无缝线路钢轨现场焊接质量研究

无缝线路钢轨现场焊接质量研究

摘要：随着社会经济和科学技术的发展，我国的轨道铺设里程已位居全球第一。无缝线路又叫焊接长轨线路、温度应力式无缝线路，是诸多铺轨技术中的一种。

文章结合过往经验及实际情况，从材料、工艺、设备选择、施工操作规范、参数

采集与质量监控等方面对无缝线路钢轨现场焊接质量控制进行分析和研究，以供

参考。

关键词：无缝线路；钢轨线路；焊接质量

随着高速重载区间与跨区间无缝线路的飞速发展，钢轨焊接已成为线路保证

线路质量的关键环节之一。由于钢轨的焊接质量关系到铁路运输的安全和效益，

因此确保钢轨的焊接质量对于促进经济发展和保证社会稳定具有一定的实践意义。当前在无缝线路使用的焊接方法主要有闪光焊和气压焊两种。闪光焊是为了将短

轨连接起来焊成长轨，再将焊接好的长轨运输到指定位置，通过气压焊进行单元

焊和锁定焊联，将这些长轨连接成无缝线路。

一、焊轨施工中容易出现的问题与对策

在实际焊接过程中，要求所有的工作人员必须严格遵守施工流程，保证焊接

质量符合相关标准。我国目前常用的数控式小型气压焊轨机具有相当完善的自动

化系统，基本上不需要人工操作，使人为因素的影响降到了最低。但通过对大多

数焊接现场的跟踪调查发现，仍有人工干预的迹象，施工现场的有关部门应加强

对此方面的监管。如果在焊接过程中出现回火现象，必须将两节钢轨拉开，对焊

接面重新进行处理后才能继续焊接，严禁在原有的焊接面上继续焊接，这样对焊

接质量会造成严重影响。施工现场的技术人员要随时关注加热器火孔的的工作状态，避免火孔温度过高。如果在焊接结束后发现钢轨的焊接处有过烧现象，要立

即使用大锤将焊接处从侧面向上锤击，将过烧部分挤出并予以清除，在后续的打

磨工序中将此处打磨平整即可。

二、现场焊轨工艺优化试验

经过大量的实践论证，确定了气压焊50kg/m轨、60kg/m和闪光焊50kg/m

的优化工艺。在气压焊接的过程中，顶锻量是一个非常重要的参数，该数值过大

或过小，都会对焊接质量造成影响。因此，在实际的焊接过程中，要根据海拔位

置的不同，适当调配氧气和乙炔的比例，使焊接热输入达到最佳状态。

在闪光焊接的过程中，最佳优化工艺可以保证焊接部位没有或很少有灰斑，

使焊接质量达到最佳。

目前，我国钢轨的施工过程中除了气压焊和闪光焊，还有另一种施工技术，

叫铝热焊，又叫热剂焊。铝热焊接的基本原理是通过氧化物与铝粉的化学反应来

达到冶金铸焊的目的。在实际的应用过程中，高温的钢水浇进扣在轨缝上的砂型中，将轨端熔化，同时钢水冷却凝固后又能成为两段钢轨之间的填充物，将两段

钢轨进行焊联。这种技术的优点在于设备轻便、操作简单、人工成本低的特点。

铝热焊的步骤基本上可以分为十三步，第一步是到焊接现场前的准备工作，包括

对各类设备性能的检测、相关材料是否准备齐全等；第二步是在焊接现场的准备，包括测量轨温、确认钢轨类型并去掉轨枕上的扣件等；第三步是轨道的准备，包

括检查轨道外表、锯轨、检查端头等工作；第四步为钢轨端头的打磨、除锈等；

第五步为钢轨端头对正，包括间隙调整、水平对正、垂直对正、扭转等工作环节；第六步为立砂模；第七步为预热；第八步为装焊药、放置坩埚；第九步为点火、

钢水浇注；第十步为拆除砂模并进行推瘤；第十一步为热打磨，热打磨时要注意

