CO2焊在QU120型轨道焊接中的应用

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇CO2焊在QU120型轨道焊接中的应用范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

在冶建施工中，经常会遇到大型钢结构工程，其中轨道伸缩缝设计的间距往往很长，一般不会小于100米，而轨道市场上常见每支长度为12.5米，所以在伸缩缝之间就产生若干个轨道接头。如果采用鱼尾板连接，就会给起重机的运行带来冲击和振动，不仅造成轨道出现低接头，而且对起重机的零部件使用寿命和维修周期、货物的安全平稳也造成一定影响。

正文：

轨道焊接时应注意的几个问题

轨道为铁路专用的高碳中锰钢，焊接性较差，特别是大多数轨道在出厂时已作轨头表面淬火，加上板厚大，很容易产生焊接裂纹。尤其是延迟裂纹，在应力作用下还可能向母材（轨道）及焊缝金属的纵深发展，只有满足严格的焊接工艺才能保证轨道的圆满焊接。

线路上铺设的轨道和焊接接头，使用中经受的是动载荷，破坏形式为疲劳断裂，因此需要根据疲劳负荷的形式和影响疲劳强度的因素来研究提高其接头强度的措施，防止焊缝产生气孔、夹杂、未焊透和未融合等缺陷。

轨道的横截面尺寸变化较大，按常规开的U型坡口焊接已无实际意义，因而采用不开坡口的平对接，预留间隙（轨缝），背面加赤铜垫板的焊接方案。

考虑到露天轨道的热胀冷缩，每100米的线路应留一个接头不焊，且车档两端的轨头应能自由伸缩，焊接轨道的最佳的气温为250C-300 C,焊接过程应保证不受风雪和雨水侵袭，否则应停止焊接。

轨道材质分析

轨道型号为QU120型，根据厂家提供的轨道材质证明书显示，其型号为U71Mn，其化学成分见表1：

其力学性能为：

从表1中知C，Mn含量可知U71Mn为高碳中锰钢，随着锰含量增高，强度冲击韧性也随着提高，一般中锰钢较耐磨，但焊接过程中易产生低温马氏体组织。含碳量较高，强度、耐磨性及硬度也提高，焊接冷却时易得到强硬的马氏体组织。

一般碳当量Ce大于0.4%~0.5%时，钢即不具有良好的可焊性，而U71Mn碳当量高达1.04。淬硬倾向大，在焊接过程中部分母材熔化进入焊缝，从而使焊缝中的含碳量增高，易产生高碳马氏体，极容易形成冷裂纹，而焊材中的S、P杂质控制不当时，也易产生热裂纹，这种热裂纹极易产生在未填满的弧坑处。可见U71Mn这种材质较难焊接，所以现场焊接时必须选用合适的焊接工艺才能达到满意的焊接效果。

焊接方法的选择

目前国内轨道焊接方法通常采用气压焊、接触焊、铝热焊和电弧焊四种方法。由于冶建工程中起重机轨道安装高度一般在10米以上的窄吊车梁平面上，作业空间狭窄。采用气压焊与接触焊均需要较大平畅的环境，且必须在工厂外实施，铝热焊要求有较大的作业空间且作业时间长，焊接费用高。若采用手工电弧焊，存在焊接速度慢、耗时较长、不宜控制层间温度、不能保证焊接的连续性、产生的焊渣不宜于清理等缺点。采用co2气体保护焊则能克服以上缺点，由于CO2焊在焊接过程中热输入量小，焊接后变形量小，易于控制焊后变形，但是轨道接头间隙窄，需将焊嘴砸扁如下图1所示：

轨道加工

轨道端头的处理方法

1.1、 市场上常见轨道为两端淬火，为便于轨道焊接，用氧乙炔割去轨道两端150mm，切割前需预热，预热温度250～300° C，防止轨道切割过程中发生断裂。

1.2、 接口加工

轨道接口采用氧乙炔割切割前需预热250～300°C，切割后必须用砂轮打磨平整，露出金属光泽，且不得存在油污、杂物。

冷作变形处理

2.1、利用反变形法来控制焊接变形，反变形量为24mm/24m，即按L/1000 放高度反变形量。2根轨道端头之间所留的间隙是上宽下窄，以轨底间隙为准，不得小于12mm，也不宜过宽，一般控制在15~20 mm范围内，轨顶间隙为20~25mm，偏差为0～2mm，如图2：

