高锰钢辙叉焊修工艺

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1、高锰钢辙叉焊修工艺高锰钢辙叉焊修工艺怀化工务段退休工程师 肖国富特别声明：本工艺虽然经过作者数十年研究实验，已经在全国铁路推广。但本文脱稿于特别声明：本工艺虽然经过作者数十年研究实验，已经在全国铁路推广。但本文脱稿于 2007 年，上传于年，上传于2012 年，仅供同行研究参考。年，仅供同行研究参考。第一节 准备工作 一、安全注意事项 1、从事辙叉焊补的焊工应取得相应的操作许可证； 2、不焊补任何部位出现断裂的辙叉，也不焊补同一部位焊补过三次的辙叉； 3、不在风力大于 5 级和雨雾天进行辙叉的室外焊补作业，室外焊补人员应在上风方向作业， 室内应有吸尘排烟设备，以减少烟尘锰毒对焊补人员的危害；

2、4、辙叉表面缺陷或磨耗，打磨后不影响行车时，可以在车速不高的线上，利用列车间隙时 间焊补，但应由辙叉养护工区按铁路工务安全规则及有关规定办理施工手续和设置防 护才能上线作业，且在作业中，要严格控制辙叉挖补尺寸，以保证能随时放行列车； 5、利用“天窗”时间线上焊补辙叉裂纹、磨耗、掉块时，也要按“天窗”作业的相关规定，办 理手续和防护施工车辆； 6、线上焊补时，电焊搭铁应搭接在所焊辙叉的轨底裙边上。严禁跨过钢轨、绝缘接头及轨 道绝缘处，进行搭铁和引弧，以防止破坏和影响行车信号； 7、线上“天窗”条件焊补有困难时，辙叉焊补应在线下进行，或运回工厂，在室内的水槽中 施焊； 8、随时注意行车和人身安全，

3、遵守焊接安全操作规章，按规定穿着防护用品。 二、现场焊修设备工具 1、AXQ1-200 系列内燃电焊机 1 台，含焊钳、电缆线、面罩等附件； 2、0.350.4 立方米、0.70.8 兆帕（700800 千帕）内燃机驱动空压机 1 台，含碳弧气刨手 钳、高压（氧气）气管等附件； 3、交直流两用手提式电动砂轮机或角磨机一台（建议用上海砂轮机厂生产的 S1S-150 型 850W 砂轮机，不要用其它工厂生产的 580W 砂轮机，否则磨不动） ，最近有工务段使用的 博世角磨机和博世磨片也比较好； 4、电焊条干燥保温筒一个或小烘箱+保温筒； 5、接线板或多用（耐摔、防水）插座一至二个或带插座的电缆圆盘

4、； 6、2226 厘米水壶一个，约 10 公斤水桶一只或用钢轨钻孔用的压力式水桶；表 2-2 碳棒的规格及适用的电焊机和电流参考表适用场地电焊机型号圆形碳棒 规格(mm)使用电流 （A） 31501803.51501804150200线场焊叉AXQ1-2005150200（250） 72003508250400工厂焊叉ZXG-400 等9350 400（500） 7、扳手、钳子、敲渣尖锤、钢丝刷、扁油刷、手锤、钢錾子等手工工具一套； 8、1 米长钢直尺、0.05（0.5）1.00 塞尺、弦线、钢轨测温计、25 米钢卷尺、等量具一套，也可配备外卡（测轨高） 、内卡（测轮缘槽） 、120 坡度尺、

5、辙叉样板卡尺等； 9、染色剂、放大镜、标记笔等； 10、轨距尺、支距尺由道岔养护工区负责； 11、防护用对讲机 13 台，黄色防护服配套； 12、轻型运输机动车及炊具、卧具视施工组织情况定。 三、焊条的准备 1、TB/T3082-2003高锰钢辙叉电弧焊补技术条件 （附录 3）中，推荐有三种焊条（1、 型号 EDCrMn-B-16 代号 D276，目前市场上的商品代号是 TD286、2、型号 EDMnCrMo- A-16 代号 D286，目前市场上的商品代号是 KD286、3、型号 EDMnCrMo-B-16 代号 D296，目前市场上的商品代号是 TYD296）和两种焊丝（ED200-T4-

6、CrNiMn、ED240-T4- MnCrMo） ，本文着重介绍焊条。 2、D296 具有独特的低碳高锰（C0.30，Mn=2024%）配方；焊层熔敷金属为单相奥氏 体组织；焊层熔敷金属的机械力学性能、硬度及加工硬化性能与高锰钢相近；防止焊接裂 纹的效果好；操作工艺性优良，电弧稳定、柔和、飞溅很少、二次引弧容易、焊道成型美 观、水冷时自动脱渣；烟尘锰毒散发量，较 KD286 稍低。所以，焊修高锰钢辙叉应首选 TYD296 焊条。 3、施焊前，应将包装袋（盒）漏气的焊条，以及真空密封包装出厂半年以上的的焊条放入 烘箱中，用 200250的温度烘焙 12 小时后，将温度调到约 150，以备工厂内随

