煤矿井下窄轨线路的长轨焊接

康俊亮

（阳煤集团三矿运输部，山西 阳泉 045000）

引言

煤矿井下运输的线路通常比较复杂，这使得运输线路存在有大量的钢轨接缝，接头部位也因此成为了最为薄弱的部分，其对于煤炭运输的速度、行车的平稳度以及舒适度等都存在了极为不利的影响。做好煤矿井下窄轨线路的长轨焊接工作，可有效减少钢轨接头数量，降低列车在接头区域的冲击与振动，使得轨道更加平稳，提高列车的运行速度，同时降低钢轨故障发生率，延长轨道线路的使用寿命。但是，在进行煤矿井下窄轨线路的长轨焊接时对焊接工艺实际上有着较高的要求，如果焊接质量不达标，那么井下窄轨线路运输安全性就难以得到有效保障。

矿井铁道运输是现代化矿井的主要运输方式，窄轨铁道是煤矿运输的主要组成部分和基础建筑。但是，在轨道运输期间，钢轨接头则是铁道最为薄弱的环节，接头的存在容易使得钢轨的连续性受到破坏，列车通过接头时发生冲击和振动，将会导致行车不稳，因此使得钢轨和连接零件受到不同程度的损伤，导致轨道和设备的磨损加剧。因此，为了进一步优化煤矿井下窄轨线路运输质量，我国自20 世纪90 年代开始就尝试推广长轨焊接新结构，近些年来，长轨焊接的应用范围越来越广泛，各项技艺日趋成熟，其应用频率不断提高。本文将结合自身的理解认识对该项技术进行详细的分析和论述。

1 长轨焊接的可行性

矿井下轨道由于不受太阳的照射，因此相较于地面上的轨道来说相对温度变化比较小，焊接后基本上不会受到热胀冷缩的影响，所以针对井下的钢轨可以采用长轨焊接的方式，该焊接方法的优势就在于有效增强了钢轨的连续性和整体性，减少了接头危害的发生率，车辆掉出轨道的可能性也大幅度减少，矿车运行期间对轨道的冲击振动次数减少，因此降低了对轨道的破坏，车辆运行过程中产生的噪音大幅度减少，钢轨、机车车辆的使用寿命显著提高。水平运输巷道，使用长轨焊接之后，回馈电阻减少，运行效率大幅度提升，散杂电流减少，运输安全性得到了大幅度的提升。长轨焊接所具备的多重优势为其应用的可行性提供了有效保障。

2 长轨焊接的工艺与技术要求

2.1 做好电焊机的选择

在实施煤矿井下窄轨线路的长轨焊接时，首先需要选择合适的电焊机，根据窄轨铁道以及电源情况，所在煤矿所选择的电焊机为交流弧焊机，该焊机电压在660 V 左右。

2.2 做好焊条的选择

焊条是长轨焊接中会使用到的重要原材料之一，当前煤矿使用的轻轨基本上都是普通碳素钢，该材料最高含碳量（质量分数）不会大于0.6%，含硫量（质量分数）则不会高于0.065%，含磷量（质量分数）不会高于0.085%，为了有效保证轨道接头焊缝的抗拉、抗弯强度，防止焊接接头脆硬，在选择焊条时必须要仔细筛选，最好是选择含碳、硫、磷等物质低于钢轨的材料，同时还需要保证焊缝不会出现裂纹，焊缝的磨损量与钢轨的磨损量最好是保持一致，不宜有较大的差异。此外，在选择焊条时还应当做好市场调研工作，保证焊条的货源充足，可以有效满足焊接需求。当前比较常用的主要有钛钙型结422 低碳钢焊条和45 号中碳钢506 焊条。

2.3 做好钢轨接头调整工作

长轨焊接工作实施之前，为了进一步保证焊接之后的质量，就需要先对钢轨接头进行调整，将其调质垫平，保证钢轨两边平顺，根据焊缝的要求，做好钢轨接缝的调整工作。

3 长轨焊接的工艺要求

钢轨的焊接所涉及的各项工艺实际上比较复杂，如果焊接操作不当，那么钢轨的焊接质量可能就无法有效保证，因此在焊接工作实施期间，必须要重点关注工艺的应用。焊接时首先要明确可能会对焊接质量产生影响的因素，首先要保证焊接的金属内温度分布均匀，如果内温度分布不均匀，那么钢轨就可能会因此变形，进而影响焊接质量。其次，在焊接时沿轨缝全长度上施焊的时间各不相同，在焊接期间需要仔细控制好时间。最后，如果需要实施多次焊接，那么焊接时间也会存在有一定的差异。焊接工作一旦开始，就要保证加热均匀，控制好不同区域的焊接时间差，避免产生大量的马氏体组织。

在焊接工作实施期间，应当按照以下程序进行各项操作：

1）要做好钢轨除锈工作。在除锈时，要保证效果达标，可以沿着轨条方式20～30 mm 和钢轨端面，将钢轨所有铁锈、油污以及杂物等都清理掉，以保证除锈质量效果达到目标追求。

