钢轨焊接

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钢轨焊接范文第1篇

（济南铁路局工务机械段，山东 济南 250000）

【摘　要】主要介绍了几种常见的钢轨焊接缺陷，对其产生原因进行分析，并提出了一些防治措施。

关键词 焊接缺陷；产生原因；预防方法

0　前言

焊接缺陷对焊接质量的影响非常大，只有明确焊接缺陷的产生原因我们才能更好的控制焊接质量，从而获得理想的焊接接头。只有钢轨焊接质量得到保障，才能更好的保障旅客乘车的安全。

1　焊接缺陷主要形式

焊接缺陷可以分为外观缺陷和内部缺陷。外观缺陷是指不用借助于仪器,从工件表面可以发现的缺陷,主要包括外观质量粗糙，鱼鳞波高低、宽窄发生突变，焊缝与母材非圆滑过渡，推瘤过程中推伤母材。当前焊接方法中存在外观缺陷的主要是气压焊，常见的外观缺陷是错边，有时还会出现推伤母材的情况，但这种焊接方法目前已不再使用。而内部缺陷主要以气孔、夹渣、未焊合、过烧、灰斑、裂纹为主。不同的焊接方法产生的缺陷也不相同。当前钢轨焊接方式主要分为气压焊、铝热焊、闪光焊三种。当前钢轨焊接使用最多的方法是闪光焊，其主要缺陷是内在缺陷，主要以光斑为主。但从外观质量和内在质量综合比较，闪光焊是目前比较理想的一种焊接方法。

2　焊接缺陷产生原因

焊接缺陷产生的原因多种多样，接下来从不同方面对其进行分析。外观缺陷产生原因可以分为人为、自然和冶金因素。目前钢轨焊接，尤其是现场焊接，自然条件比较恶劣，人员操作水平有差异，所以在外观上很难控制。冶金因素主要是钢轨出厂时每一根钢轨在几何尺寸上都会有或多或少的偏差，这种因素是人力无法改变的。而焊接内在缺陷则可分为气孔，夹渣、未熔合、过烧、灰斑等。气孔是焊接时,熔池中的气泡在凝固时未能逸出而残留下来所形成的空穴。其气体可能是熔池从外界吸收的,也可能是焊接冶金过程中反应生成的。气孔可分为条虫状气孔、针孔、柱孔,按分布可分为密集气孔,链孔等。气孔的生成有工艺因素,也有冶金因素。工艺因素主要是焊接操作是否规范，母材或填充金属表面是否有锈、油污等。由于水分在高温下分解为气体,高温金属中气体含量增加，熔池冷却速度大,气体来不及逸出，形成气孔残留在焊缝中。气孔主要出现在铝热焊中。而冶金因素则是由于在钢轨凝固界面上排出的氮、氢、氧、一氧化碳和水蒸汽等所造成的。此外钢轨焊接完成后还会出现焊后熔渣残存在焊缝中的现象。焊后残留在焊缝中的熔渣,有点状和条状之分.它是由于熔池中熔化金属的凝固速度大于熔渣的流动速度,当熔化金属凝固时,熔渣未能及时浮出熔池而形成的。它主要存于焊缝之间和焊缝与母材之间.其主要是由于钢轨端面有油污或者灰尘造成的。

未熔合也是一种常见的焊接缺陷。它是由于焊缝金属与母材金属或焊缝金属之间未能完全熔化结合在一起的一种焊接缺陷。铝热焊出现这种情况主要是由于焊剂的选择不当或者焊缝预留量过大以及封箱不严等原因造成的。对于目前的钢轨焊接方法来说，铝热焊主要是由于加热温度不够，不能为铝热反应提供足够的热量，未能达到理想的温度值。而闪光焊和气压焊则属于塑性焊接，其缺陷主要是由于钢轨预留顶锻量不足，顶锻量未达到要求造成的。在当前焊接过程中，气压焊与闪光焊出现未焊合的概率较小。

此外，焊缝中还会出现裂纹，它是指焊接接头中局部地区的金属原子结合力遭到破坏而形成的新界面而产生缝隙,它具有尖锐的缺口和大的长宽比特征.按其方向可分为纵向裂纹、横向裂纹,辐射状裂纹.其主要是冶金因素和力学因素产生的.冶金因素是由于焊缝产生不同程度的物理与化学状态的不均匀,力学因素则是由于火车运行过程中对钢轨的不断冲击，在焊接缺陷处产生应力集中，在不断的冲击下，裂纹不断长大，最终导致钢轨断裂。裂纹在钢轨焊接中出现的概率较小，主要出现在长期运行的铁路运行线上。

此外如果在焊接过程中焊接操作规范使用不当,热影响区长时间在高温下停留,晶粒会变得粗大,形成过热组织。若温度进一步升高,停留时间加长,可能使晶界发生氧化或局部熔化,就会出现过烧组织。过热可通过热处理来消除,而过烧是不可逆转的缺陷，出现过烧的部位，焊缝的强度非常低，很容易发生断裂。

当然在钢轨焊接中出现最多的还是灰斑，它是在焊缝金属的断裂面上出现的灰色条状或者块状的焊接缺陷。其组织脆硬，对焊接质量影响很大。灰斑主要出现在气压焊和闪光焊中，气压焊主要以灰色的斑点为主，闪光焊则主要是白亮的条斑或者点斑，这两种焊接方法属于塑性焊接，其缺陷主要是焊接参数选择不当,操作工艺不正确,焊接技能差，焊接过程中电流电压异常或者焊接过程中高温金属区被氧气氧化所造成的。其主要的一些断口缺陷形貌如下图所示：

