钢轨焊接范文精选

摘要:随着铁路提速和轨道交通建设的快速进行，钢轨焊接技术也从铝热焊、气压焊，发展成为移动式钢轨闪光接触焊。本文主要介绍了国际国内出现过的移动式钢轨闪光接触焊设备及其应用，阐述了钢轨闪光焊的基本原理以及钢轨焊接施工的工艺流程，最后分析了钢轨焊接施工中存在的问题，提出钢轨焊接施工设备以及钢轨闪光焊接设备发展的方向。

关键词：移动式钢轨闪光接触焊应用原理钢轨焊接施工

中图分类号：TU991.05 文献标识码：A文章编号：

前言

高速客运和城市轨道交通是近年国内铁路发展的两大趋势。为了满足乘客乘坐的舒适性，要求轨道具有高平顺性和高稳定行。铁路铺设过程中通常将厂制标准长度钢轨焊接成满足无缝线路设计的长轨条，以提高线路平顺性和稳定性。由此催生了钢轨焊接设备及技术的发展，目前在高铁和城市轨道交通的建设中已基本实现无缝线路施工现场焊接。铝热焊和气压焊已被自动化程度更高、焊接质量更稳定的移动闪光焊代替。

1移动式闪光接触焊设备及应用

钢轨移动闪光焊设备主要特点是自带发电机组，并且设备的外形尺寸必须满足公路后铁路运输的要求。其大致可分为两类：1、带走行机构；2、不带走行机构。

1.1带走行机构

【分类号】：U213.92

一YHG-1200型焊轨车简要介绍

YHG1200型焊轨车由昆明中铁大型养路机械集团公司设计制造，近年来，随着我国铁路大提速和高速重载铁路及客运专线建设的迅猛发展，现场施工中对于钢轨焊缝焊接要求日益提高，而目前我国钢轨现场焊接主要采用气压焊，其焊接质量极易受现场环境和人为因素的影响从而使焊缝质量得不到保证，并且存在作业效率低下职工作业劳动强度大的问题，YHG-1200型焊轨车采用乌克兰巴顿研究所生产的K922型移动接触闪光焊机进行现场闪光焊接

二 K922焊机简介

K922焊机由乌克兰巴顿焊机研究所研制，是目前世界上最先进的移动式闪光焊机，具有最先进的脉动焊技术。

K922型焊机具有以下特点：

（1）增加了焊机顶锻力及焊接变压器的功率，有利于提高合金钢轨、淬火轨的焊接质量。

（2）既可以在线路上焊接长轨条，也可以在无缝线路上完成焊缝闭合、修复或更换钢轨等多种任务，做到一机多用。

本文作者：牛道安 单位：昆明铁路局

钢轨折断严重危及列车的运行安全，随着列车运行速度的提高，防止钢轨折断显得尤为重要。钢轨焊缝的伤损、折断占钢轨伤损和折断总数的比例较大。根据近几年钢轨折断和伤损的统计资料，无缝线路钢轨的焊缝伤损占疲劳伤损总数的60%左右，无缝线路钢轨折断发生在焊缝处的比例达70%。因此，提高焊缝的可靠性是减少钢轨折断的主要途径。无缝线路长钢轨是由标准定尺长度的钢轨(长度25m和100m)在焊轨工厂焊接成500m长钢轨，用专用长轨车运到现场铺设的，本文主要讨论工厂焊接可靠性控制。2008年在昆明黄龙山建设焊轨基地，在焊接工艺的设计和优化过程中开展了以提高焊缝可靠度为目标的研究和探索，并付诸了实施。在可靠性控制方面，实施了多项科研课题，解决了传统工艺中存在的缺陷，先后研制了钢轨焊接计算机管理系统、钢轨轨腰焊缝自动化打磨机床、轨底焊缝自动化打磨机、焊接预拱度控制工装和弹性辊筒线等设备，在生产中消除或减少了焊接过程中的残余应力和微细裂纹，减少了应力集中点，提高了钢轨工厂焊接接头可靠性。