焊头的内外侧要与钢轨的两侧齐平；第十二步为冷打磨，冷打磨切忌在某处打磨

过度，要边检测边打磨；第十三步为收尾，包括清理现场并做好记录报告等工作。

三、参数采集与质量判断

对钢轨焊接过程中所采集到的数据进行分析，能够有效判断出钢轨焊接质量

的好坏。在气压焊的过程中所采集的数据主要有顶锻长度、氧气流量、乙炔流量、焊接压力以及各阶段耗时和焊接总耗时等。在测试环节中，凡是2锤以下就断裂

的接头，其原因不外乎顶锻长度过小或是焊接过程断火，可以通过多次试验搜集

数据，以判断焊接质量是否符合标准。

一般情况下，手动气压焊的初检合格率比较低，但复检合格率却很高，这和

焊接人员有直接关系，其合格率的高低取决于焊接人员的重视程度，重视程度越高，则合格率也越高。数控气压焊可以通过数据采集系统判断焊接质量是否符合

标准，对于不达标的焊接部位要及时返修。通过数据采集系统对数控气压焊过程

进行不断的完善和修正，可以使50kg/m轨3锤接头处不断裂的比例达到100%，60kg/m轨2锤接头处不断裂的比例达到95%以上，3锤接头处不断裂的比例达到87%以上。

在闪光焊接的过程中，由于焊接处会产生灰斑，并且超声波探伤的检测方法

对于质量的的判断也不够准确，因此能够对闪光焊接质量进行判断的方法就只剩

一种，就是参数采集系统判断方法，并且参数采集判断系统在这块分为两种，一

种是低速参数采集，一种是高速参数采集。其中低速参数采集主要采集的是顶锻

长度、顶锻速度、烧化长度、带电顶锻时间、带电顶锻电流等，根据这些数据可

以对闪光焊接的质量做一个初步的判断，但低速参数采集的缺点在于要配合采集

到的参数和图像，对长时间的短路大电流不能客观判断，在准确度略低。高速参

数采集系统主要采集的电流和电压，通过对闪光焊接过程中出现短路和断路的次

数对焊接质量进行判断，因此在科学性上更强一些，对于质量判断的准确度也要

高于低速参数采集系统。

四、现场焊接质量研究结果

通过大量的实践和研究，想要保证无缝线路钢轨现场的焊接质量，就必须从

以下几个方面入手：首先，要保证铺轨材料的质量，尤其在自然环境比较恶劣的

地区，要根据环境选择合适的材料，以保证钢轨的建设质量和使用寿命；其次，

焊接人员的操作水平对于焊接质量的影响也很大，要定期对焊接人员进行培训，

提高焊接人员的综合素质能力，减少人为因素造成的质量问题，同时要选择合适

的设备并保证设备运行状况良好，选择合适的正火温度；要合理的运用参数采集

系统，对闪光焊和气压焊过程中的各项数据进行收集，从而对焊接质量做出判断，减少线路的断头率。

在铝热焊的焊接过程中，为了提高铝热焊头的塑性标准，防止在焊接过程中

焊头折断，应进行焊后热处理，并且焊头硬度应控制在母材料的90%-110%之间。60Kg/m及以上的钢轨在焊接前应进行淬火，同时为了减少软带宽度，如果个别

焊缝硬度偏高，只要不出现马氏体组织是允许的。另外，为了防止超声波探伤出

现误判情况，在尚无统一探测标准的情况下，应加强超声波的波形分类，并了解

波形的显示规律和特征，探伤同时人工使用刚测来确定回波信号，防止出现漏检

情况。

结束语

无缝线路目前在我国铁路建设中所占比重已经越来越大，尤其对于高速的客

运或货运提升十分明显。为了使钢轨的焊接质量能够达到标准，因此一定要选择