图1和图4所示的缺陷在闪光焊中比较常见，主要表现为成片白色条斑和断口平齐，是由于参数配置不合理造成的，平齐断口一般是由于热输入不足造成的。图2所示的为比较大的灰斑，这种缺陷有的时候虽然很大，但一般不会成为裂源，图3所示的缺陷虽然不大，对焊缝强度影响却很大，尤其是当其缺陷延伸到边缘时，则很容易成为裂源。祛除灰斑缺陷一直是闪光焊参数调试过程中不可忽视的一个重要环节。

3　焊接缺陷的危害及预防方法

焊接缺陷对钢轨焊接接头的强度影响很大，不同的缺陷会带来不同的影响，但对于火车运行来说都是非常危险的。所以我们要明确每一种焊接缺陷所带来的危害，并制定相应的预防措施来保证安全。

气孔减少了焊缝的有效截面积,使焊缝疏松,从而降低了接头的强度,降低塑性，同时还会引起应力集中,而点状夹渣的危害与气孔相似,带有尖角的夹渣也会产生尖端应力集中,其尖端还可能会发展为裂纹源,要防止其产生，我们需要彻底清理钢轨焊接端面的油污、铁锈、水分和杂物，并使用端面打磨机将钢轨端面彻底打磨，使钢轨焊接端面平整、清洁。

同时未熔合也是一个不可忽视的缺陷，它是一种面积型缺陷、它减少了焊缝的有效截面积,使接头强度下降。为了防止出现这种缺陷，铝热焊焊接时则需要经验丰富的人员操作，并配备红外线测温仪辅助测量。气压焊和闪光焊则要控制好钢轨的预留量，降低钢轨滑动阻力，保证焊接过程能达到设定顶锻值。

而裂纹缺陷对接头强度的影响也非常大，如果钢轨内部存在裂纹，在火车长期运行中，不断的冲击钢轨焊缝，裂纹会不断扩大，焊缝的疲劳程度逐渐增强，当积累到一定程度就会引起钢轨的断裂，危及行车安全。裂纹缺陷一般都是在钢轨使用中出现，钢轨焊接过程中出现的概率很小，所以使用中的钢轨需要按照大修周期定期进行更换。

过烧和灰斑同样也是引起钢轨断裂的很重要的因素，出现过烧的部位，接头强度明显低于正常值，必然成为断裂源，所以在焊瘤的清除过程中务必要做到干净彻底。对于灰斑这种常见的缺陷只能通过细化每一道工序，优化焊接参数来改善。

4　总结

钢轨焊接范文第2篇

关键词：方法 质量 无缝线路钢轨

中图分类号：F253.3 文献标识码：A 文章编号：

一、铁路无缝线路钢轨焊接的方法

无缝线路工程在钢轨的搬运、铺设及焊接方面有高标准，高要求，这也是无缝线路铺设过程中的重点与难点。过去，钢轨长度受到制造、运输、铺设及养护等步骤的制约。改进发展后，各国普遍都用分步焊接钢轨的方式。此方法首先需要选择距离适中的地点，建立焊接工厂。其次，把从制造厂运来的标准铁轨加工成适合短途运输及承受能力强的长钢轨。最后，在工地开展焊接工作，使之成为无缝线路。

目前，钢轨焊接主要运用的方法有接触焊、气压焊、铝热焊、电弧焊。普遍而言，焊接工厂采用接触焊的方法,利用≤30m的短钢轨的拼接，焊接成200~500m的长钢轨。然后通过铝热焊、气压焊或电弧焊，将其焊成800~1500m的单元轨。另外，要求对跨区间无缝线路进行3次铝热焊接。可见，不同的焊接方式有其各自的特点。下面，通过的焊接原理和使用原则等方面，对各种焊接方式的优缺点进行分析：

(1)接触焊。其工作原理是利用通电电流对电阻效益所产生的大量热源熔接器件。通过顶锻后最终完成焊接步骤。其优点在于焊接速度快，质量高。由于其对设备要求繁琐，耗费功率较大，焊接一次所需成本较高，所以一般被工厂所采用。

(2)气压焊。其工作原理是通过气体燃烧所带来的热量，将铁轨端部处于融化或塑性状态。接着利用顶锻压力焊连已受焊器件的端点。此方法不仅一次性投资小、耗电少，而且效率高、功效好，多被应用于现场焊接操作。在焊接接头断面时要有精湛的技术，并要求纵向移动钢轨作为辅助工作。所以无法进行超长钢轨和跨区间无缝线路焊接。

(3)铝热焊。其工作原理是运用铝的化学性质，将其与金属氧化物混合后置入坩埚中剧烈燃烧，利用反应放出的热量将钢轨融化为钢水流入砂模中。设备简易，操作容易是它的优点。性能不强，试验不准是它的缺点。

(4)电弧焊。其工作原理是运用电焊条或焊丝接触钢轨端面后发生电弧电热熔化，静止冷却一定时间后，最终生成对焊焊头。此方法普遍用于现场维修。它主要的优势在于焊接金属的性能、硬度、耐磨强度赶超标准钢轨材料。目前，国外已能较好的使用电弧焊方法。由于其焊接耗时久，稳定性差、需要有高素质专业人才进行操作实施。所以，处于萌芽阶段的我们，正在对此方法做更深一步的探究。

二、国内外钢轨焊接技术应用现状

全球都力争发展无缝线路钢轨焊接技术，他们风格迥异，特点全然不同。如：

日本高速铁路钢轨焊接有三个步骤，第一，运用闪光接触焊和气压焊,将25m/50m的标准钢轨厂间焊成200m长钢轨,第二三次，主要使用铝热焊、强迫成型电弧焊和气压焊,铺设出800～1500m超长无缝线路。近几年，德国铁路部焊接钢轨接头时，大部分采用 “短时预热快速铝热焊法”。不仅加快了铝热焊预热的速度，而且改良了焊头的材质特性，增加其稳固性。当今，德国已建立出SKV焊接方法。法国着力于研究高速铁路钢轨焊接技术,在厂内采取高效的接触焊接法，在工作点利用移动式接触焊和QPCJ铝热焊接。QPCJ铝热焊具有严密的13个步骤，包括到焊接现场前的准备、在现场工作时的流程、对轨道的检查、对钢轨端头焊接的要求、钢轨端头是否对正、提前预备好砂模、预热标准钢轨、充足的焊药包、浇注成形、拆除砂模和推瘤、热打磨及冷打磨，最后一步为收尾检查。每一项都详细规定并标注解释。