1影响钢轨焊接接头可靠性因素

焊缝折断集中发生在焊带和焊接热影响区。根据对大量焊缝处钢轨的折断原因的分析，造成焊缝处钢轨疲劳折断的原因主要有焊缝处存在应力集中、焊缝处有裂纹源或残余应力影响。1)应力集中分析钢轨工厂焊接采用闪光接触焊，完成加热后进行顶锻焊接，形成的焊瘤比钢轨原断面大，需要用推瘤刀切除。推瘤刀的刀痕(深度达1mm)形成了应力集中点;在传统工艺中为消除刀痕采用手砂轮手工打磨推瘤后的焊带，造成的凸凹不平形成新的应力集中点(图1中所示1，2，3处);在传统焊接工艺中不考虑两根焊接钢轨的高度偏差，任意选取两根钢轨焊接，造成焊带两侧轨底面不能保持在一个平面(图1中所示6，7处)，部分焊带处轨底高差较大，也形成应力集中。以上三种应力集中，使裂纹源快速发展，导致钢轨折断。2)焊缝处有裂纹源或残余应力为了能较好地满足焊接后焊缝两侧钢轨顶面和作用边平直度公差的要求，传统工艺采用焊接后冷校直工艺，虽然焊缝平直度达到了要求，但是产生了残余应力，个别情况下产生裂纹源。由于钢轨化学成分中含碳量较高(0.65%～0.78%)，含Mn量达1%左右以及含Si和V，属高碳钢，在常温下的延展性能较差;二是钢轨断面积较大，抗弯截面模量大，在常温下通过施加机械外力校直焊接不平顺，使焊缝处局部轨底角和轨头部发生塑性拉伸变形，出现残余应力，个别情况下出现裂纹源;三是冷校直工序是在焊缝正火热处理和自然时效后进行的，局部冷拉伸塑性变形产生的残余应力短时间内无法消除。如图2，残余应力或裂纹源与应力集中叠加出现时钢轨折断的概率就比较高。

2提高焊缝可靠度的工艺设计

2.1科学配轨焊接前选配钢轨断面尺寸，减小焊缝两侧钢轨断面尺寸偏差，消除钢轨高差引起的应力集中。钢轨焊接计算机管理系统在焊接前将待焊钢轨编码，测量轨高、轨头宽度、轨底宽度，录入数据库。根据60kg/m钢轨外形尺寸的允许偏差，设定了配轨标准，钢轨轨高最大差值αmax=0.4mm、轨头宽最大差值βmax=0.4mm、轨底宽最大差值λmax=0.66mm(速度＜160km/h时，λmax=0.83mm)。选配的方法使用快速分类方法，把参与选配的钢轨进行分类，分为只适合选配在长轨头部、轨尾和轨条的任何位置三类，分别命名为一类轨，二类轨，三类轨。钢轨高、钢轨轨头宽、钢轨轨底宽规定值分别为A，B，C;实测A端钢轨高、钢轨轨头宽、钢轨轨底宽分别为A1，A2，A3，其超差值分别为αA=A1－A，βA=A2－B，λA=A3－C;B端钢轨高、钢轨轨头宽、钢轨轨底宽分别为B1，B2，B3，其超差值分别为αB=B1－A，βB=B2－B，λB=B3－C;对差值与允许误差值进行判别是否合格，如某钢轨某项宽度是否合格可以用式(1)进行判定式中，0值指不能进行选配的钢轨，1，2，3分别对应着一类轨，二类轨和三类轨，并分别用G1，G2，G3表示。经过计算机反复计算，优选出最佳的配合方案进行焊接，保证焊缝两侧钢轨断面尺寸最接近。一是保证了焊缝的平直度，减少焊后校直的工作量，减小残余应力。二是保证钢轨底部高差最小，减小应力集中。

2.2研发打磨设备1)取消手工打磨工序，研发轨底焊缝自动化打磨机对焊带的轨底部分进行精磨，见图3。一是打磨后表面粗糙度达到3.2μm，消除了推瘤的刀痕。二是轨底焊缝自动化打磨机对焊带的轨底部分进行精磨可以使焊带与轨底的高差控制在不大于0.5mm范围。消除和减小了应力集中。2)取消手工打磨工序，研发了钢轨轨腰焊缝自动化打磨机床，对焊带的轨腰部分进行精磨。该设备分三个工位，每个工位设计有两个磨头，分别磨削钢轨两侧焊缝的轨腹部分、焊缝轨底脚1∶9斜面、焊缝轨底脚外侧。该设备采用数控系统及交流伺服电机分别控制各数控轴。设计的除尘系统，可达到环保要求，焊缝允许偏差见表1。

