城际铁路现场闪光焊不合格焊头处理技术

1问题的提出

无缝线路是长轨铺设后现场用气压焊、铝热焊或闪光焊将长轨接头焊联形成，其中闪光接触焊具有焊头成功率高、强度与母材接近、质量稳 定等优点，目前在铁路上广泛使用。随着客专和高铁发展，更注重旅客乘 车的舒适性、安全性,提高线路平顺度标准，因此对钢轨焊头外观提出更 髙要求。笔者在参与昌九城际铁路轨道铺设施工时发现,由于施工过程中没把控好或基它一些客观原因,在交验时虽然焊头探伤都合格,但有相当一部份焊头外观不符合设计标准，其中高焊缝(轨顶面平直度偏差 值为+0.8mm/1m及以上的焊缝我们称为高焊缝)占得比率较大。这些高 焊缝如果直接打磨,将伤损母材;锯掉插入短轨费用高且费时;不处理， 外观不符合设计要求，验收通不过，且在运营时列车通过焊头处有起伏下沉感，影响旅客乘车舒适性，长期以往将形成安全隐患。

2产生的原因

针对焊头外观，笔者对昌九城际铁路闪光焊焊头及时展开调查,并将调查结果做分类统计。焊头平直度允许偏差值见图1，焊头外观调查统计见表1。

检查项目名称   设计标准  (1mm/1m)   实测结果   备注   

偏差值(mm/1m)   数量(个）   合格与否   

轨头内侧工作  边平直度   0.2  >=b>=0   b>0   150   不合格   总检查  900个头   

0.2 >=b>=0   719   合格   

b>0.2   31   不合格   

0.8>a>0.2   22   不合格       

轨顶面平直度       0.2>a>0   511   合格   总检查   

0.8>a>0.2   206   不合格   900个头   

a>0.8   161   不合格     

经分析产生焊缝外观不合格的原因主要为以下7点：

（1)预留预拱度值没有设置好，为防止出现低接头，在焊接前对位时

有意加大预留预拱度值，但焊后加大的预留預拱度值没有全部消除，造成高焊缝。

(2)施焊时没有控制好,在焊头温度下降时过早或过迟拆除垫木，造 成高焊缝。

 (3)在焊后调直工序上没有调好。

⑷钢轨焊接时没有对位好造成错牙、错台。

轨端在焊接前就存在硬弯，没有发现造成的。

(5)在钢轨接头5m长范围内没有垫平接头有扭曲现象。

(7)由于工期紧有些焊头只进行粗打磨，还没有进行精磨。

3处理方案和工艺 

3.1处理方案

根据调查数据及原因分析,针对焊缝外观不同的超标值，我们采取 不同处理方法：

轨顶面不平直度

偏差值a>0的焊头，全部二次加热抬高，并重新打磨达标。

偏差值的焊头，用仿形打磨机进行精磨修复。

偏差值a>0.8的焊头(高焊缝),为了避免磨损母材,进行二次加热， 待焊头冷却后，拱度下降,再用仿形打磨机进行修复处理。

(2)轨头内侧工作边不平直度

偏差值b>0.2的焊头，先二次加热处理或弯轨器处理后，再进行打磨 达标。

偏差值b<0的焊头，全部打磨处理达标。

⑶错牙、扭曲的焊头

对于个别焊头错牙、扭曲，直接锯掉重焊或插入短轨处理。

3.2二次加热处理原理

正火的目的是将钢轨加热到AC03以上30~50度,而后在空气中冷却 的热处理工艺。钢轨的含碳量在0.7%左右，奥氏体化温度约在750度，根据正火定义在AC03以上30-50度，因此,正火温度理论值在800度，实际值:830度，通过焊头正火，将细化焊头钢轨晶粒，使接头的硬度与母材 比较接近，软点值也较髙，这样在车轮不断的碾压状态下,能较好地保持 均匀磨耗，有效防止马鞍形磨耗的发生,长期确保接头外观及平直度。

因此,在处理焊头的高焊缝或低接头时,对焊头二次加热,要严格控 制加热温度，不能改变钢轨的内在结构和晶体组织,经多次试验,对钢轨 焊头二次加热温度控制在600度时既能降低或抬高预拱度值，起到处理 高焊头目的，同时也不会改变钢轨内在结构、晶体组织和钢轨外形尺寸， 焊头的探伤检测符合要求。

3.3处理工艺

（1）外观复查:采用丨出直尺对焊头外观进行复查,确定是否釆用二 次加热处理工艺。

（2）测量轨温:用温度计测量待处理焊头钢轨轨温。为避免钢轨焊头 受热产生压应力

或拉应力而破坏,在二次加热前必须测量轨温，钢轨的 温度必须严格控在9-361之间,轨温过高加热时在焊头处受到挤压易形 成上拱度，无法达到预期落拱值。轨温过低加热时在焊头形成拉应力，焊头缩颈，造成焊头截面尺寸变小,应力集中，产生焊头内伤。因此尽量夏天选择在晚上处理焊头,冬天在白天处理焊头。

（3）（加热前准备:拆除焊头附近四根枕木扣件，用液压起道机将钢轨 略顶起，取出轨底胶垫，若是低接头处理，则在焊头两侧轨底下对称打上 木模，根据低接头的数值大小，来预留拱度。

⑷二次加热:用氧气-乙炔加热器将焊缝加热到600七,用红外线温 度计进行跟踪测量轨温,轨温达到后既可停止，在加热时严格控制氧气、 乙炔压力值,压力大了火焰大，加热速度快容易造成焊头外表面温度与内部温度有温差。火焰太小了，正火时间就长，处理进度就慢，一般控制在6~7min为宜。在曲线上时特别注意观察,及时加固防止焊头向曲线外倒移位形成更大的工作边平直度偏差。

（5）冷却调直:采用自然冷却或鼓风机吹风冷却，使温度降低到400度以下时对钢轨进行平直度检查调直。

(6)精细打磨:用仿型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整。打磨后，平直度在焊缝两侧各500mm范围内轨顶面 0~十0.2mm/1m，轨头内侧工作面0~+0.2mm/1m，轨底0~+0.5mm/1m.

3.4探伤检查

(1)每个钢轨焊头均应进行超声波探伤,并填写探伤记录。记录包括仪器、探头、焊接接头编号、测试数据、探伤结果及处理意见9

(2)探伤前应将焊缝处温度降低到40度以下，当焊接接头温度髙于 40度时，可浇水冷却,但浇水时轨头表面温度应低于350度。

（3）在经打磨过的焊接钢轨轨底、轨腰、轨头上均匀涂抹探伤专用油,然后用探头分别进行探伤，探伤结果不得有未焊透、过烧、裂纹、气 孔、根据焊缝外观超标的原因，我们以后在焊接对位时要严格控制预拱度,在调直工序上,及时检查平直度,发现超标及时调直处理。在采用二次加热方法处理高焊缝时,要严格控制加热轨温，防止钢轨焊头变形，造成焊头处理失败。

笔者在沪杭高铁开通前，根据上述方法和工艺，共计成功处理高焊缝169个,成功率98%。处理后的焊头经过一年的运营和探伤复检，没有 出现焊头伤损，得到业主和路局的肯定。

因此采用二次加热方法处理钢轨接头现场闪光焊高焊缝，具有施工方便省时、设备简单、费用少、成功率高、对线路影响小等优点，以后其它 线路现场闪光焊焊头外观超标处理提供借鉴。