鋼軌焊接技術(shù)與質(zhì)量控制.doc

鋼軌焊接技術(shù)與質(zhì)量控制Rail welding technology and quality control摘 要： 本文根據(jù)中鐵十七局集團(tuán)鋪架分公司海南東環(huán)鐵路項(xiàng)目焊軌基地鋼軌焊接實(shí)例，介紹焊軌基地布置和焊軌工藝，討論基地鋼軌焊接技術(shù)和質(zhì)量控制，提高基地鋼軌焊接合格率。Pick to: Our article is according to the rail welding of hainan east ring railway project welded rail base of GR17BG laying rails and bridging company for example, introduce the layout of welded rail base and rail welding technology, discussing base rail welding technology and quality control,and how to improve the qualified of base rail welding. 關(guān)鍵詞： 鋼軌焊接 焊接參數(shù) 落錘實(shí)驗(yàn) Keywords: rail welding welding parameter DWTT experiment 1、 工程概況新建海南東環(huán)鐵路DHZQ-1標(biāo)段。本標(biāo)段正線為一次鋪設(shè)跨區(qū)間無(wú)縫線路，采用攀枝花新鋼釩股份有限公司生產(chǎn)的U71Mn非淬火無(wú)螺栓孔新鋼軌鋼軌，其定尺為100m長(zhǎng)、60kg/m。開通設(shè)計(jì)時(shí)速為250km/h。 鋼軌焊接有基地焊接和現(xiàn)在焊接兩部分。2、 焊軌機(jī)型號(hào)及原理2.1焊軌機(jī)型號(hào)采用成都艾格機(jī)電設(shè)備有限責(zé)任公司生產(chǎn)的UN5-150G型固定式閃光接觸焊機(jī)。2.2焊軌機(jī)結(jié)構(gòu)該設(shè)備有焊機(jī)、冷卻系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和除塵系統(tǒng)五大部分組成。焊接的全過(guò)程由PLC控制，焊后自動(dòng)生成每個(gè)焊接焊頭的焊接曲線和焊接工藝參數(shù)，反應(yīng)該接頭焊接質(zhì)量。2.3焊接原理固定式閃光焊軌機(jī)的基本原理：兩鋼軌端面接觸，起初很少的幾個(gè)接觸點(diǎn)形成最開始的通電過(guò)量，當(dāng)強(qiáng)大電流通過(guò)兩軌接觸面時(shí)，會(huì)在過(guò)梁上產(chǎn)生很大的電阻熱，至使過(guò)梁爆破、噴弧，發(fā)出飛濺和閃光，并出現(xiàn)熔滴成為新的過(guò)梁，因此爆破、噴弧、飛濺、閃光的過(guò)程就會(huì)連續(xù)不斷地進(jìn)行，直到將鋼軌端面的污物噴除干凈，并將其加熱到熔化狀態(tài)，斷電同時(shí)對(duì)端面加壓，使之在擠壓的作用下相互結(jié)晶，完成兩鋼軌的焊接。3、 焊軌基地施工工藝流程焊軌施工工藝流程圖本生產(chǎn)線共十一個(gè)工位，其中焊接工位是本條生產(chǎn)線的核心。本文中我們主要討論焊接工位有關(guān)技術(shù)和質(zhì)量控制。4、 鋼軌焊接工藝技術(shù)4.1焊接工藝流程焊接工藝模式有連續(xù)閃光焊接和脈動(dòng)閃光焊接兩種。我們焊軌機(jī)采用連續(xù)閃光焊接工藝模式，即從焊接開始，焊件端面一直進(jìn)行連續(xù)不斷的、均勻的閃光，形成觸點(diǎn)（又稱過(guò)梁），依靠連續(xù)的閃光觸點(diǎn)加熱，這些觸點(diǎn)不斷交替地在焊件全端面進(jìn)行加熱，使溫度均勻分布并不斷升高，直到頂鍛。