2.3减小和消除残余应力1)采用焊接时预拱度(用长度为1m的直尺测量)控制，取消焊后冷校直机的使用。在焊机后方加装预拱度控制装置，使焊接后高温状态下(温度1300℃左右)预拱度值控制在2.2～2.5mm，控制预拱曲线为半径为54m的圆曲线，从而保证在冷却到常温状态下预拱度值控制在0.4～0.6mm。不用冷调直机矫正焊缝，直接精磨，即可满足焊缝竖向平面内平直度要求，消除了冷校直过程在焊缝处产生的残余应力和裂纹源(见图4)。2)减小对热塑状态焊缝的冲击。在焊机后部200m范围的辊筒线上设置弹性辊筒，钢轨在输送过程中，各辊筒均衡分布荷载，减小辊筒对高温状态下焊缝的冲击，保持预拱度不变化。3)正火工位消除焊接应力及预拱度控制产生的应力。

摘要：无缝线路消除了普通线路的钢轨焊接接头，减少了列车的冲击与振动，延长了轮轨部件的使用寿命，给列车运行和行车安全带来诸多好处。无缝线路铺设迫切需要解决的问题是各种钢轨焊接问题，国内外普遍采用的钢轨焊接方法有：闪光焊、气压焊、铝热焊。本文对此三种焊接方法的原理及工艺要点进行概述。

关键词：钢轨焊接；铝热焊；接触焊；气压焊

中图分类号：P755.1 文献标识码： A

一、铝热焊法

铝热焊法已被国内外认为是一种高效率的现场快速轨道焊接方法。其特点是:设备简单,操作方便,效率高、工作条件适应性强,质量稳定可靠。

（一）焊接原理

当铝热焊接装置准备就绪后、对钢轨预热到600℃左右。在坩埚内放入焊剂用高温火柴将焊剂引燃。焊剂在坩埚内进行激烈的化学反应产生钢水和熔渣,当反应稳定后钢水从坩埚底部注入砂模内,由于熔渣较轻、浮在最上面通过砂模上部缺口流入接渣斗。高温钢水熔化两侧钢轨接头部分冷却后形成焊接接头。

（二）焊接材料

摘 要：某项目中服役钢轨闪光焊焊接接头经探伤检测出存在内部缺陷，本文分析缺陷形成原因以避免类似安全隐患，对钢轨母材和焊接接头进行取样，采用SEM、金相、硬度等分析方法，对缺欠焊接接头的断口微观形貌、金相组织、硬度及夹杂物进行了分析。结果发现：内部缺欠为一处灰斑引起的核伤；母材局部含有超标的非金属夹杂物；在正常的焊接工艺条件下，该母材所形成的焊接接头质量不稳定，不能满足使用要求。

关键词：焊接接头；灰斑，扫描电镜

某项目使用U75V（热轧状态）钢轨，采用UN5-150G焊机、脉动闪光焊工艺进行闪光焊焊接成无缝长轨。上道服役后，探伤发现一批焊接接头存在内部缺欠。针对这一工程问题，本文对该批缺陷接头进行取样，通过多种试验方法分析缺陷出现的原因，以避免类似的安全隐患。

1 试验条件和设备

试验材料为U75V。本文采用JSM 6490LV型电子显微镜对断口的围观形貌进行观察，采用GX40型金相显微镜对金相组织及夹杂物进行观察，采用HV-10型维氏硬度计对试验钢轨的硬度进行测量。

2 试验结果

2.1 断口宏观及微观形貌

2.1.1 断口宏观形貌

摘 要：本文对铺设于山东磁东线的50kg/m武钢U71Mn钢轨进行闪光焊接性能探讨，研究焊接性能。一次性通过25个焊接接头的落锤检验项目，具有较好的焊接性能。依据热处理曲线调整热处理参数，使得接头与母材硬度相当，焊接接头在线路使用中与母材同步磨耗，减少了接头低塌、延长了钢轨使用寿命。