对于跨区间无缝线路技术的研究，国外归纳出两种模式：一是在厂内将锰钢辙叉两端焊接过渡轨一块，消除了锰钢辙叉与碳素钢轨之间的焊接困难。二是采用新创立的钢轨组合式辙叉，在厂内将钢轨焊联成整体辙叉并给予热处理。

我国于1957年开始涉入钢铁焊接，到目前为止，取得令人颇为满意的成绩。当今我国正使用大剂量三片模定时预热焊法等新材料、新技术,新产品，为进一步提高钢轨性能而不懈努力。另外，移区间联合接头这一环节常常采用动式小型气压焊机。现场焊接多采用了法国拉伊台克国际公司的QPCJ铝热焊接技术。焊接设备国产化的研究应成为今后钢轨焊接技术研究的重点,从而不断提高焊接水平,为我国高速铁路的钢轨焊接储备必要的技术实力。

三、如何改善钢轨焊接质量

(1) 完善钢轨焊接制度

由于钢轨焊接制度对质量方面规定的缺乏，导致屡屡出现铺后断折的现象。为延长钢轨实用期，需增设对过程的监管与调控。通过对各焊轨企业资质、焊工素质、设备器材、焊接方法的调查，筹划出一套完整的钢轨质量要求规定。同时，还应增设无缝线路焊接计划，保证跨区间无缝线路的有效实施，建立一套标准的钢铁质量体系，是保证无缝线路正常运行的关键。

(2)合理应用整体道床

整体道床结构是一种新型的轨下基础，它不仅有整体性强、易维修、高质量等优势，还可以无缝线路铁轨的潜力充分发挥出来。碎石道床轨道的横向阻力取决于碎石对轨枕的约束力。倘若道床中的轨枕有横向位移倾向时，整体受力部分都会产生阻力。整体道床结构主要由钢筋混凝土搭建构成，其抗横向阻力效果明显优于碎石道床，整体道床结构单个普通扣件横向阻力值约在45kN，可明显提升无缝线路的稳定性。

(3) 全面提高企业素质

全面考察焊轨施工现场，对符合标准的施工队颁发许可证并定期进行监督。提高员工个人素质、设备条件、管理体系、质量性能等方面，可学习国外分级制模式，有效开展业内竞争活动。其次，监管施工现场。派监理人员对施工过程进行监督和管理，即实行监理制。使其能保质保量高效的完成目标任务。另外，监理人要定期进行考核，必须做到持证上岗。另外开展技术培训工作。 加强铁路焊接钢轨的规定的同时，需要焊工人员的合作与配合。所以，对焊工和管理人员应开展全面的培训教育，通过考试，演讲等形式，使人员提供技术水平和管理能力，能做到自主发现问题并有效改正小问题。从严格控制作业机制过程，从而彻底转变被动解决问题的困难局面。

四、总结

通过分析，发现国内无缝线路的施工过程都未符合《钢轨焊接接头技术条件》的要求。对于焊接钢轨的方法，不仅要明确如何合理使用方法，更要在实践中充分体现所选方法的优势。目前，我国大量的钢轨焊接设备和材料仍依赖进口，我们应把先进的技术和思想融合在焊接钢轨中来，完善焊接法律，制定质量标准，达到无缝线路钢轨实用性强的目标。对于国内外现状，对几种可行措施进行述评，强调了研究国产化焊接设备的重要性，同时提出了建设性意见，希望对铁路无缝线路钢轨焊接技术起到一定的促进作用。

参考文献：

[1]高速铁路无缝线路钢轨焊接技术的研究 周奕 上海铁道科技 2009年第三期

[2] 广钟岩、高慧安，铁路无缝线路[M].北京：中国铁道出版社，2011.

钢轨焊接范文第3篇

【关键词】 钢轨焊接 正火 打磨 起拱量 高低接头 裂纹 探伤

1 引言

一个合格的焊头需要经过下列工序方能获得：松扣件垫滚筒应力放散（锁定焊）焊前打磨对轨焊轨粗磨轨底探伤焊头正火紧扣件精磨整体探伤修轨（打磨、正火），各个工序都会对最终焊头质量造成影响。在钢轨现场焊接的施工过程中，常常因为焊头出现高接头、低接头、正火温度不均匀、裂纹、接头探伤显示超标等焊头质量缺陷，出现返工，耗费了大量的人力财力物力，有时甚至影响到交验工期。

2 典型焊头质量缺陷的产生原因及解决方法

2.1 高接头

用一米型尺测量，轨头上面起拱量大于0.3mm，称之为高接头。高接头可以通过后续正火及打磨环节得到合格焊头。但过高的起拱量，如正火精磨后的拱量大于1mm的焊头，增加了后续环节的工作量。

2.1.1 高接头产生原因

2.1.1.1 钢轨焊接时，在对轨及夹持钢轨时，向上提得过高，造成起拱量过大。

2.1.1.2 焊头正火后，没有及时测量起拱量，采取用液压弯轨器适当下压接头顶部及锁紧相应扣件。

2.1.1.3 焊头精磨时，没有根据当时环境温度及钢轨温度确定打磨余量，过大的起拱量可以经打磨减小。

2.1.2 高接头解决方法

2.1.2.1 正火和打磨操作人员应及时将后续焊头质量情况反馈给焊轨机操作人员，控制焊接环节的起拱量。

2.2.2.2 焊头正火后，及时测量起拱量，采取用液压弯轨器适当下压接头顶部及锁紧相应扣件。保证轨头上面起拱量4mm-5mm，行车面0.3mm以内（此时温度要保证在450℃以上）。