4.2鋼軌對(duì)位焊接過(guò)程中，先將鋼軌1順直并運(yùn)送到夾具3中間，右端面距推瘤刀2.53cm，距離過(guò)大或過(guò)小會(huì)導(dǎo)致推瘤不干凈；然后將鋼軌2運(yùn)送到夾具4中間，點(diǎn)動(dòng)輸送輪，將鋼軌2左端面剛好與鋼軌1右端面接觸。用夾具3、4夾緊待焊兩根鋼軌，調(diào)整兩根鋼軌端面的水平、垂直和間距位置，調(diào)節(jié)動(dòng)架4可使鋼軌2前后移動(dòng)，最大移動(dòng)距離80mm，兩端面間距應(yīng)為1mm。調(diào)節(jié)靜架3可使鋼軌1的端面在水平和垂直方向移動(dòng)以便使兩鋼軌端面對(duì)準(zhǔn)，鋼軌端面對(duì)準(zhǔn)以軌頂面和工作面為基準(zhǔn)，錯(cuò)邊量不得大于0.5mm，而軌底腳水平方向不得大于2mm，此環(huán)節(jié)稱鋼軌對(duì)位，熟練的焊工1分鐘之內(nèi)即可完成。鋼軌對(duì)位結(jié)束后，啟動(dòng)變壓器和除塵設(shè)備，再按下焊接“啟動(dòng)”按鈕，開始焊接。4.3連續(xù)閃光焊焊接過(guò)程焊接過(guò)程分為預(yù)閃高壓1高壓2低壓1低壓2低壓3加速1加速2頂鍛保壓，共十個(gè)階段。在焊接過(guò)程中，各個(gè)階段均有個(gè)階段的參數(shù)控制。這些各階段參數(shù)統(tǒng)稱為焊接參數(shù)。軌 機(jī) 焊 接 參 數(shù) 表配方編號(hào)：12預(yù)閃高壓一高壓二低壓一低壓二低壓三加速一加速二頂鍛保壓時(shí)間（s）18353040152043220.7（電）電壓（v）425413400335345373400402404電流一（A）200285340320300280440600電流二（A）260385390380340300460630電流三（A）320485440440380320480650前進(jìn)速度0.51.41.81.81.210.91.251.60.05后退速度0.50.60.70.70.70.50.30.2位移（mm）5152.54.5125510在焊接過(guò)程中前八個(gè)階段，即預(yù)閃加速2為加熱階段，此階段隨著鋼軌的溫度升高，電壓降低，電流升高，根據(jù)鋼軌溫度的變化把加熱階段劃分為以上八個(gè)階段。其中低壓二階段為我們新增的一項(xiàng)工藝，它主要起到緩沖和過(guò)渡作用。加速階段是焊接過(guò)程中比較重要的一個(gè)階段，它主要起到三個(gè)作用： 迅速爆破使接頭周圍形成一層金屬蒸氣，保護(hù)端面不被氧化； 利用快速閃光閃平接頭端面； 利用閃光噴出的火花清理干凈端面雜質(zhì)。鋼軌接頭出現(xiàn)最頻繁的質(zhì)量問(wèn)題灰斑，一般是在此階段形成的。當(dāng)加熱階段結(jié)束，焊機(jī)動(dòng)架快速送進(jìn)，以810Mpa壓力擠壓焊件端面，此時(shí)電流達(dá)到了最大值，一般在9001000A,個(gè)別接頭頂端電流會(huì)稍高于1000A，但不得低于900A，否則需檢修焊機(jī)。焊接端面在壓力作用下產(chǎn)生塑性變形，形成牢固的焊接接頭。 焊接總時(shí)間一般在100140s之間，其中96%以上的接頭焊接時(shí)間在110130之間。4.4焊后清理 焊接結(jié)束后，焊接工及時(shí)清理留在鋼軌上、推瘤刀和擋渣板上的焊渣，并在推瘤刀上和擋渣板上刷油。待鋼軌輸送走后，清理電極板。4.5焊接參數(shù)的確定用焊軌基地用待焊鋼軌（60kg/m,U71Mn）焊接試頭進(jìn)行落錘實(shí)驗(yàn)，并反復(fù)修改焊接參數(shù)，直到落錘實(shí)驗(yàn)合格，并斷口符合規(guī)范要求。在焊軌基地落錘實(shí)驗(yàn)合格后，將送47件樣品到北京中國(guó)鐵道科學(xué)研究院金屬及化學(xué)研究所進(jìn)行型檢。型式檢驗(yàn)包括落錘、斷口、靜彎、疲勞、沖擊、拉伸、硬度和顯微組織的檢驗(yàn)，型檢合格后，則焊接參數(shù)以確定，不得隨意修改。如必要時(shí)修改參數(shù)則需重做型檢實(shí)驗(yàn)。