关键词：GAAS80/580焊机；闪光焊；50K/m；U71Mn钢轨

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.13.030

0 引言

山东磁东线需要铺设50kg/m武钢U71Mn钢轨，济南焊轨基地投产以来首次焊接50K/m的钢轨。50K/m钢轨的型式尺寸特点，对焊轨基地工序提出特殊要求，涉及设备工装改造、生产组织、焊接试验等。根据TB/T1632-2014的要求，50K/m武钢U71Mn钢轨首次焊接前必须进行焊接工艺试验。本文主要探讨50kg/m武钢U71Mn钢轨闪光焊接性能。

1 U71Mn的化学成分

试验用轨为武钢U71Mn（50K/m）热轧钢轨，设计时速≤160Km/h，依据TB/T2344-2012标准轧制。从化学成分分析，在本批次钢轨中，Si和Mn元素接近标准上限，两种元素可以改变珠光体和铁素体的相对含量以及珠光体的片间距，提高钢轨的强度和硬度，但是二者影响钢轨的可焊性，尤其是Mn元素，在焊接过程中容易形成高熔点化合物（灰斑），降低焊接接头的抗冲击性能。两种钢轨的型式尺寸差异，是进行GAAS80焊机和ZH600热处理设备工装改造、调试的依据。

2 设备工装改造及调试

摘要 本文介绍了无缝线路钢轨的重要性及其焊接技术，列出了无缝线路常见的焊接接头病害与防治。

关键词 无缝线路；病害；防治

中图分类号U41 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）38-0137-02

铁路线路是铁路运输的主要设备，是行车的基础，是由无数根钢轨连接起来形成的线路，分为普通线路和焊接无缝线路。随着无缝线路的大量铺设，推动了焊接技术在无缝线路上的广范应用，提高无缝线路的焊接质量，愈来愈重要。实践证明，无缝线路是轨道结构的一大变革。它以无可争议的优越性为铁路所应用，成为高速、重载铁路的最优选择。钢轨焊接是无缝线路应用建设关键环节，目前全国采用的焊接方法有接触焊、移动气压焊和铝热焊。线路上铺设的无缝线路焊头基本上是由接触焊和移动式气压焊完成，焊接技术的应用显得极为重要。首先介绍一下无缝铁路焊接的主要方法。

1 气压焊

钢轨气压焊主要应用于我国铁路线路上焊接无缝线路各类型长钢轨的联合接头，亦可进行异型钢轨接头、线路上断轨的焊接以及组成“移动式焊轨基地”代替厂焊。传统的气压焊工艺采用定压或两段加压顶锻焊接方式焊接。目前普遍采用小型移动式钢轨气压焊机、“三段加压”新工艺进行钢轨现场焊接。HG-I工钢轨超长气压焊接机、YJ-660气压焊机、YHJ-W型钢轨气压焊机等焊机是其典型设备。近年来，随着小型气压焊机的机械化、自动化控制水平的不断提高，保证焊接参数的稳定性，焊接质量得到明显改善。

2 铝热焊

钢轨铝热焊接工艺，保证在无缝线路锁定轨温不变的前提下，进行无缝线路伤损钢轨修复和应力放散，具有作业程序简单、方法易于掌握、作业人员少、机具轻便、劳动强度低、焊头外观平顺性好、焊头质量无缺陷、占用封锁时间短、扩大了作业轨温范围、不出现无缝线路应力峰、并能保证原锁定轨温不变的优点，对超长无缝线路的伤损钢轨修复、应力放散和将普通无缝线路改造为超长无缝线路，为铺设高速铁路无缝线路提供了一种理想的焊接方法。

一、引言：

济南铁路局济南钢轨厂焊车间，主要承担着局管辖区间内陇海线、津浦线、胶济线、京九线、兖石线几大干线与东平铁路、枣临铁路等无缝线路的长钢轨焊接、运输、回收工作，下设4个生产工区和1个旧轨整修基地，现有干部职工300多人。