2.2.2.3 焊头精磨时，增加打磨量。

2.2 低接头

用一米型尺测量，轨头上面起拱量低于0mm，称之为低接头。在施工中应避免出现低接头。

2.2.1 低接头产生原因

2.2.1.1 钢轨焊好精磨后，经过一段时间的热胀冷缩内部应力作用，及线上行车对焊缝的碾压，焊头会产生下降。为了避免在工程交验出现低接头，在正火时应控制起拱量，在精磨时预留打磨余量，保证交验合格。

2.2.2 低接头解决方法

2.2.2.1 获得焊接环节的理想起拱量，并做到正火和打磨操作人员与焊轨机操作人员及时沟通反馈。

2.2.2.2 在正火环节，熟练运用液压正轨器及撬棍进行校正，使用1米专用型尺及塞尺，保证轨头上面起拱量4mm-5mm，行车面0.3mm以内（此时温度要保证在450℃以上）。

2.2.2.3 在精磨环节，用钢轨精磨机及磨头砂轮，打磨钢轨轨头焊缝位置顶面上行车面，使轨头焊缝与轨头形状一致。使用1m型尺及塞尺，保证起拱量留0.6mm-0.8mm，温度高可留0.8mm-01mm，打磨方向与钢轨轴向长度方向同向。精磨范围在1m以内。

2.2.2.4 如出现低接头，允许再正火二次。利用钢轨的特殊形状，即轨头截面积大轨底板截面积小，加热后冷却是轨底板先回缩形成起拱量来改善低接头。

2.3 焊头正火温度不均匀

2.3.1 正火温度不均匀的原因

2.3.1.1 加热器火孔大小没有调整好，造成焊头轨头与轨底的温度不一致。严重的会出现轨底过烧，造成焊头报废。

2.3.1.2 加热器局部火孔因积碳产生堵塞，造成局部加热温度低。

2.3.1.3 加热器出火孔距钢轨各部分间隙没有保证基本一致，致使钢轨温度不均匀。

2.3.1.4 氧气与乙炔的混合比不正确，加热热量不充分。

2.3.1.5 正火操作人员不熟练，不能正确调整加热器，调整混合比，摆火动作不正确。

2.3.2 焊头正火温度不均匀的解决方法

2.3.2.1 培训正火操作人员，能够正确调整加热器，调整混合比。

2.3.2.2 加热焊缝以内60毫米钢轨，正确使用测温仪，U75V控制在900--920℃， U71Mn控制在870--900℃。

2.3.2.3 要求轨头轨腰轨底板温度基本一致，轨底板温度允许高50℃以内，避免过烧。

2.4 焊头裂纹

2.4.1 焊头裂纹产生的原因

2.4.1.1 钢轨焊接完成后，由于钢轨冷却过程中的回缩，造成轨底焊缝裂纹。

2.4.1.2 由于松扣件垫滚筒环节扣件没有完全松完，滚筒没有按规定间隔放置，在焊机拉钢轨对轨的过程中产生一个向后的拉力，造成焊接完成后轨底焊缝裂纹，也可能在正火后造成轨底焊缝裂纹。这个问题，在低温环境特别是在锁定焊时多有发生。

2.4.1.3 在低温条件及锁定焊正火时没有注意焊缝前后各20扣以外应锁紧5对扣件以上，以致加热时钢轨回缩产生裂纹、拉细焊缝甚至拉断焊缝。

2.4.2 避免焊头裂纹的方法

2.4.2.1 钢轨焊接最好采用保压推瘤的方法，利用焊轨机保压推瘤的功能，焊头焊好后维持5分钟的压力，待焊头温度下降到350℃以下时松开钢轨。

2.4.2.2 焊接前应确认扣件完全松完，滚筒按规定间隔放置。

2.4.2.3 焊头正火前确认焊缝前后各20扣以外应锁紧5对扣件以上。

2.5 接头探伤显示超标

2.5.1 接头探伤显示超标的原因

2.5.1.1 由于正火温度不均匀，焊缝内部金相组织不一，粗晶反射现象造成显示超标。

2.5.1.2 焊头轨头轨底打磨没打磨平，在凹凸部造成显示超标。

2.5.1.3 焊头轨底露头的小灰斑、小夹渣造成探伤显示超标。

2.5.1.4 焊头轨底打磨棱角没做好园弧过度，在棱角处造成探伤显示超标。

2.5.2 解决焊头接头探伤显示超标的措施

2.5.2.1 保证焊头正火温度均匀，温度达到规定要求。

2.5.2.2 焊头打磨按规定打磨到位。

2.5.2.3焊头轨底露头的小灰斑、小夹渣有一部分可以通过加大打磨量消除。

3 钢轨现场焊接的正火及打磨工艺方案制定

通过以上的分析，影响钢轨焊缝接头质量的因素，包括人、机、料、法、环的各个方面，制定详细的、定量的钢轨现场焊接的正火及打磨工艺方案，对提高焊头质量的一次合格率，减少返工造成的损失，有很大的现实意义。