7、时取 用；现场焊时，应将烘箱中烘焙好的电焊条装入焊条干燥保温筒内，在 24 小时以内使用完， 否则应重新烘焙；也可采用焊条干燥保温筒直接烘焙焊条。 4、真空包装的焊条开封后在 24 小时以内可直接使用，24 小时以后，应进行烘焙。 5、焊条在使用中不得污染和受潮。 6、应根据焊接部位选择电焊条的规格，焊打底层及与母材的交界处，宜选用 3.2（2.5）毫米焊条。焊中间层和面层，宜选用4（3.2）毫米焊条。 7、应根据高锰钢的特征，尽量采用小电流施焊。不同焊接位置及不同焊条规格的焊接电流 规范如表 2-1 表 2-1 焊接电流规范表 打底层及与母材交界处 （厚度4 mm） (A)中间层及面层 (A

8、)焊条直径 (mm)工厂焊叉线上焊叉工厂焊叉线上焊叉3.2801008010013012049011090110150130 四、碳棒的准备 选用碳棒的规格时， 可依据电焊机的额定焊接电流 （额定暂载率时） 参考 表 2-2 进行 选择。 2、碳棒是碳弧气刨的电极材料，碳弧气刨时，应使用碳弧气刨碳棒，也可选用电影碳棒。 3、现场进行碳弧气刨作业时，可选用4 毫米规格的碳棒，用 0.50 兆帕（500 千帕、困 难时不低于 400 千帕）以上的压缩空气。 4、工厂内进行碳弧气刨作业时，可选用8 毫米规格的碳棒，用 0.6 兆帕以上的压缩空气。五、高锰钢等温转变曲线和图 2-1 高锰钢等温转变曲线

9、 高锰钢等温转变曲线（图 2-1）看图提示： 1）高锰钢的温度升至 300-925之间就会从奥氏体中析出碳化物，特别在 700左右，只 有一个很短的时间安全窄缝能保持奥氏体组织； 2）在 380-680的范围内，晶界上先析出碳化物，停留几分钟后，还会出现珠光体组织。 高锰钢等温转变曲线（图 2-2）看图提示： 1）高锰钢加温到 1050左右后，如果冷却速度较快，即在 30 秒内冷却到 300以下，则 可得到奥氏体组织； 2）就是在 100 秒内冷却到 300以下，也会产生碳化物，影响高锰钢的强度和韧性； 3）如果冷却速度超过 100 秒，则会产生针状碳化物和珠光体，严重影响高锰钢的强度和韧 性

10、；第二节 工艺原则、方针、要求 一、 制定高锰钢辙叉的焊修工艺，应该从高锰钢材料的特征、列车运行安全的特征及焊修 人员的身心健康和安全出发，制定合理的辙叉焊修工艺。 二、 按高锰钢材料的特征，制定高锰钢辙叉的焊修工艺，应遵守的两个原则、一条方针是：三三原则：焊补高锰钢辙叉时要做到：尽量降低焊接能量；尽量降低焊区温度；尽量 减少焊缝尺寸。目的是使母材：累计受热最少；冷却速度最快；高温停留时间最短。先后原则：先焊翼轨，后焊心轨；先焊塌陷、磨耗、掉块；后开槽，焊补封闭裂纹。18 字 方针：直流反接 小电流 短焊道 短弧 分层 分段 跳焊三、 工艺要求 1、治早、治小：采取“治早、治小”的方式，及时焊

11、修较小的伤损，不但保证了辙叉受热较 少，对母材的伤害小，保证了辙叉的焊修质量，也有效地防止伤损扩大，保证了行车安全。2、轨底穿越管、线，负极搭铁于辙叉底部裙边上：在铁路线上焊修辙叉时，要将绝缘完好 的电焊电缆线、接线板电源线和碳弧气刨用的气管从钢轨底下穿过，牵引到待焊辙叉旁。 用砂轮机将辙叉底部裙边上,准备搭铁处的铁锈除去，并将电焊电源的负极搭接在已除锈 的裙边上。 3、紧两头 宽中间：在辙叉焊修时，对时间的控制，应抓紧焊前的准备工作和焊后的打磨 工作（紧两头） ，而对施焊作业的时间控制应宽松一些（宽中间） 。紧两头的关键在打磨工 作，打磨的效率与砂轮片的选用有密切的关系。 4、砂轮片选用：砂