2.2、固定：轨道在安装位置即吊车梁上组对，然后将轨道接头两侧各1.5米范围内的约束全部松开，将轨道接头按照如图3所示的方法垫起。预先用赤铜垫板将轨道接口位置垫起 20-24mm，将轨道调整 平 直，防止错边现象。然后固定约束件，注意每一轨道接头附近至少设置4处约束点，左右方向的约束位置距接头200mm处，以后约束点设置间距为500mm。

所有约束在焊接接头焊妥，热处理完毕，接头缓冷后方可拆除。

轨道焊接

焊前准备

焊前必须对轨道两端各200mm范围清除铁锈、油漆、水份等杂质。

焊接轨道时应做好防风防雨雪措施，应用挡风板挡住风源，以免接缝产生气孔、裂缝。轨道接缝每只接头必须一次焊毕。

预热与回火处理：焊接前用氧乙炔中性火焰对轨道接头两端各200mm范围内进行均匀加热，预热温度300～350°C，预热恒温时间15分钟，焊接层间300～350°C。预热处理温度和层间温度根据气温可浮动，如气温在10℃以上预热，温度取下限。轨道焊接接头的回火温度为600-6500C，从焊缝中心算起两边各为100mm左右作为回火处理的范围。

采用直径为1.2mm的低碳合金钢焊丝ER50-6焊接轨道接头，采用窄波机头。

焊接

焊接顺序：轨道接头的焊接可分三部分，如图4。焊接轨道接头的顺序是由下而上，先轨底后轨腰、轨头，逐层逐道进行堆焊，最后修补周围。焊道顺序始终遵循先两侧后中间。

施焊：第I部分施焊时在衬垫外侧引弧，用短弧操作，采用锯齿形运条方式来回焊接。在确保焊缝质量前提下尽量用窄焊道施焊，除打底焊缝外其余每层焊缝厚度为3mm。第II部分在焊缝中部引弧采用锯齿形运条方式来回焊接，在两侧电弧作小圆弧旋转，焊接过程中要注意保证轨道两侧焊缝饱满。第III部分施焊，要求焊缝饱满，打磨后溶合线处无可见的下凹。

焊接参数及层间温度

焊接参数如下

焊接过程中，层间温度须保持与预热温度相同，控制在300℃～350℃，质检人员随时用激光测温仪检测，以保证这一温度要求。中断的焊接过程，须重新预热至300～350℃方能继续施焊。

施焊过程约束的处理：当焊完轨底部分以后，松开约束，将轨道端头的衬垫高度降低至6mm，再固定好约束。当把轨腰部分焊完后，去除全部衬垫并松开约束，此时轨道接头处应该有很小的上挠值。在施焊轨头过程中，根据钢轨恢复平直情况，决定是否固定约束。

注意事项

在施焊每层焊波时，尤其在施焊轨底的每层焊波时，应一次焊完，中间避免断弧，前后2层焊波的施焊方向应相反；每个轨道接头的焊接工作应连续进行，以使轨端头保持在较高温度下焊接(300℃~350℃)。在层间清理时，应及时利用锤击法消除应力。在焊接后，当消除应力热处理后尚未冷却前，须防雨水等淋湿；烧热的紫铜板可以取下沾水冷却，以便于下次再用。

焊后修整及热处理

3.1. 修整：手工打磨，均须平滑过渡并与轨道外形一致，避免凹陷。

3.2. 热处理：轨道端头在焊接完成后的消除应力热处理是提高焊接质量的重要措施，焊接完毕应立即进行。对于在比较低的温度下（如冬季施工等情况下)，进行焊接的轨道，必须采用这项措施；消除应力热处理均采用气焊喷嘴围绕轨头、轨腰和轨底反复进行加热，应尽可能使轨道全截面加热均匀，要特别注意轨底的加热质量。消除应力热处理温度为620℃~650℃，从焊缝中心算起两侧各为40mm作为消除应力热处理的范围；消除应力热处理的温度达到后，恒温加热必须保证在20~30 min以上，用生石灰粉或石棉布包好（利用生石灰粉时保护厚度应不低于50mm且必须覆盖全部热处理区域），保温缓冷，直到常温。

检查

轨道对接焊缝表面处理后，待24小时后对焊缝接头进行无损探伤检查（检查焊缝是否有夹渣裂缝及气孔未熔合），要求轨道焊缝质量达到二级要求，图纸上有特殊要求按图纸检查要求为准。

轨道允许误差值

(a)轨道对接的错边：上、下、左、右面均在0.5mm以内

(b)轨道旁弯：焊接后在4mm/10m

(c)轨道弯曲度：上、下方向的弯曲变形在5mm/10m以内

结尾：采用CO2焊充分利用了焊接材料，提高了焊接速度，有利于焊接变形的控制，能够达到预期的效果。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。