移动焊轨车作业质量控制

晁俊才

（北京铁路局工务处 北京）

一、概述

随着我国铁路运行速度的不断提高，对于钢轨焊接质量的要求也越来越高，特别是现场焊接质量要求较严。为此，近2年各铁路局也相继配备了移动焊轨车，以便更好地确保钢轨焊接质量。但焊轨车的作业程序比较复杂，运用要求较高，其设备状态、焊接工艺、作业过程、作业环境等都会影响到焊接质量。结合近2年移动焊轨车的运用情况，提出作业质量控制的关键点和技术要求。

二、移动焊轨车作业质量控制关键点及技术要求

1.设备管理

良好的设备状态是保证焊接质量的前提，所以要进一步加强设备管理工作，应从检修人员、备品配件、日常维护保养、配套设施管理等方面入手，确保设备的技术先进和状态良好。

（1）建立专业的移动焊轨车检修队伍。由于焊轨车为近2年新配属设备，设备检修人员对其相关知识掌握较少，对设备的检修还多依靠制造厂家，这也影响了作业进度和质量。所以，各设备使用单位需要建立一支专业的移动焊轨车检修队伍，通过到厂家学习或聘请专家进行讲解，结合跟车的实际操作等，尽快熟悉焊轨车的结构、原理和常见问题的修理方法，能够及时处理遇到的应急问题和故障，以确保设备状态良好。

（2）加强配件管理，建立移动备件库。目前焊轨车的备件基本为原随车备件，类别不齐全，需要时向厂家临时购买，有时需要从基地取回备件，严重影响焊轨车的使用效率和作业质量。

为更好地保证焊轨车运行状态，不但需储备必要的备件，还要从符合其作业特点出发，要把备件分类存放，建立机动和固定的备件库。例如，机动备件要随车存放，主要包括易损件和常用件，如油管、调整垫片、推凸刀、传感器等。固定备件库主要存放较大的部件和需要回到基地进行更换及维修的备件。

（3）加强焊轨车的日常维护保养。根据使用情况，为确保每个焊接接头的质量，在日常作业中需要重点做好的保养工作是：①在每班工作之前，给顶锻杆、中心轴和横杆进行润滑。②在每次焊接后，及时清理在推瘤装置、顶锻杆、导向装置和焊机框架上的焊接飞溅物。③每焊接3～4个焊头后，需用钢丝刷清理电极，以确保电气良好接触。④在每班作业中，必须用砂布轻轻打磨电极。⑤每班工作后，应及时清理焊机的钳口，并涂上一层防飞溅剂。

（4）改进和更新焊接配套设备。目前移动焊轨车的焊接辅助作业项目，如钢轨打磨、热处理、测量等，基本为原小型气压焊作业方式和设备，效率低、可控性差，人为因素影响较大等，这些都直接影响了焊接质量的稳定性。因此，要根据现场焊接时的需要，对配套设备的作业质量和性能进行综合分析，把影响焊接质量的设备进行改进或更新，配备自动化程度更高的作业设备和精确的检测设备，如拉轨器、热处理设备、精磨机、轨腰除锈机、焊缝对中测量设备，以及电子平直度测量尺等。特别是热处理设备，要积极引进电感应热处理设备，以取代原氧气、乙炔的火焰正火方式，并增加喷风装置，以提高焊缝的硬度，减少小型气压焊接接头中出现较多的焊缝低塌等问题。

2.焊接工艺参数制定

焊接工艺参数直接关系到焊接质量，所以要严格按照标准制定焊接工艺参数。根据移动闪光焊机的特点和试验情况来看，采用脉动闪光焊接工艺比较符合目前作业需求，其焊接过程分为：闪平、脉动闪光、连续闪光、加速烧化和顶锻5个阶段。焊接参数主要包括电压、电流和钢轨位移速度等，需要根据落锤、断面、静弯等情况随时进行检验，逐渐摸索各阶段参数的设备运行规律，以便制定出最佳的工艺参数。

（1）各阶段电压控制。电压的控制要根据脉冲闪光焊接工艺的原理及各阶段的作用，选择适当的电压。需控制内容包括：①闪平阶段。由于开始焊接时钢轨处于冷态，为激发闪光，并有利于加快闪平速度，减少第一阶段的时间，使闪光尽早进入稳定闪光阶段，因此一般采用较高的电压。②脉动阶段。由于维持时间较长，钢轨端面与附近区域的温度增加较快，接触电阻逐渐减小，端面间过梁爆破增强，为避免后期的烧化速度过快而出现的连续闪光等情况，应在端面不出现快速烧化的情况下需逐步的减小电压，并在脉动阶段分3步逐渐减小阶段电压。③连续闪光和加速烧化阶段。初期虽然钢轨端面的附近区域温度较高，但端面的绝对温度并不高，为确保在整个阶段不出现短路情况，此时需采用高电压。该阶段后期虽然钢轨端面温度已经较高，但随着烧化速度的增加，将维持连续烧化所需电压也变为较高电压。④顶锻电压阶段。为确保顶锻所需更多的热量输入，需要保持适当的高电压。

（2）各阶段电流控制。由于电流的大小关系焊接过程中热量的输入，因此，需要根据不同焊接阶段的特点和作用，来制定各阶段的电流值。要求是：①在闪平和脉动阶段，由于焊接高碳或高强度钢轨时需要较大的热量输入，焊接电流的平均峰值需要控制在适当的高位。②在连续闪光和加速烧化阶段，因为前期为避免闪光过于激烈而导致过多热量流失，所以焊接电流的平均峰值控制一般较低，但后期为把焊缝内的杂质挤出，需要适当的增加电流。③在顶锻阶段，由于需要较大的热量输入，焊接电流的平均峰值也达到最高位，然后再降至零点。在整个焊接过程中电流大小要与电压和位移速度相匹配，以保证电流脉冲的相对稳定，此时要避免较长时间的短路或断路情况发生，以免焊缝中出现灰斑、夹渣等缺陷。

