钢轨接头现场焊接工艺

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1、1钢轨接头现场焊接工艺同方威视-产品线管理本部潘辉【关键词】轨道型号、V 形坡口、焊条烘焙、接头保温、A60 打磨【说明】NUCTECH 制造的 MB1215HS、MB1215DE、PB6000、PB2028 等大型设备，是在钢轨上运行，由于钢轨较长，在土建工程现场施工过程中，常将钢轨采用手弧焊对接形式，焊接成一根无缝隙的长钢轨。本文依据中华人民共和国铁道行业标准TB/T 1632.12005。参考 焊接与切割 ； 机械工人-热加工有关文献。本文适用于不具备自动熔接、铝热焊接条件的现场。现将钢轨对接焊接工艺及要求介绍如下。一、钢轨选择1.1.钢轨型号： 选用起重 P 型钢轨 P38、 P43。

2、1.2.钢轨规格：钢轨的截面为工字形，具有良好的 抗弯强度，底部是具有一定宽度的平板，可增大与基础的接触面， 国标材质检测，其含碳量 wC=0.5 0.8， 含锰量 wMn=0.6 1.5。钢轨长度一般选用国标 12.5 米和 9 米。1.3.钢轨截面 （ 图一）和（图二） ：图一2图二二、手弧焊条2.1.第一种方法 ： 采用 E5016 和 D322 两种焊条。在轨道焊接端头的下部，用 E5016 焊条；在焊接头上部表面，用堆焊焊条 D322(铬钨钼钒冷冲模焊条 )。这样既经济又实用，不但可保证对接焊 缝质量和强度，而且可使堆焊层硬度 (焊后空冷 )55HRC。上述两种焊条直径为 5mm 为

3、宜。2.2.第二种方法： 采用 TYD360、 TYD380 焊条，这两种焊条都是钢轨接头专用焊条，可以不用烘烤、自动脱渣。2.3.第三种方法：采用 J506RH、J507 低合金钢焊条J506、J507 焊条直径从 2.5mm 到 6.0mm 不等，可以进行全位置焊接，焊接时选用直流焊机，极性为反接。三、焊机：采用交、直流两用焊机（或直流焊机），焊接电流均为 180 250A， 电弧电压均为 36 24V。四、钢轨调整34.1.端头切割（图三）钢轨末端应为平滑的光面， 必须垂直于钢轨的纵轴，可使用电锯切割。应注意清除末端表面的锈蚀 ，必要时该表面应做磨光处理。图三44.2. 接头坡口：（图四

4、）需要焊接的端头要开成 V 型坡口， 坡口开在轨道上半部，至轨道高度的1/3 处，V 型上口大小为 30mm。图四4.3.轨道接头间隙：坡口打磨完成后，对两条被焊接轨 道间隙要进行调整，当轨缝太大时，调整端头底部间隙为 10mm-12mm。调整好以后 ，V 型上口间隙为 25mm-27mm。4.4.除锈： 采用剖光机对端头进行打磨除锈， 端头如果不规则，采用 A60细砂轮打磨，砂轮机应沿钢轨纵向进 行打磨，严禁横向打磨，要保持轨端头原曲线形状，对母材的打磨量不超过 0.2m m。打磨时砂轮应与钢轨平稳接触，防止砂轮跳动。打磨时不得用力过猛 ，防止钢轨表面局部过热发黑发蓝。4.5.调直：54.5

5、.1.用经纬仪和钢板直尺， 将两根需要焊接的轨道调直对正，直度偏差0.5mm；再用水准仪 把钢轨接头调平调直，水平偏差0.5mm。钢轨对正后用轨道夹板夹好扣牢 （上紧扭矩为 275 NM） ，在夹紧钢轨的同时，对准两根钢轨中轴，对准精度为 0.3mm； 操作人员用手摸的方式检查钢 轨的上下方向是否对正，如没有对正，松开夹钳重新对正。4.5.2.当整条钢轨完成调校后 ，把轨道预埋螺栓的压板压紧（上紧扭矩为 275 NM） ，焊接前应重复检查轨道压板螺栓的是否上紧。4.5.3.把钢轨调整好后，钢轨接头底部，点焊一块钢板，（一般用钢轨垫板临时替代），防止拆开夹具后端头 错位，把钢板点焊在两条被焊接钢

6、轨的端头，然后在拆开夹具，准备好后，开始焊接。五、焊接工艺5.1.工具准备交直流电焊机（或直流焊机） 1 台；0 300温度计一只；氧气、乙炔气及焊炬 2 把；烘焙箱或电炉一台；保温岩棉、毛毡；5.2. 焊条准备5.2.1.当采用 TYD360、TYD380 焊条时，可直接焊接，保证焊接环境温度不低于 0即可。65.2.2. 焊条采用 E5016 和 D32 2 焊条时，要经过高温烘培。焊前将焊条放在200400烘箱内烘焙1h （或电炉丝加热烘焙） ； 对接焊缝底部间隙10mm，校直、校平，钢轨对接表面除油 、除污、打磨及擦洗干净。5.2.3.如果使用国产 J506、J607 焊条，焊条应保持