以下为钢轨现场焊接的正火及打磨工艺方案。

3.1 钢轨焊头正火工艺方案（以60轨为例）

3.1.1 待轨温冷却至300℃以下，焊缝两端松开15-20扣，打压机垫入150-175mm木头方墩。

3.1.2 打粗磨，打磨轨底板上面、侧面及轨底面。

3.1.3 如锁定焊，需加入探伤工序，判定是否伤头。

3.1.4 固定加热器，保证加热器出火孔距钢轨各部分间隙基本一致。

3.1.5 开启氧气乙炔控制箱。

3.1.6 用点火器点燃加热器。

3.1.7 摆火，移动距离60mm，加热时间3.5分钟至5分钟。

3.1.8 测温，当温度达到870℃--900℃即达到加热温度。测温部位为轨头正中及轨底板三角区上部。

3.1.9 加速摆几次火，关闭氧气乙炔控制箱，停火。

3.1.10 快速取下加热器及摆火架。

3.1.11 快速用压机取下垫块。

3.1.12 快速用1米专用直尺及塞尺测量轨头上面起拱量及行车面。

3.1.13 快速用液压正轨器进行校正，使用1米专用型尺及塞尺，保证轨头上面起拱量4mm-5mm，行车面0.3mm以内（此时温度要保证在450℃以上），并锁紧扣件。

3.1.14 自然冷却，允许吹风。特殊情况（如夏季温度高），温度降至300℃以下，可以淋水降温。

3.1.15 接下进行精磨及测量，保证轨头上面起拱量0.6mm-1mm，行车面0.2mm以内。完全冷却后，轨头上面起拱量会降至0.2-0.6mm，通过以后修轨可避免低接头。

3.2 钢轨焊头打磨工艺方案（以60轨为例）

打磨共分粗打磨、精打磨及修轨。

3.2.1 粗打磨工艺方案

3.2.1.1 钢轨焊接完成，待焊缝温度降至300℃以下。

3.2.1.2 启动小型发电机，在合适位置放置电源插板。

3.2.1.3 机车及焊机后退25m以外。

3.21.4 用压机起轨，垫好垫块。

3.2.1.5 用棒砂轮机及粗砂轮，打磨钢轨焊缝位置轨底板三角区，使焊缝与轨底板三角区形状一致。打磨方向与钢轨轴向长度方向同向。

3.2.1.6 用棒砂轮机及粗砂轮，打磨轨底，将轨底焊缝打平。

打磨方向与钢轨轴向长度方向同向。如夜间，需通过头灯照射轨底位置，用镜子反射看清轨底进行打磨。

3.2.1.7 锐边倒角。

3.2.2 精打磨工艺方案

3.2.2.1 钢轨正火完成，待焊缝温度降至300℃以下。

3.2.2.2 启动小型发电机，在合适位置放置电源插板。

3.2.2.3 机车及焊机后退25m以外。

3.2.2.4 用压机起轨，取下垫块，水平落入轨枕。

3.2.2.5 用钢轨精磨机及磨头砂轮，打磨钢轨轨头焊缝位置顶面上行车面，使轨头焊缝与轨头形状一致。使用1m型尺及塞尺，保证起拱量留0.6mm-0.8mm，温度高可留0.8mm-01mm，打磨方向与钢轨轴向长度方向同向。精磨范围在1m以内。

3.2.2.6 用钢轨精磨机及磨头砂轮，打磨轨头内行车面，使轨头内行车面焊缝与轨头行车面形状一致，使用1m型尺及塞尺，保证行车面直线度为0到0.2mm。打磨方向与钢轨轴向长度方向同向。精磨范围在1m以内。

3.2.2.7用钢轨精磨机及磨头砂轮，打磨轨头非行车面，使轨头非行车面焊缝与轨头非行车面形状一致，打磨方向与钢轨轴向长度方向同向。精磨范围在1m以内。

3.2.2.8 精磨时注意圆弧过度。

3.2.3 修轨工艺方案

3.2.3.1 高接头处理

打磨钢轨轨头焊缝位置顶面上行车面，使轨头焊缝与轨头形状一致，起拱量为0-0.2mm，要求控制到上限。打磨方向与钢轨轴向长度方向同向。修轨范围在1m以内。

打磨轨头内行车面，使轨头内行车面焊缝与轨头行车面形状一致，保证行车面直线度为-0.2到0.2mm。打磨方向与钢轨轴向长度方向同向。修轨范围在1m以内。

3.2.3.2 低接头处理

再次正火按正火工艺，如正火后起拱量大按高接头处理。

4 总结

经过京沪高铁、海南东环线、汉宜高铁、宁杭高铁等工程的实践摸索，通过进行细致的实验分析，找出影响焊头质量的因素，制定详细的、定量的钢轨现场焊接的正火及打磨工艺方案，施工进度得到加快，一次合格率大大提高，返工率控制到了很小到范围，焊头质量得到了保证，产生了很好的综合效益。

参考文献

[1] TB/T1632.1-2005《钢轨焊接 第1部分：通用技术条件》中华人民共和国铁道部2005

[2] TB/T1632.2-2005《钢轨焊接 第2部分：闪光焊接》中华人民共和国铁道部2005

钢轨焊接范文第4篇

【关 键 词】钢机柜；焊接变形；加工；强度

【中图分类号】 P755.1【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2013）07-0226-01

在我公司的众多产品中，钢机柜是其中应用普遍、加工难度较大的一种类型，对加工者的技术水平要求相对较高。钢结构机柜大多采用焊装结构。一般机柜的尺寸精度、形位公差要求严格；机柜整体牢固可靠，设备安装方便，配合电气设计安装需要符合总体设计要求；电磁屏蔽性好，“三防”及抗振性能优良。为了保证设计要求，焊装结构机柜就要在焊接坡口设计、焊接方法的选择、焊接工艺、矫正变形等方面入手，找到最佳的加工工艺方案。以下以我公司某种钢结构机柜为例做一浅析。

