基地焊接焊軌質量控制關鍵環節探索

王振強

(中國鐵路物資股份有限公司，北京 100032)

目前，我國無縫線路鋼軌焊接中，主要有基地焊接和現場焊接兩種。鋼軌生產廠生產的原料鋼軌運送到焊軌基地，在焊軌基地焊接成500 m長鋼軌，再運送到現場進行單元焊和鎖定焊，最終連接成區間和跨區間無縫線路?；睾附硬捎瞄W光焊焊接工藝，具有固定的焊軌生產場所和固定的工序工位。無縫線路施工時，基地焊接焊頭數占無縫線路焊頭總數的比例大于80%，因此，基地焊接焊軌質量控制對于提升鋼軌焊接水平至關重要。

1 鋼軌焊接基本工序

我國現有14個500 m長鋼軌焊接生產基地，廠區布局基本為U形或N形，以U形為多，焊軌基地生產線基本生產工序見圖1。

圖1 基本生產工藝流程

2 各工位質量控制的關鍵環節

2.1 原料鋼軌卸車及存儲

按照運基線路［2007］646號文件要求，完善原料鋼軌的存放、吊裝相關要求，防止鋼軌碰傷、劃傷、摔跌等，每年應對橫擔頂面水平情況進行檢查、記錄。

2.2 上料

上料過程應防止出現吊具或橫移裝置損傷鋼軌、在輥道輸送線上存在長時間輥道轉動而鋼軌不走動、鋼軌從1 m以上高度摔落等情況。

2.3 焊前檢查

焊前檢查工位主要檢查鋼軌的表面質量、型式尺寸、端部平直度和端部扭曲，是對待焊鋼軌來料狀態的檢查，從原料方面保證焊接質量。在焊前檢查崗位應保證崗位使用的檢具應校驗合格，能夠正確使用，檢查項目齊全，人員配置合理，應保證檢查頻次和抽檢比例，按照運基設備［2011］218號文件要求，完善焊前檢查內容和信息記錄格式。

2.4 除銹和配軌

除銹工位應保證:①除銹位置應能夠滿足焊機電極接觸的要求;②除銹深度不宜太深，一般不超過0.2 mm，除銹深度直接影響平直度曲線，如圖2所示;③除銹質量應與工藝試驗時保持一致。配軌工位應保證將軌高、頭寬、底寬、不對稱度相近的鋼軌配在一起進行焊接。

2.5 焊接和推凸

焊接工序屬于特殊過程控制環節，應加強焊接前后質量控制環節的檢查。

圖2 除銹深度對平直度的影響

焊接前應通過型式檢驗和生產檢驗，在生產檢驗中檢查焊頭斷口上的灰斑數量和分布(圖3)情況;檢查來料鋼軌的材質、技術等級、鋼軌生產廠、規格等，盡量避免不同材質、不同廠家、不同技術等級鋼軌之間混焊;檢查鋼軌與電極接觸部位的除銹情況;檢查電極的狀態(圖4);檢查電網電壓和環境溫度情況。

圖3 灰斑超標

圖4 焊機電極嵌入的焊渣

焊接后使用波磨尺或缺口尺檢查焊頭的頂面和工作邊錯邊量;檢查焊頭的軌底角錯邊量和焊接接頭錯口(圖5);檢查焊接過程參數曲線情況，如二次頂鍛(圖6)、加速閃光的尖峰電流(圖7)、頂鍛過程位移減少(圖8)、報警(位移圖9、電流圖10)等;檢查不應有焊渣擠入焊縫情況;檢查鋼軌與電極接觸部位不應有電極灼傷情況(圖11);檢查推凸余量情況;檢查接頭表面不應有肉眼可見的裂紋、未焊合等情況;檢查軌底角不應有過燒情況發生。