7、干爽清洁，使用前，要烘焙至 150以上，焊条应储存在热 柜内，热柜内的温度应比外面大气温度高 25。焊条从热柜取出后，必须马上使用 。J507、J507 焊接后的焊缝成型较酸性焊条难看，如果在盖 面时可以用酸性焊条。焊条直径 mm 2.5 3.2 4.0 6.0选用电流 A 70-90 90-130 130-150 150-1905.2.4.如使用直流电，焊条应该接在焊机的正极。5.3.焊接操作5.3.1.由于钢轨焊接性能较差，因此焊接工艺较为繁琐，要把 0 300的温度计固定在钢轨上，在距离焊缝两边 100mm 长的位置，用 2 3 把焊炬同时对钢轨预热。当钢轨温度达到 200 250时，先

8、用 E5016 焊条从钢轨底部边加热边堆焊，堆焊至轨道头部时，在用 D322 焊条边加热边堆焊。焊接要间断进行，尽量减少焊接部位的热 量，使焊接过程中始终保持轨道温度200 250。全部焊接完成后，还要继续加热到 250，再将钢轨在空气中经过 0.5h 时间缓慢冷却到室外温度 (30左右 )，以防止裂纹产生。焊接后应检查焊缝处和与钢轨衔接处 有无明显痕迹及焊后硬度。5.3.2.焊接时要分层时堆焊，最 后的焊缝要高出轨道表面 1mm-2mm， 焊接完成后，钢轨应立即盖上毛毡等隔热物。六、焊缝打磨：76.1.对焊接好的轨道接头，要利用 A60 打磨机，打磨焊接接头的轨顶面、各侧面。轨头、轨底上圆角

9、在 100 mm 范围内应圆顺，不允许横向打磨，母材打磨深度不超过 0.2mm。焊头在轨底上 表面焊缝要清理干净，35mm 范围内应打磨平整。焊缝两侧 200mm 范围 内不得有明显压痕、碰痕、划伤缺陷，焊头不得有电击伤。6.2.钢轨焊缝接口处的凸出部 位应作磨光处理。磨光作业可在焊缝温度降至大气温度时进行。磨光作业应小心缓慢 地进行，焊缝的顶部尤为重要，必须确保平滑，没有凹位 打磨不得使钢轨“发蓝”。打磨时若温度过高，要适当暂停打磨，待温度适宜时再进行打磨。 最后用锉刀或细砂纸将表面磨光滑一些，消除大的痕迹。6.3.最后用锉刀或细砂纸将表面磨光滑一些，消除大的痕迹（图五）图五八、焊缝验收焊缝

10、探伤合格应检查其外观尺寸， 用一米钢板直尺测量钢轨焊并头的平直度应满足下表要求的规定。焊缝平直度允许偏差：8a.接头处轨顶面 0+0.2mm；b.接头处两侧工作面 0+0.3mm；c.焊缝轨底 0+1.0mm；d.接头一米范围内检测平直度： 0+1.0mm；e.接头一米范围内检测水平度： 0+1.0mm；九、工作原理钢材在不同的温度下具有不同的内部组 织结构，而内部组织结构发生变化必然使钢的力学性能也发生改变。 钢轨的 wC=0.5 0.8， 属于亚共析钢，在 AC1线 (723 )以下时，钢的内部组织是铁索体和珠 光体，这种钢表面淬火后形成马氏体组织，具有很高的强度和硬度。在焊接之前，钢轨先

11、预热到 200 250，做一次低温回火处理，使焊缝部位的金属冷却后不开裂，这时硬化层的 结构由马氏体向回火马氏体转变，使钢的内应力局部消除，韧性有所增加，而硬度 几乎不降低，也可保证钢轨在预热温度下不变形。如果预热温度过高 ，会使原表而硬化层的马氏体组织转变成其他组织，比如索氏体，导致钢轨硬度降低。在钢轨对接焊时，随着焊接温度的升 高，焊接部位的回火马氏体开始向其他组织转变。焊接要间断进行，尽量减少焊接 部位的热量，使钢轨焊接过程中始终保持 200 250的温度。当这一部位焊接结束 ，如在空气中迅速冷却到200 250，回火脆性是经常遇到的问题。 对一般碳钢而言，马氏体开始形成温度为 200

12、350，而钢轨是含锰元素的合金钢 ，钢轨的马氏体形成温度应为 100 200。这就要求钢轨全部对接焊 接后，应加热到 200 250后在空气中缓慢地冷却，经过 0.5h，温度从 200 250缓慢地冷却到室外温9度，这样焊缝金属才能逐步转变成马 氏体组织。由于焊缝部位合金与轨道整体缓慢冷却到室外温度，所以使焊缝部位的 内应力减小，表面不产生裂纹。另外，经硬度计测试，轨道顶部焊缝 达到了轨道顶部表面原来的硬度，说明表面硬度也达到了要求。十、质量安全保证钢轨接头不宜在低温环境内进行焊接 工作，如在冬季施工时，应采取措施使钢轨接头在施焊与热处 理过程中，避免急剧冷却现象；焊接技术人员也可根据成熟经验持 证上岗，穿戴好劳动保护用品；焊接现场必须防止雨水和冰雪淋湿 ，风速不应超过 8m/s；必须有一定的防高空坠落和防滑措施。其他未尽事宜参见中华人民共和国 铁道行业标准TB/T 1632.12005。【参考文献】 焊接与切割 ； 机械工人-热加工 ； 现行建筑安装规范撰稿：潘 辉审核：宗春光审批：李荐民日期：2013 年 6 月 20 日