1 工艺方法分析

有焊接就可能产生变形，本机柜框架是焊接装配结构。为了防止焊接中产生的位移变形，在加工工艺上通过预先制作专用定位工装来保证重要尺寸精度。这样在焊接过程中就能够确保设计尺寸精度要求。如果这些重要部位尺寸精度，由于焊接产生变形而达不到设计要求，那么和机柜配套设计的零件及插箱将不能顺利安装。在焊接方式上为了尽量减小焊接过程中产生的应力变形，机柜采用二氧化碳气体保护焊焊接，通过实际加工验证效果很好。二氧化碳焊焊接钢机柜优点如下：

1） 电弧的穿透力强，厚板焊接时坡口的钝边可设计得稍大一些；

2） 焊接电流密度大，焊丝熔化率高，焊后一般不需清渣；

3） 二氧化碳气体价格便宜，二氧化碳保护焊比普通电弧焊的生产成本低，生产率比普通的电弧焊高1～3倍；

4） 电弧热量集中，受热面积小，焊接速度快，对薄壁构件焊接质量高，焊接变形小，同等条件下可代替气焊。

5）设备操作简单，焊缝成型好，焊接质量高，变形量相对较小。

焊接次序则考虑到由于所焊接部位的间隙不同，应先焊接间隙小的部位，再焊接间隙大的部位，这样有利于减少焊接造成的构件变形。多层焊的每道焊完后，必须将焊渣、飞溅及焊疤清除干净，并经确认无裂纹缺陷后，再焊下一道。对钢机柜构件采取焊接施工时，引弧应在垫板、帮条形成焊缝的部位进行，禁止烧伤主筋。在焊接钢机柜过程中应即时清除焊渣、飞溅，确保焊缝表面光滑且焊缝余高平缓过渡、弧坑应填满。焊接关键是要选用合适的电流、应当防止电流过大、电弧拉得过长、控制好焊枪的角度和运弧的方法。

2 工艺方案及优化处理

2.1基本要求和加工难点

（1） 机柜外形尺寸约1700X1100X600，上下一般分为三到五层，大多由30～60余个零部件组成，结构复杂；

（2） 尺寸精度、形位要求、强度要求、美观要求均较高；

（3） 机柜各种类型孔多达数百个，形状各异；

（4） 加工的难点主要为：变形大、矫正困难、空间关联尺寸的精度要求难以保证。

2.2加工方法分析

通过大量的生产实践，我对钢机柜加工方法总结了以下几点：

（1）首先仔细消化图纸，与设计师详细沟通，对机柜结构做到心中有数。

（2）其次规划好装配顺序，一般为零件—组件—部件—总成，这样就化解了加工难度，将复杂的机柜整件分解为相对容易能保证精度的小部件、组件。

（3）将难度最大的地方、最易出现问题的部分提前采取预防、避免的措施，比如采用自制工装、夹具、定位样板、心轴、钻孔样板等，利用这些工具保证精度要求。

（4）装配过程中焊接变形问题是解决的难点和重点。

2.3装配过程中焊接变形问题优化处理

（1）只要条件允许，把机柜分成若干个结构简单的部件，单独进行焊接，将变形在部件中消除，然后再总装成整件。

（2）选择合理的装配焊接顺序

在焊缝较多的组装条件下，应根据构件形状和焊缝的布置，采取先焊收缩量较大的焊缝，后焊收缩量较小的焊缝；先焊拘束度较大而不能自由收缩的焊缝，后焊拘束度较小而能自由收缩焊缝的原则。比如：主梁的焊接装配，对于焊缝非对称布置的结构，装配焊接时应先焊焊缝少的一侧。

（3）采用反变形法来减小焊接变形：这是生产中经常使用的行之有效

（5）采用热平衡法：焊接时，在与焊缝对称的位置，用气体火焰与焊接同步加热，使加热区和焊缝产生同样的膨胀变形，焊后其一致收缩，则可以防止弯曲变形。

2.4焊接变形矫正方法

在机柜的生产过程中，虽然采取各种措施，但焊接变形总是不能避免。因此，焊接后通常需要采取办法对焊接变形进行矫正。其方法都是设法获得新的变形去抵消或减少原有的变形，从而使零件获得矫正。具体方法有：

（1）手工矫正法：对于单一的弯曲、或波浪变形，通常采用锤子等工具锤击焊件的变形处进行矫正；扭曲变形通常采用两人或多人抬高机柜反方向镦击来消除。

（2）机械矫正法：利用三点弯曲使焊件产生一个与焊接变形方向相反的变形，来矫正焊接变形。比如千斤顶、拉紧器、压力机等将焊件顶直或压平。一般适用于塑性比较好的材料及开敞式的、内部空间的柜体。对于薄板结构的变形可以采用滚压焊缝或逐点挤压焊缝的方法（多见于底板、顶板、壁板的断续焊和点焊）。

（3）火焰加热矫正法：焊接时，利用气体火焰加热构件的伸长部分，使其在较高温度下发生压缩塑性变形，冷却后收缩而变短，使构件的变形得到矫正。需要注意的是，加热温度不宜过高，否则会使金属表面质量受到损坏。一般情况下，加热温度为650℃～800℃。

3 结论

实践证明，通过采取有效的焊接工艺方法和控制焊接变形的措施，焊后采用适当的变形矫正方法，就能确保钢机柜焊接质量和加工精度，为顺利实现后续加工及满足装配质量提供了必要的条件；同时可以简化校正工序，降低操作工的劳动强度，提高生产效率。在钢机柜焊接加工方面积累了宝贵经验，提高了我公司市场竞争能力，为进一步提高产品质量打下了一个良好的基础。

参考文献

[1]《焊接技术与高招》机械工业出版社，朱颖主编，2011年版

钢轨焊接范文第5篇

（沈阳特种设备检测研究院，辽宁 沈阳 110035）

【摘　要】焊接是压力容器制造行业最为重要的工艺过程，选定何种焊接方法，如何确定焊接参数，如何控制焊接接头力学性能，这些对焊接质量的控制都需要适宜的焊接规程来指导。本文分别对钢制压力容器、铝制压力容器和钛制压力容器的焊制过程进行了对比分析，从不同角度解读了这三种压力容器焊接规程编制时需要注意的特征及意义。