12、轮片宜选用: 粒度号为 2446 号、硬度为中软 12（新代号：L 或 K， 旧代号：ZR1 或 ZR2）的棕刚玉、白刚玉或黑碳化硅（新代号分别为 A、WA、或 C，旧 代号分别为 GZ、GB、或 TH）的砂轮片。如不按以上要参数，正确选用砂轮片，而选了 硬度为中硬（P、Q、R、ZR1、ZR2、ZR3） 、硬（S、T、Y1、Y2） 、超硬（Y、CY）的砂 轮片，此时虽然砂轮片耐用了，打磨时灰尘少了，但打磨的效率就低多了，打磨处的温度 也会升高。 5、磨耗处表面打磨 0.3 毫米：打磨辙叉表面的磨耗处时，应将硬化层磨掉，其打磨深度应不少于 0.3 毫米。 6、打磨区的温度不超过 300：打磨时，

13、不要长时间地定点打磨和用力过猛地打磨，以防 打磨区的温度超过 300，打磨区发蓝。必要时，可浇水冷却打磨区。 7、焊前打磨面不应有裂纹：对表面塌陷、磨损和剥离掉块等伤损打磨后，应用放大镜等， 对打磨面进行检查，打磨面不应有裂纹等缺陷。 8、焊后打磨面不得有裂纹等缺陷：焊后打磨面不得有裂纹、夹渣、气孔等缺陷，否则，应 继续补焊后再打磨。 9、先翼轨，后心轨；先焊轨头顶面缺陷，再处理裂纹：辙叉翼轨轨头部顶面的塌陷、磨耗、 剥离、掉块等伤损，应首先焊修，再处理翼轨轨头部顶面和侧面的裂纹；然后再按照同样 的方法焊心轨。特别是轨头顶面的塌陷处，一般都拌有内部铸造疏松、缩孔、蜂窝等缺陷， 且在轨头两侧面拌

14、有水平裂纹。此时，可将轨头部顶面的塌陷处打磨、焊修后，再处理水 平裂纹。 10、尽量采用小电流：在能顺利引弧的前提下， 特别是焊打底层及与母材交界处，应尽量 采用小电流焊接，焊中间层及面层时，电流可稍微大一些，以提高焊接速度和使焊层平顺。 具体电流参数可参照表 1 选取。采用小电流焊辙叉，是为减少辙叉热影响区母材晶粒胀大 和母材变硬变脆，防止辙叉裂纹。 11、每根焊条分焊 3 条焊道，每条焊道浇水：每根电焊条应分焊 3 条焊道。每条焊道灭弧 后，必须马上对着焊道浇水，使焊区迅速冷却到 300以下后（焊区表面冷却程度可按不 很烫手、温度约 80，此时留下的余热，还能将刷子刷剩下的水份蒸发干） ，

15、再跳焊或进 行下一条焊道的堆焊。也可按焊道宽度取焊条直径的 23 倍、焊道厚度取焊条直径的尺寸， 每一条焊道的长度按不得超过 70 毫米来控制灭弧。 12、正确引弧、摆弧、运条、收弧：引弧和收弧应避开轮缘槽边缘及焊层与母材的交界处。 必须在焊道前方 1015 毫米处引弧，电弧引燃后，立即拖回到焊道起点烧焊、摆弧、运条； 收弧时，要使焊条回焊 510 毫米，稍作停顿，填满弧坑后再灭弧。 13、焊条走向：焊条走向应先纵向将辙叉轮缘槽边缘焊一至两条焊道，再用纵向或横向焊 接中间部分。 14、再引弧前除渣、焊道重叠 1/3：再次引弧前，必须将上一焊道的焊渣清理干净。后一条 焊道应压住前一条焊道的 1/

16、3，以使焊层平展。 15、应使用碳弧气刨刨割：对裂纹开槽、清除肥边和清理剥落掉块的起层时，应用碳弧气 刨工艺进行，而不能用氧乙炔气割，也不得用电焊条或电弧刨割条刨割。 16、槽端外延 510 毫米、深约 16 毫米：用碳弧气刨对裂纹开槽时，槽的端部应向裂纹端 部外延伸 510 毫米。槽深约 16 毫米，如遇内部有铸造疏松、缩孔、蜂窝等缺陷时，槽深 以挖到以上缺陷为止。 17、对刨槽及刨区打磨和坡口倒角：对碳弧气刨槽和碳弧气刨区，应用角磨机或砂轮机打 磨出金属光泽，槽口和交口处还应有适当坡口倒角。在用角磨机无法打磨的处所，应用錾 子和钢丝刷清理气刨槽。 18、焊后修磨时 顶凸侧凹：辙叉施焊结束，应参考图 2-2、图 2-3、图 2-4 中各个心轨断面 轮廓进行修磨。修磨时应按图 2-5 要求，让施焊过的轨头部顶面（R80 处和 R300 处） ，起 凸 0.30.5 毫米，施焊过的轨头部内作用面（R13 处和直线处） ，凹下