圖5 嚴重的焊接接頭錯口

圖6 二次頂鍛

圖7 尖峰電流

圖8 頂鍛過程位移減少

圖9 頂鍛量報警曲線

圖10 電流報警曲線

圖11 電極灼傷

其中，圖6中的二次頂鍛曲線情況，在頂鍛初期頂鍛壓力急劇上升，隨著橫坐標時間增加，頂鍛壓力立即下降，隨后又緩慢上升。圖7中尖峰電流曲線情況，尖峰電流在加速閃光階段和連續閃光階段出現，隨著橫坐標時間增加，長時間未出現閃光。圖8中位移減少曲線情況，隨著橫坐標時間增加，采集的縱坐標位移數值出現下降，證明在頂鍛階段，鋼軌出現后退情況。

2.6 標識

標識工位應保證標識正確、清晰;標識與鋼軌母材標識不重疊;標識深度不應超過0.5 mm;標識規則按照運基線路［2008］213號規定執行。

2.7 粗打磨

粗打磨工位應保證軌底下表面使用設備進行打磨;探傷耦合面應打磨圓滑，避免探傷時出現干擾;軌頭下顎和軌底角應倒棱;未將母材打磨虧，打磨余量符合要求;沿鋼軌縱向進行打磨，未出現打磨灼傷。

2.8 焊后熱處理

焊后熱處理工序屬于特殊過程控制環節，應加強焊后熱處理過程質量控制環節的檢查。檢查線圈位置是否合適，未出現偏向一側的情況;未出現鋼軌與線圈接觸打火情況;過程的風壓、溫度、時間、功率、頻率等與規程要求的參數相符;在生產檢驗中，焊縫斷口檢驗中軌頭中心未出現粗晶區(圖12);過程中未出現噴水、噴霧情況;對測溫探頭進行定期校驗，防止焊后熱處理實際溫度與工藝參數要求溫度不符的情況發生。

圖12 焊縫斷口檢驗中軌頭中心出現粗晶區

2.9 時效處理

時效工位應保證時效時間不應小于24 h;時效狀態的長鋼軌應處于自由狀態;存儲、吊運按照運基線路［2009］601號規定執行。

2.10 精調直

精調直工位應保證測量裝置正常、準確;調直后的頂面曲線呈上拋物線狀，讀取數值時應除去焊縫位置，數值應符合要求;應避免在同一位置反復調直。

2.11 精打磨

精打磨工位應保證未出現超范圍打磨;未將母材打磨虧;測量裝置應正常、準確;頂面曲線呈上拋物線狀，數值應符合要求;打磨時間不宜太長，一般不超過7 min。

2.12 探傷

探傷工位應保證探傷人員經過鋼軌探傷工培訓，持有鐵道部探傷工Ⅱ級或以上證件;每班探傷前應使用標準塊對探傷儀和探頭進行校核;標準塊保存良好，無銹蝕;按照標準要求進行探傷作業，對探傷異常情況應進行分析，組織復探。

2.13 成品長鋼軌的存放及裝車

按照運基線路［2009］601號文件要求，完善長鋼軌的存放、吊裝相關要求;防止長鋼軌碰傷、劃傷、摔跌、存儲變形等;每月應對橫擔頂面水平情況進行檢查、記錄;按照運基線路［2011］228號文件要求，完善成品長鋼軌質量信息和質保書格式。

3 基地焊軌應注意的問題

1)技術標準有待修訂完善。隨著鋼軌軋制水平的提高和高速鐵路的大規模建設，現有TB/T1632—2005標準中的某些相關規定，如探傷探頭使用、高鐵鋼軌焊接相關要求、現場焊接的生產檢驗、軌底角錯邊量等，需要進行修訂和完善。同時，應強化過程控制內容，如設備、材料、人員、工藝要求。

2)基地焊接生產管理有待下發統一的管理辦法指導生產。目前，14個焊軌基地根據自身特點，制訂了指導自身焊軌生產的管理辦法，對某些環節規定不盡相同，尚未有統一的指導焊軌生產管理的管理辦法。

3)設備保養投入不夠。設備是焊軌生產的關鍵環節，各個焊軌基地都配置了國際上較為先進的焊軌生產設備，但對設備的保養不到位、備件投入少、重要設備未進行強制大修是目前尚需解決的問題。