2）为了防止焊接工作实施期间焊液频繁外流，还可以在焊缝下面放置一块铁托板，这样也可以有效保证焊接质量效果。

3）要及时使用夹具将钢轨接头固定好。在长轨焊接时，焊缝的间隙既不能过宽也不能过窄，其宽度需要结合焊条实际情况进行科学合理的控制，因此在焊接工作实施期间，就应当先使用夹具对钢轨接头予以调整，保证接头始终处在同一个水平面之上，控制好焊缝的宽度。

4）焊接好轨底。轨底焊接是长轨焊接的重中之重，其焊接质量的好坏直接关系着焊缝的强度，因此在焊接工作实施期间，必须要加强重视。实施焊轨底焊接时，首先要将铁托板含在接头端面轨底下方，然后采用多层焊接的方法，逐渐往上堆焊，边堆焊边将熔渣吹出熔池，防止夹渣气孔等情况出现。在焊接工作实施期间要主控将两端面母材熔化掉，保证焊液与母材完全融为一体了。在轨底焊接完成之后要马上实施盖面，盖面的时候温度应当符合相关规定的标准要求。

5）做好轨腰焊接。在实施该环节焊接工作时，可以应用立焊方法实施，一次焊接到轨顶位置，为了使得焊缝美观，需要盖面时，必须要在温度还没有降到200 ℃之前实施，但是需要注意的是盖面也不宜过高，否则也会对焊接的质量效果产生不良影响。同时对电流的控制也至关重要，电流最好是调到200～300 A。

6）做好轨顶的焊接工作。轨顶焊接也是长轨焊接的一部分，该环节焊接的特点就在于短而且厚，焊接后收液率比较大。当立缝焊接到与轨顶下部交界的位置时就需要停止进一步的焊接，朝着两侧展开，增加焊缝的长度，然后运用多层焊接法反复焊接，在焊接工作实施期间要保证焊缝平整光滑。在轨顶焊接工作实施期间，要注意做好以下方面的工作：即在实施多层焊接之前，必须要将所有的渣子和杂物清除干净；焊接金属如果飞溅到钢轨上也需要及时清除干净，进而有效保证焊接质量达到标准要求；此外，如果焊接时使用到了锤击法要注意这一方法虽然可以有效增加焊缝的表面密实度，减少焊接磨修时间，但是最后一层焊缝却不能太薄，否则也将会对焊缝质量产生影响。

7）要做好焊缝修磨工作。在对焊缝修磨时可以使用手提砂轮或者是板锉进行，修磨之后使得轨顶上下左右的偏差控制在合理范围内，修磨效果如果不是十分理想，则需要第一时间进行修补，但是修补也需要在预热之后实施。

8）如果已经开始在一个焊缝施焊，就不能中途停止焊接工作。同时，在接头焊接完成之后，需要在接头附近添加枕木撑垫一段时间，并且在8 h 内不允许任何机车通过，以便更加有效地保证焊接质量。

4 长轨焊接的质量要求

在焊接工作完成之后，还需要做好质量检测工作，保证焊接质量达到标准要求。首先工作人员需要结合《煤矿窄轨铁道质量标准》文件的规定要求对接头平整度、水平、方向、前后高低等的要求进行严格的检查，检查时一旦发现有不符合规定标准要求的地方，需要第一时间返工。同时焊接工作完成之后，要保证焊缝内基本上没有夹渣、砂眼以及裂纹等现象发生，焊缝鱼鳞基本一致，外形美观。最后，在施焊工作完成之后，还应当保证焊接的地方没有任何变形、裂纹等异常现象发生。长轨焊接工作实施期间，为有效保证焊接质量达到标准要求，需要加强对焊接人员的技能培训，保证他们对于焊接工作实施期间应用的一应技能了如指掌，加强对工作人员的考核，最大限度减少各类意外事故发生率，保证焊接质量达到规定的要求标准。

5 长轨焊接的经济性分析

在应用长轨焊接之后，其优势作用体现在多个方面，首先该焊接方法应用之后，车辆运行平稳度提升，运输效率大幅度增加，采掘用车以及原煤运输需要得到了有效的满足。其次，轨道维修量大幅度减少，做好长轨焊接工作之后，轨道故障发生频率降低，各项设备使用寿命延长，因此维修量大幅度减少，维修费用降低，煤矿企业生产经营成本也因此大幅度下降。以阳煤集团三矿为例，矿井下所有的主要运输轨道以及地面运输线路都实施了长轨焊接之后，可节省各种鱼尾板4 000 余块，鱼尾螺栓15 000余条，折合人民币约为24.53 万元。最后用工人员减少。在过去轨道维修频率高，每隔一段时间就需要安排专业人员进行维修，维修工作量巨大，因此用工人员数量相对比较高，但是长轨焊接工作做好之后，故障发生频率降低，发生维修事故的频率也大幅度降低，用工人员相应减少。

6 结语

煤矿井下窄轨线路的发展虽然对于煤矿运输有着重要的推动作用，但是如果不积极推行长轨焊接技术，那么运输质量效果也会受到影响和干扰。结合本文的研究和分析可以发现长轨焊接技术应用于煤矿井下窄轨线路具有一定的可行性，但是要想切实发挥长轨焊接的优势作用，还需要进一步对焊接工艺予以优化，提高焊接质量标准要求，以保证相应工作的有序实施。