時焊接接頭溫度應≤40℃。

（8）焊接曲線分析。每個焊接接頭完成后，需要對焊接接頭曲線進行檢查和分析，檢查是否符合工藝要求，相關數據特別是頂鍛留量等是否符合工藝規定。

4.環境影響

由于焊軌車是在現場作業，所以環境狀況對其影響很大。為保證作業的效率和質量，對于不同環境需采用相應的措施，并準備必要的應急設備。

（1）在軌溫0℃以下時禁止焊接，在0～10℃之間時應采用氧氣、乙炔等對軌端0.5 m范圍內進行火焰加熱，并做到預熱均勻，使鋼軌的軌溫表面達到35～50℃后才能焊接，以防止鋼軌溫度過低，或因焊接時的熱量不夠而影響焊接質量。

（2）遇到下雨或刮風等進行焊接作業時，需要采用擋風板、遮雨布等防護措施，嚴禁焊接過程中雨水滴到焊縫上。在遇到中雨或5級風以上天氣情況時，不得進行焊接作業。

三、結語

實踐證明，移動焊軌車的使用對于提高鋼軌焊接質量和工作效率上，已經起到很大的作用，但目前焊軌車還基本用于線下焊接，對于線上連續入焊的作業還需要進一步試驗。由于不同的作業方式對質量控制的要求有所不同，還需要通過不斷的實踐與摸索來把控焊接質量，這也是企業能夠全面推廣移動閃光焊的前提?？傊?，隨著移動焊軌車技術的不斷完善和提高，必定會在我國高速發展的鐵路建設方面，發揮出很好的作用來。