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浅析客运专线钢轨移动式闪光焊焊接质量控制

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  摘要:钢轨焊接接头是无缝线路的薄弱环节,保证钢轨焊接接头质量对于提高无缝线路的安全性,保证运营效率,具体十分重要的意义,本文从客运专线钢轨移动式闪光焊接的施工角度出发,在焊接、正火、打磨等关键技术环节提出了相应的方法和措施,以做为以后施工的参考和借鉴。
  关键词:钢轨移动式闪光焊质量控制
  Abstract: rail welding joint is the weak link of seamless route, ensure the quality of the welding joint rail to improve the safety of seamless route, ensure operation efficiency, specific very important sense, this paper, from the special passenger line mobile flash of the construction of the rail welding Angle, in welding, normalizing, burnish, key technology link puts forward corresponding methods and measures to serve as a reference for the construction of the future.
  Keywords: rail mobile flash butt welding quality control
  
  
  中图分类号:U213.4文献标识码:A 文章编号:
  1.绪论
   随着国民经济的飞速发展,高速铁路及客运专线在人民的生活中越来越凸显出其不可替代的作用,但近期高铁和客运专线的事故频发,使高铁和客运专的社会信任度下降,因此对于以后的高铁和客运专线运营过程中,保证高铁轨道的质量稳定性具有十分重要的现实意义。高速铁路和客运专线焊接接头,作为无缝线路的薄弱环节,受外界自然环境及行车环境影响明显,极易产生接头病害,引发断轨等行车事故,因此保证其焊接质量对于铁路的运营安全具有十分重要的意义。
  2.闪光焊接原理
   闪光焊也称接触焊,是在电阻对焊的基础上发展起来的。焊接开始时,两个金属工件端面接触,通过端面的接触点导电,接触电阻产生的电阻热加热工件端部,当温度达到一定程度时,工件接触面的金属熔化形成液态金属层,通过外加纵向力挤出液态金属,并使高温金属产生塑性变形,在结合面产生共同晶粒,获得致密的热锻组织形成对接接头。
  3.钢轨移动式闪光焊工艺简述
   主要作业内容包括:焊机就位调整及拆除钢轨扣件、安放滚筒、轨端检查、轨端除锈、钢轨焊接和推凸、接头粗磨、正火、调直、冷却、焊缝精磨、探伤、质量检验。
  4.施工过程中质量控制措施
  4.1钢轨焊前检查
  1.采用样板或游标卡尺检查钢轨端部主要几何尺寸(轨高、轨头宽、轨底宽、断面不对称),应符合钢轨母材技术条件。
   2.采用钢轨平尺和塞尺检查钢轨端部平直度,应符合钢轨母材技术条件。
  
  表4.1钢轨技术条件规定的端部平直度
  
  
  
  浅析客运专线钢轨移动式闪光焊焊接质量控制
  米兰彬
   中国水利水电第十三工程局有限公司 天津300384
  
  摘要:钢轨焊接接头是无缝线路的薄弱环节,保证钢轨焊接接头质量对于提高无缝线路的安全性,保证运营效率,具体十分重要的意义,本文从客运专线钢轨移动式闪光焊接的施工角度出发,在焊接、正火、打磨等关键技术环节提出了相应的方法和措施,以做为以后施工的参考和借鉴。
  关键词:钢轨移动式闪光焊质量控制
  Abstract: rail welding joint is the weak link of seamless route, ensure the quality of the welding joint rail to improve the safety of seamless route, ensure operation efficiency, specific very important sense, this paper, from the special passenger line mobile flash of the construction of the rail welding Angle, in welding, normalizing, burnish, key technology link puts forward corresponding methods and measures to serve as a reference for the construction of the future.
  Keywords: rail mobile flash butt welding quality control
  
  
  中图分类号:U213.4文献标识码:A 文章编号:
  1.绪论
   随着国民经济的飞速发展,高速铁路及客运专线在人民的生活中越来越凸显出其不可替代的作用,但近期高铁和客运专线的事故频发,使高铁和客运专的社会信任度下降,因此对于以后的高铁和客运专线运营过程中,保证高铁轨道的质量稳定性具有十分重要的现实意义。高速铁路和客运专线焊接接头,作为无缝线路的薄弱环节,受外界自然环境及行车环境影响明显,极易产生接头病害,引发断轨等行车事故,因此保证其焊接质量对于铁路的运营安全具有十分重要的意义。
  2.闪光焊接原理
   闪光焊也称接触焊,是在电阻对焊的基础上发展起来的。焊接开始时,两个金属工件端面接触,通过端面的接触点导电,接触电阻产生的电阻热加热工件端部,当温度达到一定程度时,工件接触面的金属熔化形成液态金属层,通过外加纵向力挤出液态金属,并使高温金属产生塑性变形,在结合面产生共同晶粒,获得致密的热锻组织形成对接接头。
  3.钢轨移动式闪光焊工艺简述
   主要作业内容包括:焊机就位调整及拆除钢轨扣件、安放滚筒、轨端检查、轨端除锈、钢轨焊接和推凸、接头粗磨、正火、调直、冷却、焊缝精磨、探伤、质量检验。
  4.施工过程中质量控制措施
  4.1钢轨焊前检查
  1.采用样板或游标卡尺检查钢轨端部主要几何尺寸(轨高、轨头宽、轨底宽、断面不对称),应符合钢轨母材技术条件。
   2.采用钢轨平尺和塞尺检查钢轨端部平直度,应符合钢轨母材技术条件。
  
  表4.1钢轨技术条件规定的端部平直度
  
  
  