旧焊轨工区作为一个老焊轨工区，近年来主要负责u75v、u71Mn轨种以及u71Mn、u74Mn轨种再用轨的焊接工作。

2010年我工区承接东平铁路与枣临铁路P50U71Mn轨种的长轨焊接任务，用k900焊机P50U71Mn轨种这在全路是首例，在没有任何经验可以借鉴的情况下，我们旧轨工区焊轨生产压力明显增大，工区全体干部职工面临巨大挑战，为能顺利完成生产任务，工区组织以管理人员、专业技术干部，采用先进、科学、合理的方法，组织焊接试验，直到型式检验通过，及时的进行了钢轨焊接，安全、顺利、高效、地完成了上级交给的长轨焊接任务，保证了线路长轨供应。

二、现状调查

1、 利用K900焊机焊接P50U71Mn轨种以前从没有焊接过，没有任何可以借鉴的经验。对于新的焊接轨种很陌生，对人员、设备都是一次考验。

2、 工区现有的焊接设备不能很好的适应P50U71Mn轨种的焊接，焊机老化，故障频繁；推瘤机漏油，反应迟钝；推瘤刀尺寸按照P60轨设计制造的，焊接P50轨需要改造；正火线圈空间尺寸不能满足P50轨要求；250调直机调直垫块不适应P50轨调直。

3、 焊接P60轨常用的焊接参数不能满足P50U71Mn轨种的焊接。

引言

随着列车速度的提高，轨道不平顺所引起的列车振动会显著增强，而良好的轨道平顺度是确保列车行驶安全和舒适的基本保证。提高钢轨焊接平直度，对于无缝线路安全控制具有重要意义。钢轨焊接接头平直度对线路平顺程度有着重要影响，科学、有效地测量钢轨焊接接头平直度，掌握钢轨焊接接头平直度规律，可以为制定合理的打磨工艺创造有利条件。我厂钢轨焊接使用的是闪光焊接技术，因此本文只讨论闪光焊接接头平直度的测量。钢轨焊接接头（简称：焊头）平直度对线路平顺程度有着重要影响。目前我厂焊头平直度要求见“表1”，而我们使用的焊头平直度测量方法有：1m直钢尺+塞尺法、波磨尺法、电子平尺法。下面我就对这三种测量方法差异进行对比分析。

测量原理：

一、1m直钢尺+塞尺法

如“图1”所示，采用1m直钢尺，将中部置于焊缝部位，用手按住距离焊缝中心一端直钢尺500mm处，使直钢尺与钢轨表面密贴，用塞尺在焊缝另一侧500mm处测量直钢尺与钢轨之间缝隙高度，用这个高度除以2就是焊头平直度。该方法实际只测量3点，不能反映焊头1m范围内的全部趋势，而且默认焊缝中部为最高点。当最高点不在焊缝中部时，测量结果则不能反映焊头真实平直度。但焊头左右500mm内，最高点不在中部的情况相对很少，这种测量方法还是有相当大的可操作性和准确性。

二、波磨尺法

如“图2”所示，先将波磨尺置于焊头处，选取焊缝中心一端500mm处为基准点并将测量尺标定零点，将测量尺沿波磨尺移动，对1m范围内所有点进行测量。这种方法操作简单，测量结果可以直接读出，且理论上，可以测量出焊头1m范围内的平直度曲线。但是，由于纵向移动是手工进行的，每个点的记录也由人工读取，所以，多点测量比较冗繁，而且误差产生机率大。

测量结果对比：

【摘 要】进入21世纪，铁路发展开启了新的征程，尤其是高速铁路成为了未来铁路发展的主流。对于基地钢轨焊接，其工艺质量的稳定性决定了钢轨铺设到线路上客货车运行的平稳性及安全性。同时，对于影响钢轨焊接的因素分析成为重要的环节，并为下一步制定对策提供技术支持。

【关键词】钢轨焊接；影响因素；原因分析

0 引言

目前，在我国钢轨无缝焊接领域，主要分为基地钢轨焊接和现场焊接两种方式。基地钢轨焊接是将钢厂生产的100m素轨通过各工序的密切配合，最终焊接成500m成品的生产过程。现场焊接则将500m钢轨通过移动式焊轨车焊接，并通过箱式正火车进行热处理从而形成无缝线路。

1 基本工序

2 钢轨母材

截止目前，桑梓店焊轨基地使用钢轨厂家为四家，分别是攀钢、鞍钢、包钢、武钢。

2.1 钢轨生产厂家生产能力