4)技術培訓和交流有待加強。焊軌基地除自身組織培訓外，應結合鐵道部的鋼軌焊接工、鋼軌探傷工培訓，提高員工的專業技術素質，強化焊軌操作人員、技術人員發現問題的能力。特別是鋼軌焊接工和鐵道部Ⅱ級以上探傷工不足，直接影響焊軌質量控制的實施水平。

5)工藝規程與工藝策劃有待細化。目前，各個焊軌基地均制定了指導生產的工藝規程、工藝策劃，在實施過程中由于理解偏差會出現一些細節問題，如精調直崗位平直度的數據記錄、特殊天氣的焊軌生產組織、啟動焊接前的電網電壓、軌底角錯邊量測量、新品種鋼軌焊軌生產的組織等，應對工藝規程和工藝策劃進行細化。

6)焊軌質量監督有待強化。在焊軌生產中，工藝和制度的實施者在日常生產中易對某些質量問題產生麻木，進而產生疏漏，產生質量隱患。強化第三方監督的地位和作用，對焊軌生產質量控制至關重要。

4 加強焊軌質量控制的建議

4.1 修訂完善技術標準要求

1)生產檢驗規則的修訂。由于硬度試驗周期長，為了使生產檢驗能夠更好地指導生產，應對硬度試驗情況進行修訂，如洛氏硬度指標、使用里氏硬度儀進行過程檢測等。

2)根據線路設計速度等級對鋼軌焊接的要求，增加高速鐵路鋼軌焊接相關內容，滿足焊接高速鋼軌的需要。如接頭錯變量、軌底角錯變量、接頭平直度等。

3)對標準中的探傷要求進行修訂，使其與TB/T 2658.21—2007中的相關規定保持一致。如要求應使用單探頭和雙探頭兩種方法對焊縫進行掃查。

4)目前，焊軌基地出廠平直度驗收均使用電子尺，應增加電子尺使用要求的相關內容。

5)隨著中國鐵物鋼軌全壽命管理信息化平臺的搭建和鋼軌供應鏈系統與焊軌基地焊軌生產綜合監控管理系統的對接，應增加焊軌質量信息化管理的內容。

6)隨著焊軌第三方監督工作的實施，應參照鋼軌TB/T 2344標準，增加具備相關資質的第三方質量監督內容。

4.2 統一設備養護維修標準

對焊軌基地各工位使用的大型設備，按照設備型號制定設備的定期保養、維修制度。應對焊機等關鍵大型設備的強制大修期限和內容進行規定。

4.3 實施焊軌質量數據信息化管理

目前，焊軌生產綜合監控管理系統質量數據已與鋼軌供應鏈系統實現對接，應強化焊軌基地質量數據采集的完整性，保證質量數據上傳的及時性。

4.4 強化第三方監督作用

由中國鐵物實施的第三方駐廠質量監督已按照《焊軌質量監督作業指導書》的要求，在焊軌基地實施日常的駐廠質量監督，細化了質量監督管理工作。通過外來第三方的質量監督，強化了日常監督的作用，促進焊軌基地質量管理水平的提高，提升焊軌質量管控能力。

5 結語

基地焊接在每一個工序都存在影響焊接接頭質量的關鍵點，分析基地焊接各個工序質量控制的關鍵環節，應加強對這些環節的控制，提升基地焊接質量水平。進一步完善標準和管理辦法的修訂，達到指導基地焊接焊軌生產的目的。以鋼軌全壽命管理信息化平臺搭建為契機，強化焊軌基地焊軌生產質量信息的完整性，保證質量數據信息上傳的及時性，實現焊軌質量數據信息化管理。通過具備相關資質、質量監督相關經驗的第三方進行焊軌質量監督，促進焊軌基地在工藝規程執行、質量控制細節管理、發現問題和改進問題等方面能力的提高，提升焊軌質量管控能力。

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