連續(xù)落錘25個(gè)試頭，全部合格，則視為落錘實(shí)驗(yàn)通過(guò)。在落錘實(shí)驗(yàn)的25個(gè)試頭中，隨機(jī)抽15個(gè)肉眼檢查斷口，每個(gè)斷面不得有未焊合、過(guò)燒、夾渣缺陷，允許有少量灰斑，但單個(gè)灰斑面積不的大于10mm2，斷面總面積不得大于20mm2。5、 鋼軌焊接質(zhì)量評(píng)定鋼軌焊接質(zhì)量分為兩部分：外觀質(zhì)量和內(nèi)部質(zhì)量。 外部質(zhì)量主要包括軌頂面、工作邊的平直度達(dá)標(biāo)。 內(nèi)部質(zhì)量包括：未焊合、過(guò)燒、夾渣、灰斑、電擊傷等。使用檢測(cè)儀器為CTS23B超聲波探傷儀。焊接完畢首先看焊機(jī)自身評(píng)定是否合格，合格后再有CTS23B超聲波探傷儀檢測(cè)。焊機(jī)自身采集的接頭相關(guān)數(shù)據(jù)和圖形，可以幫助我們分析本焊頭的質(zhì)量和焊軌機(jī)的工作狀態(tài)。但焊接質(zhì)量的最準(zhǔn)判定是有超聲波探傷儀判定。焊軌機(jī)評(píng)定接頭數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)表平均電流最小值/A120頂鍛量最大值/mm25燒化量最大值/mm35平均電流最大值/A600閃光速度最小值/m/s0.11穩(wěn)定閃光時(shí)間/s0燒化量最小值/mm5閃光速度最大值/m/s5頂鍛量最小值/mm6該判斷標(biāo)準(zhǔn)為焊接質(zhì)量判斷的其中一項(xiàng)。下面我們舉例說(shuō)明從焊接圖形和數(shù)據(jù)上來(lái)分析焊接接頭的質(zhì)量。叛廢接頭A0854焊接資料：5.1叛廢接頭A0854實(shí)例 穩(wěn)定階段波形圖 A0854 接頭軌底角斷面圖該接頭焊于2009年11月18日，從接頭軌底角斷面圖上可以清楚的看到有多處灰斑，已嚴(yán)重超標(biāo)。從波形圖上分析，主要是總圖約121秒處（穩(wěn)定階段約46s處），即加速2階段電流不穩(wěn)定，而這一階段電流應(yīng)該是平穩(wěn)且逐漸上升的一個(gè)階段，也是焊接過(guò)程中最重要的一個(gè)階段。但接頭A0854在此階段電流最大值超過(guò)了600A，形成了過(guò)大的爆破坑，而最小值約為6A，會(huì)使空氣進(jìn)入焊接界面，導(dǎo)致了灰斑的出現(xiàn)。我們初判斷是電極板與鋼軌接觸不良，使得電流不穩(wěn)定，檢查焊接電極板，發(fā)現(xiàn)靜架前下電極板有6mm*11mm凹陷，及時(shí)更換電極板，做試頭并落錘實(shí)驗(yàn)，全部合格。5.2在鋼軌焊接中電擊傷是一種致命傷，不常見。該傷主要由電極板和鋼軌母材接觸不良，導(dǎo)致局部電流過(guò)大而灼傷母材。 為防止電擊傷，要提高鋼軌除銹質(zhì)量，不定期檢查電極板有無(wú)凹槽或墊傷。從焊接數(shù)據(jù)上分析，除銹質(zhì)量和電極板導(dǎo)電狀況主要看阻抗值的大小。一般情況下，阻抗值在114119（）之間，連續(xù)出現(xiàn)125以上的阻抗值，則需停焊，檢查。 在生產(chǎn)過(guò)程中，將每周期落錘實(shí)驗(yàn)成功試頭的圖形和數(shù)據(jù)要作為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，以此來(lái)分析下一周期內(nèi)的接頭質(zhì)量和焊機(jī)狀況。6、 注意事項(xiàng)6.1 在焊接過(guò)程中，操作工應(yīng)注意電擊、焊接煙塵、有毒氣體、閃光火花引起火災(zāi)、高溫鋼軌燙傷等安全事宜。6.2 每焊接500個(gè)接頭，要檢修一次焊機(jī)，并做5個(gè)試頭做落錘實(shí)驗(yàn)。6.3 操作員要隨時(shí)注意冷卻水溫度，不得高過(guò)300C。6.4 記錄員要仔細(xì)分析每一個(gè)接頭的數(shù)據(jù)和波形圖，尤其是焊接時(shí)間和阻抗是否