（3）各阶段钢轨位移速度控制。钢轨位移速度是指待焊钢轨两断面相向而行的速度，包括前进速度和后退速度，不同的阶段需要有相应的位移速度。控制要求是：①闪平阶段。为保证焊接初期的闪光平稳，前进速度和后退速度均要选择适中。②脉动阶段。为增大热量的输入，前进速度要逐步加快，后退速度要选择适中。③连续闪光阶段。为保证连续平稳的闪光，前进速度和后退速度均需要逐步降低。④烧化和顶锻阶段。前进速度需逐渐增大，烧化阶段末期应达到2 mm/s，顶锻阶段前进速度应达到最大，一般＞20 mm/s，以保证待焊钢轨的融合并挤出两端面的杂质。

在整个焊接过程中钢轨位移速度要与电压、电流相匹配，如果前进速度过快会导致短路，过慢则会导致连续烧化。后退速度过快会导致断路，过慢则会导致短路。这些都会影响到焊接质量。

3.岗位作业卡控制重点

（1）焊前准备。主要包括：①作业前需要采用垫辊子或拨弯等方式，保证待焊钢轨自由端可以自由移动。②检查待焊两根钢轨距端面1 m范围内的母材质量，是否有伤损等缺陷。③根据设计要求，对钢轨实际长度以及曲线影响部位等进行锯轨，锯切后端面垂直度＜0.8 mm（高铁＜0.6 mm）。

（2）除锈作业。主要包括：①对钢轨端面和轨腰部分进行除锈，范围是距离轨端750 mm以内，打磨直至露出钢材本体。②要求轨腰清除氧化层，露出金属光泽，打磨应均匀，将钢轨的标记、突起等打磨掉。③若钢轨打磨后超过24 h，焊接前需重新打磨。

（3）焊接作业。①作业人员焊接前要检查焊接工艺是否匹配。②焊接过程中及焊接完成后需认真观察焊接曲线，发现异常情况时应及时处理。③焊后检查焊接接头的上拱量，确保上拱量在1.5～3 mm内，错边量应满足表1中规定。④检查推凸情况。推瘤完成后，焊接接头的轨头、轨底和轨底顶面上斜坡的残余量应≤1 mm，其余部位的残余量应≤2 mm，焊缝不得有焊渣嵌入或凹坑，母材不得推亏。⑤钢轨与电极钳口接触部位不允许出现任何灼伤。

表1 错边量最大允许值

（4）粗磨作业。①粗打磨范围主要是焊接接头距轨脚边缘35 mm范围内的上下表面、轨脚边缘和轨底。②粗磨后的表面应平整、光洁，与母材呈过渡圆顺，轨脚边缘上下棱角应倒成圆角。③打磨时应沿钢轨方向纵向打磨，不允许横向打磨。④打磨时砂轮不应在钢轨上剧烈跳动，不应冲击钢轨，钢轨打磨表面不得出现打磨灼伤，不许损伤钢轨母材，不应将接头磨亏。⑤粗打磨应在热处理之前完成。

（5）热处理作业。①加热前要检测焊头温度，待焊缝温度冷却到500℃以下后方可进行正火作业。②调整加热器与钢轨接头表面的间隙，使间隙均匀与对称。③应采取喷风方式提高焊接硬度。

（6）精磨作业。①采用仿形磨轨机对钢轨接头进行精磨，外形精磨长度不得超过焊缝两侧450 mm的范围。②打磨部位表面应平整，不得有凸台或凹坑，各部分圆弧曲面必须与原钢轨一致，不得有尖角、棱角或凸台，打磨时需控制好磨削量，不得出现打磨发蓝的现象。③在焊缝中心线两侧各100 mm范围内，表面平面度＜0.2 mm。④精磨作业后的外观质量要符合标准要求，并应考虑焊接接头的时效变化，要留出约0.1 mm的富裕量，特别是钢轨顶面严禁出现低接头情况。

（7）探伤作业。①探伤人员应取得Ⅱ级或以上无损检测人员技术资格证书。②探伤时焊接接头温度应≤40℃。

（8）焊接曲线分析。每个焊接接头完成后，需要对焊接接头曲线进行检查和分析，检查是否符合工艺要求，相关数据特别是顶锻留量等是否符合工艺规定。

4.环境影响

由于焊轨车是在现场作业，所以环境状况对其影响很大。为保证作业的效率和质量，对于不同环境需采用相应的措施，并准备必要的应急设备。

（1）在轨温0℃以下时禁止焊接，在0～10℃之间时应采用氧气、乙炔等对轨端0.5 m范围内进行火焰加热，并做到预热均匀，使钢轨的轨温表面达到35～50℃后才能焊接，以防止钢轨温度过低，或因焊接时的热量不够而影响焊接质量。

（2）遇到下雨或刮风等进行焊接作业时，需要采用挡风板、遮雨布等防护措施，严禁焊接过程中雨水滴到焊缝上。在遇到中雨或5级风以上天气情况时，不得进行焊接作业。

三、结语

实践证明，移动焊轨车的使用对于提高钢轨焊接质量和工作效率上，已经起到很大的作用，但目前焊轨车还基本用于线下焊接，对于线上连续入焊的作业还需要进一步试验。由于不同的作业方式对质量控制的要求有所不同，还需要通过不断的实践与摸索来把控焊接质量，这也是企业能够全面推广移动闪光焊的前提。总之，随着移动焊轨车技术的不断完善和提高，必定会在我国高速发展的铁路建设方面，发挥出很好的作用来。