   钢轨与焊机电极接触处应无电极灼伤,发生电极灼伤后:应检查电极表面状态、用砂纸打磨电极表面或更换电极,应将接头和灼伤部位切掉重新焊接。
   焊接记录曲线应正常,出现报警后应进行分析,可能影响焊接质量时应切掉重焊。
   按照标识规则对焊接接头进行标识。
   7.焊后应立即填写焊接工序生产记录,记录至少应包含如下信息:钢轨的型号、牌号、交货状态、生产厂、技术标准,焊接参数号、接头标识、钢轨炉号、焊机记录曲线文件名、焊前电压、接头错边量、推凸质量、实际顶锻量、有无电极灼伤、焊工签名。
  4.4粗磨
  应将焊接接头轨头非工作边、距轨脚边缘35mm范围内的上下表面、轨脚边缘处的焊筋打磨平整,对于铺设在无砟轨道上的焊接接头,还应打磨轨底焊筋。

  打磨时应沿钢轨方向纵向打磨,不允许横向打磨;打磨时砂轮不应在钢轨上剧烈跳动,不应冲击钢轨,钢轨打磨表面不应出现打磨灼伤。
  粗磨后的表面应平整、光洁,与母材过渡圆顺,满足探伤扫查的需要;轨脚边缘上下棱角应倒成圆角;轨头非工作面的错边打磨平顺;无砟轨道焊接接头轨底焊筋高度应打磨至0~0.5mm,不应磨亏钢轨底面。
  粗磨后应检查接头表面质量,如果有裂纹、夹渣等缺陷,应切掉接头重新焊接。
  对于推凸余量超标的个别接头,可以采用粗磨方式将焊筋打磨平整,推凸余量连续超标时,应调整或更换推凸刀具;对于拉伸锁定焊接的接头,轨底焊筋可以不打磨。
  4.5正火
  对钢轨焊接接头进行热处理,应在接头不承受力的条件下进行。
  应对钢轨焊接接头进行全断面加热,热处理工艺(包括加热工艺和冷却工艺)应由试验确定,热处理工艺参数应由主管技术人员批准。
  钢轨焊接接头热处理加热的起始温度应低于500 ℃(轨头表面),加热温度850 ℃~950℃,轨头冷却宜采用风冷,喷风前轨头温度应不低于750℃。
  热处理工序生产记录至少应包括:加热起始温度、加热终了温度(轨头及两侧轨脚)、加热方式及参数、喷风前接头温度、喷风压力或流量、喷风持续时间,作业日期、接头标识、作业人员签名。
  焊头表面温度在350℃以上时不应淋水。采用火焰加热时,应采用中性焰或弱碳化焰,应保证加热器火孔与钢轨表面之间的距离均匀一致,无火孔堵塞或火孔过大现象。
  正火使用火焰加热器对焊接接头进行加热时,采用测温仪准确监控加热温度。
  火焰正火操作应按以下步骤进行:
   在钢轨下垫上短枕木头。
   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。
   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,使得间隙均匀、对称之后锁定。
   启动冷却水泵。
   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6Omm。
   调节乙炔流量为4.2m3/h,氧气流量为3.8m3/h。
   将氧气流量下调爆鸣点火,点火之后氧气流量恢复规定格数,摇火摆动频率控制在6O次/min左右。
   达到正火温度应同时关闭控制箱快速开关阀。
   型式试验确定的钢轨正火工艺参数必须严格执行。
  4.6焊缝精磨及矫直
   1.钢轨四向矫直
   焊后矫直应在焊接接头热处理后进行,热态或冷态下矫直均可。焊接接头热态矫直温度应低于400℃,并预留上拱量;冷态矫直温度应低于50℃,矫后1m长度宜有O.3~O.5mm的上拱量。不宜反复多次矫直。
   2.焊缝精打磨
   精磨前,焊接接头及两端1m范围内温度应在50℃以下。精磨的长度不应超过焊缝中心线两侧各450mm范围。
   应使用精磨机或仿形打磨机对焊接接头的轨顶面及轨头侧面工作边进行外形精磨。外形精磨应保持轨头轮廓形状。
   外形精磨不应使焊接接头或钢轨产生任何机械损伤或热损伤。
  4.7探伤
  每个钢轨焊头均应进行超声波探伤检查。探伤时焊接接头的温度不应高于40℃。当焊接接头的温度高于40℃时,可浇水冷却,浇水冷却时的轨头表面温度应低于350℃。
  焊接接头中的缺陷当量大于探伤灵敏度规定值时,应判定焊接接头不合格(判废),即焊接接头中发现如下缺陷时应判废:
   双探头探伤时:轨底角(距轨底角20mm范围)大于等于φ3~6 dB(比中3平底孔反射波低6dB)平底孔当量,其他部位大于等于φ3平底孔当量;
   横波单探头探伤时:轨头和轨腰大于等于φ3长横孔当量;轨底大于等于φ4竖孔当量;轨底角(距轨底角20mm范围)大于等于φ4~6dB(比夺φ4竖孔反射波低6dB)竖孔当量;
   缺陷当量比探伤灵敏度规定的缺陷低3dB,但延伸长度大于6mm。
  经探伤检查不合格者应锯切重焊。
  5.结论
  钢轨焊头质量是关系到客运专线和高速铁路运行安全的大事,加强施工过程中钢轨焊头的质量控制,确保初次施工的焊接接头质量,对于线路运营过程中的使用具有十分重要的意义。焊头质量的控制要从施工中所涉及的各个工序入手,严格控制各类施工参数,加强不合格焊头的管理和控制,确保全部焊头的焊接质量。
  
  注:文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。


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