关键词 压力容器；焊接规程；特征

作者简介：李晓玲（1966—），女，汉族，硕士，高级工程师。

承压设备的焊接质量是焊接相关方面综合作用的结果，而焊接又是一门实践性极强的学科。由于承压设备的结构和材料各不相同，焊接技术要求也有很大差异，各制造、安装单位和焊接人员的实践与经验也各不相同，所以不可能制订出一份通用的承压设备焊接工艺规程[1]。

焊接工艺规程是根据合格的焊接工艺评定报告编制的、用于产品施焊的焊接工艺文件，是工艺指导性文件，直接决定产品的焊接质量。全国锅炉压力容器标准化技术委员会焊接标准工作组接受相关行业代表的建议，确定承压设备按照不同的产品种类各自制定相应的焊接规程，但对焊接材料、焊接工艺评定、焊接试验等方面，目前相关标准过于复杂，所以统一承压设备焊接材料、焊接工艺评定和产品焊接试件的力学性能检验标准，是国家的重要技术管理决策，它对实现承压设备生产与国际接轨，加强承压设备的安全监察，提高承压设备的安全可靠性，确保承压设备的制造（安装）焊接质量将起到重要作用。

本文从焊接方法、焊接材料、坡口制备、焊接与焊后热处理等多个方面对比分析了钢制压力容器、铝制压力容器和钛制压力容器焊接规程的特征及意义，旨在帮助专业技术人员更好的熟悉三种容器的特征，制订更为合理的焊接规程。

1　焊接方法

钢制压力容器最为普遍，其适用的焊接方法包括气焊、焊条电弧焊、埋弧焊、钨极气体保护焊、熔化极气体保护焊、等离子弧焊、气电立焊和螺柱焊。

由于铝材在低温下无脆性转变的特性，被大量用于制造空气分离设备（深冷设备）中的容器及管道。适用的焊接方法包括气焊、钨极气体保护焊、熔化极气体保护焊、等离子弧焊。为保证焊接质量，铝合金通常选用氩弧焊焊接。因为氩弧焊的热量集中，保护效果好，焊缝质量好，成型美观[2]。

随着压力容器对耐蚀性、可靠性、安全性和使用寿命的要求不断提高，耐蚀性能极佳的钛制压力容器也用得越来越多。我国钛材产量的四分之三都用于制造压力容器。尽管一次投资较高，但钛容器的应用可以获得长远的经济效益。压力容器用钛并不追求过高的强度，主要要求良好的塑性、韧性、成形性与焊接性，以使容器在制造中顺利成形与焊接，在使用中具有尽量高的塑性储备，因而在钛和钛合金中容器用钛一般只采用工业纯钛和耐蚀低合金钛。适用的焊接方法包括钨极气体保护焊、熔化极气体保护焊、等离子弧焊。

2　焊接材料

钢制压力容器所用材料较为复杂，所以焊接材料的选用也分为多种情况，例如耐热型低合金钢相同钢号相焊时，焊缝金属中的Cr、Mo含量要与母材规定相当或符合设计文件规定的技术条件；高合金钢相同钢号相焊，有些情况下要考虑焊接材料的耐腐蚀性能；不同钢号钢材相焊时，选用的焊接材料应保证焊缝金属的抗拉强度值要介于强度较低一侧母材抗拉强度下限值与强度较高一侧母材抗拉强度上限值之间；用生成奥氏体焊缝金属的焊接材料焊接非奥氏体母材时，应慎重考虑母材与焊缝金属膨胀系数不同而产生的应力作用；奥氏体高合金钢与碳素钢、低合金钢相焊时，应考虑焊缝金属的抗裂性能和力学性能[3]。在选用焊接材料时，这些都是必须要考虑的。

除特殊情况外，钢制压力容器用各类钢材的焊接材料选用应遵循一条通用原则：选用焊接材料应保证焊缝金属的力学性能高于或等于母材规定的限值，或符合设计文件规定的技术条件。

对于铝制压力容器，焊接材料的选用较为简单。首先需要满足的是选用的焊接材料应保证焊缝金属的力学性能高于或等于母材规定的限值（如有需要，其耐蚀性能不应低于母材相应要求），或满足设计文件规定的技术条件。另外，为了保证焊缝金属的耐蚀性，当母材为纯铝时，应采用纯度不低于母材的焊丝；当母材为铝镁合金或铝锰合金时，应采用含镁量或含锰量不低于母材的焊丝。

值得注意的是，当使用钨极气体保护焊制造铝制压力容器时，推荐选用铈钨极作为电极，也可选用纯钨极、钍钨极等作为电极。纯钨极应用最早，适用于交流焊接，但综合性能欠佳，逐渐被钍钨极与铈钨极所替代；钍钨极的综合性能较好，但有放射性；铈钨极在低电流下有优良的起弧性能，维弧电流较小，放射性剂量极低，在直流小电流焊接时，是钍钨极的首选替代品。

钛制压力容器焊接材料的选用原则同铝制压力容器的选用原则相近。选用的焊接材料应保证焊缝金属的力学性能高于或等于母材规定的限值（如有需要，其耐蚀性能不应低于母材相应要求），或满足设计文件规定的技术条件。其特殊之处在于如下三点：1）不同牌号的钛材相焊时，按耐蚀性能较好和强度级别较低的母材选择焊丝和填充丝；2）焊丝中的氮、氧、碳、氢、铁等杂质元素的标准规定上限值应低于母材中杂质元素的标准规定上限值；3）当使用钨极气体保护焊时，推荐选用铈钨极作为电极。

