钢轨现场焊接接头缺陷及探伤技术探讨

周少凡

摘要：无缝线路的焊接质量被快速发展的高铁技术所带动，而如确保钢轨焊接接头的质量非常重要。现场焊接的检测方式是用超声波探伤进行的，本文从钢轨现场焊接接头缺陷形成原因进行分析，提出了缺陷探伤进行了分析和判定方法。

关键词：钢轨焊接;焊接接头;缺陷及探伤

在我国进入高铁时代后，线路需要快速度和比较大的运输量，所以给维修技术提出了要求。而钢轨探伤技术具有的灵敏性高，反应快等优势，已经广泛应用在线路维修检测中。在未来的钢轨现场=焊接中，只有通过正确的分析出伤损形成的原因，才能够帮助我们判定出伤损的类型。

一、 钢轨现场焊接接头缺陷形成原因

钢轨的现场焊接有两中，分别是：闪光焊和铝热焊其优点和形成机制都有区别。在现场焊接时由于施工工艺、材料、环境等影响会让焊接出现缺陷。

（一） 闪光焊

闪光焊目前是一种应用率最高的焊接方法，与其他的铝热焊相比，接头强度高，线路端头率低。而解决闪光焊的缺陷可以有效排除探伤影响并快速發现缺陷，闪光焊在接头时常出现的缺陷有未焊接、粗晶和裂纹等。

（二） 未焊合

未焊合主要表现在整个断面平滑，撕裂状不够明显。比如从图1中我们可以发现在探伤出现缺陷后并没有及时进行有效处理，使得断面平滑，正火后其表面的撕裂状不够明显。为焊合的形成原理是：在焊接时由于设备发生故障或参数不正确使得热量输入的不够，或是顶锻量过多，而使得好的温度梯度和端面被挤出形成了冷顶锻状态，最后让焊缝没有结晶。

（三） 粗晶

粗晶如图所示，从图2中可以看出由于正火在轨头部分的加热时间不够，B不封的组织比较细密。实践上粗晶并不能当做是焊接的缺陷，但在探伤中会影响探伤的结果，所以需要对其及时处理，避免误判情况发生。形成粗晶的原因是加热器、和人为操作不正确而使得钢轨中心位置不能达到规定要求。正火的操作不当造成的。现在的焊接正火使用的是火焰正火法。

（四） 铝热焊

无缝线路的现场焊接施工中使用铝热焊接具有一下优点：快速方便、设备简单，减少施工成本，过程中接头的平直度高，施工简便、施工人员容易操作等。在铝热焊接的过程中经常出现的缺陷有：夹渣、缩孔、未熔合等。而最常见的一种缺陷就是夹渣，形成夹渣的原因有五点分别为：

1.封箱时砂膜没有及时覆盖模口让杂物进入砂膜。2.镇静时间不足，反应未完成就进行浇筑，让反应在型腔内继续从而产生熔渣，以及凝固速度快，熔渣没有及时浮出就产生了夹渣。3.轨端不够清洁，有熔渣残留物。4.熔塞打开过早，焊渣没有及时和刚水分离。5.预热过长使得轨端“滴泪”。

二、 缺陷探伤分析和判定

（一） 闪光焊接头的探伤分析

在对闪光焊接头的探伤时，使用超声波可以快速准确地发现缺陷的焊合状况。由于灰斑和粗晶的缺陷原因形成比较复杂且与成分与原材料的成分差异较大，会对探伤的结果有较大的影响。这种情况需要使用超声波对差异较大的进行探伤，而成分差异较小就不易发现。

（二） 对未焊合缺陷探伤分析

未焊合的缺陷可以直接从断口的表面看到，其断口一般比较平，但是探伤却不易发现和反映，根据以往的成熟经验，其伤波主要出现在轨低的1.2.3区域，轨的腰部和头部不经常出现。在探伤仪器上的显示为：反射波在焊缝的正中间其波峰细而高，同时焊缝的两边也能够呈现出同样的波缝，说明此缺陷只显示了很小的部分，但是却会形成应力集中，会敏感与温度的突然降低而产生的钢轨收缩，给以后的形车造成了安全隐患，对于此种缺陷的接头可以不再使用。

（三） 对粗晶缺陷的探伤分析

粗晶的探伤也是使用超声波来检测钢轨的焊接接头的，而在检查中有时会产生一种缺陷波，但在实际的分析中却没有缺陷，这种情况的缺陷波是钢轨的接头心部因为热处理工艺使用不当而产生晶体粗大的组织。这种缺陷波的存在会严重影响探索的结果，需要针对此情况对对其原因进行探究，改良热处理加热工艺，避免粗晶对探伤结果造成影响。据以往的经验不同材质的钢轨会出现的粗晶也有不同。比如U75V轨粗晶的反射回波表现的比较单一，却近似缺陷波，非常容易造成误判。

（四） 铝热焊接头探伤分析与判定

铝热焊探伤的标准要低于闪光焊的探伤标准，咋探伤时需要根据其气孔、夹渣等缺陷的分布情况不规律这一特点，使用有针对性的手法。比如如果反应的缺陷是用K2.5探头，在钢轨腰侧面探测，而探测前后200mm范围内进行除锈措施，并打磨干净焊筋边缘处，最后使用粘性强的耦合剂。在探测过程中根据不同的伤损状况，对探头进行S型检查。在没有发现损伤时，会出现一端边缘棱角的反射波，而有缺陷的波会表示为：棱角反射波前出现回波且仪器反应的直线距离和探测端焊筋边缘的棱角成相互对应关系。

三、结束语

本文分析了钢轨现场焊接接头缺陷形成具体原因，并对缺陷探伤进行了分析和判定。分析了闪光焊的缺陷一生机原理，以及分析了伤损的超声波探伤仪的反射会波，避免了漏判和误判发生。确保了钢轨现场焊接的质量。

参考文献：

[1]郑齐武. 钢轨现场焊接接头缺陷及探伤技术探讨[J]. 价值工程， 2016， 35（16）：160-162.

[2]高文会. 钢轨闪光焊接轨头焊缝缺陷分析[J]. 中国铁路， 2010（6）：61-63.

（作者单位：苏州市轨道交通有限公司运营分公司）