3　坡口制备

钢制压力容器制备坡口时，应遵循如下规则：对于碳素钢和标准抗拉强度下限值不大于540MPa的强度型低合金钢，采用冷加工或热加工方法制备坡口均可；对于耐热型低合金钢、高合金钢和标准抗拉强度下限值大于540MPa的强度型低合金钢，宜采用冷加工方法。如采用热加工方法，应采用冷加工方法去除影响焊接质量的表面层；应将坡口表面及附近（以离坡口边缘的距离计，焊条电弧焊每侧约10mm，埋弧焊、等离子弧焊、气体保护焊每侧约20mm）的水、锈、油污、积渣和其他有害杂质清理干净；对于不锈钢应在坡口两侧作必要的防护。

铝制压力容器制备坡口时，应遵循如下规则：制造应有专用场地，不能与黑色金属产品混杂生产，并要保证工作场所的清洁、干燥；可采用冷加工方法或等离子弧方法制备坡口，但焊前要去除坡口的氧化物，直至露出金属光泽并打磨平整；应对坡口表面及两侧50mm范围内的水分、尘土、金属屑、油污、漆、氧化膜、含氢物质及所有附着物使用机械法或化学法进行彻底的表面清理（不能使用砂轮或砂布，可使用不锈钢钢刷）；因铝在空气中及焊接时极易氧化，生成的氧化铝易导致焊缝中出现夹渣、未熔合、未焊透等缺陷，所以清理好坡口后应立即施焊。

钛材极易氧化，因此钛制压力容器制备坡口时，同样要注意氧化的危害，遵循如下规则：应尽量采用冷加工方法制备坡口，如使用热加工方法，一定要去除坡口及两侧表面的氧化层和浮渣，直至呈现出银白色金属光泽；应去除坡口表面及两侧25mm内的油污、氧化物、氮化物、水分和有机杂质等有害物质；除了使用机械法和（下转第169页）（上接第74页）化学法，钛制压力容器还可使用脱脂的方法进行表面清理，但不能使用氧化物溶剂和甲醇溶剂；机械法清理时可使用不锈钢钢刷或碳化硅砂轮。

4　焊接与焊后热处理

钢制压力容器焊接时，对于多种类别的钢材都需要进行预热，而且两种不同类别的钢材相焊时，预热温度要按要求高的钢材选用。此外，需要注意的是钢材的预热温度也不是越高越好，如碳钢和低合金钢的最高预热温度和道间温度就不宜大于300℃，而奥氏体不锈钢的最高道间温度不宜大于150℃。

焊制钢材后，对于冷裂纹敏感性较大的低合金钢和拘束度较大的焊件应采取后热措施，并应在焊后立即进行。后热温度通常为200~300℃，保温时间通常不少于30min。焊接后立即进行热处理时可不进行后热。

钢制压力容器的焊后热处理尤为重要，《压力容器焊接规程》中对整个热处理的过程和要求有详尽的规定，包括焊后热处理厚度的确定、焊后热处理方式、温度的确定、工艺的制定等各方面内容。另外，下述几点内容笔者认为也同样是焊后热处理的重点，需要特别注意：

1）对于低合金钢和碳素钢来说，低于490℃的热过程不作为焊后热处理对待；对于高合金钢，低于315℃的热过程也不作为焊后热处理对待。

2）非受压元件与受压元件相焊时，应按受压元件的焊后热处理规范执行。

3）对于有再热裂纹倾向的钢号，在焊后热处理时应防止产生再热裂纹。

4）奥氏体高合金钢制压力容器及其零部件一般不推荐进行焊后热处理。

5）焊后热处理应在压力试验之前进行。

6）对于有应力腐蚀的，盛装介质毒性为极度、高度危害的，或低温的压力容器，在焊接返修后必须重新进行焊后热处理。

铝制压力容器焊接过程中，在钨极氩弧焊时焊件厚度大于10mm、熔化极氩弧焊时焊件厚度大于15mm、钨极或熔化极氦弧焊时焊件厚度大于25mm的情况下，焊前应进行预热。未强化的铝及铝合金预热温度一般为100~150℃之间；强化的铝合金或镁含量在4~5%的铝镁合金，预热温度不应超过100℃。施焊时，要控制道间温度不超过150℃，且每焊完一道时，要用机械方法去除氧化膜。一般不要求进行后热和焊后热处理。

钛制压力容器一般不进行预热。多层焊时，层间温度要控制在120℃以下。注意钛制压力容器控制的是层间温度，而铝制压力容器控制的是道间温度。施焊时，对温度在400℃以上的焊缝和热影响区的正面、背面，均应进行保护，防止氧化。钛制承压设备一般情况下也同样不需要进行焊后热处理。如果设计图纸规定进行焊后热处理时，应同时注明热处理方法、热处理温度和保温时间。焊后热处理应在真空或充氩环境下进行。

5　结束语

NB/T 47015-2011《压力容器焊接规程》是一个实践性非常强的标准。焊制压力容器的建造单位从设计技术要求、制造安装条件和压力容器服役要求出发各有不同焊接作业细则，都能得到合格产品，因此制造工艺及焊接工艺过程没有必要也不可能统一。但根据国内五十余年来建造压力容器的实践结果，可以总结出若干有用的规律，用标准形成固定下来作为今后使用的依据，完全是有必要的。本版本标准针对当前压力容器行业中存在的普遍问题提出了更为贴合实际的理论基础，例如焊接材料的选用原则，焊缝的空间位置范围等内容。本文解读的只是其中的一部分，希望能为从事压力容器制造业的技术人员提供帮助。

参考文献

［1］戈兆文,高驰.对压力容器焊接规程标准的思考[J].压力容器,2006,23(8):1-6.

［2］徐志烽.铝制压力容器的质量控制[J].压力容器,1999(1):51-54.