王振強(qiáng)

(中國(guó)鐵路物資股份有限公司，北京 100032)

目前，我國(guó)無(wú)縫線路鋼軌焊接中，主要有基地焊接和現(xiàn)場(chǎng)焊接兩種。鋼軌生產(chǎn)廠生產(chǎn)的原料鋼軌運(yùn)送到焊軌基地，在焊軌基地焊接成500 m長(zhǎng)鋼軌，再運(yùn)送到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行單元焊和鎖定焊，最終連接成區(qū)間和跨區(qū)間無(wú)縫線路?；睾附硬捎瞄W光焊焊接工藝，具有固定的焊軌生產(chǎn)場(chǎng)所和固定的工序工位。無(wú)縫線路施工時(shí)，基地焊接焊頭數(shù)占無(wú)縫線路焊頭總數(shù)的比例大于80%，因此，基地焊接焊軌質(zhì)量控制對(duì)于提升鋼軌焊接水平至關(guān)重要。

1 鋼軌焊接基本工序

我國(guó)現(xiàn)有14個(gè)500 m長(zhǎng)鋼軌焊接生產(chǎn)基地，廠區(qū)布局基本為U形或N形，以U形為多，焊軌基地生產(chǎn)線基本生產(chǎn)工序見(jiàn)圖1。

圖1 基本生產(chǎn)工藝流程

2 各工位質(zhì)量控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)

2.1 原料鋼軌卸車(chē)及存儲(chǔ)

按照運(yùn)基線路［2007］646號(hào)文件要求，完善原料鋼軌的存放、吊裝相關(guān)要求，防止鋼軌碰傷、劃傷、摔跌等，每年應(yīng)對(duì)橫擔(dān)頂面水平情況進(jìn)行檢查、記錄。

2.2 上料

上料過(guò)程應(yīng)防止出現(xiàn)吊具或橫移裝置損傷鋼軌、在輥道輸送線上存在長(zhǎng)時(shí)間輥道轉(zhuǎn)動(dòng)而鋼軌不走動(dòng)、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(zhì)量、型式尺寸、端部平直度和端部扭曲，是對(duì)待焊鋼軌來(lái)料狀態(tài)的檢查，從原料方面保證焊接質(zhì)量。在焊前檢查崗位應(yīng)保證崗位使用的檢具應(yīng)校驗(yàn)合格，能夠正確使用，檢查項(xiàng)目齊全，人員配置合理，應(yīng)保證檢查頻次和抽檢比例，按照運(yùn)基設(shè)備［2011］218號(hào)文件要求，完善焊前檢查內(nèi)容和信息記錄格式。

2.4 除銹和配軌

除銹工位應(yīng)保證:①除銹位置應(yīng)能夠滿足焊機(jī)電極接觸的要求;②除銹深度不宜太深，一般不超過(guò)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(zhì)量應(yīng)與工藝試驗(yàn)時(shí)保持一致。配軌工位應(yīng)保證將軌高、頭寬、底寬、不對(duì)稱(chēng)度相近的鋼軌配在一起進(jìn)行焊接。

2.5 焊接和推凸

焊接工序?qū)儆谔厥膺^(guò)程控制環(huán)節(jié)，應(yīng)加強(qiáng)焊接前后質(zhì)量控制環(huán)節(jié)的檢查。

圖2 除銹深度對(duì)平直度的影響

焊接前應(yīng)通過(guò)型式檢驗(yàn)和生產(chǎn)檢驗(yàn)，在生產(chǎn)檢驗(yàn)中檢查焊頭斷口上的灰斑數(shù)量和分布(圖3)情況;檢查來(lái)料鋼軌的材質(zhì)、技術(shù)等級(jí)、鋼軌生產(chǎn)廠、規(guī)格等，盡量避免不同材質(zhì)、不同廠家、不同技術(shù)等級(jí)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(tài)(圖4);檢查電網(wǎng)電壓和環(huán)境溫度情況。

圖3 灰斑超標(biāo)

圖4 焊機(jī)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(cuò)邊量;檢查焊頭的軌底角錯(cuò)邊量和焊接接頭錯(cuò)口(圖5);檢查焊接過(guò)程參數(shù)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(guò)程位移減少(圖8)、報(bào)警(位移圖9、電流圖10)等;檢查不應(yīng)有焊渣擠入焊縫情況;檢查鋼軌與電極接觸部位不應(yīng)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(yīng)有肉眼可見(jiàn)的裂紋、未焊合等情況;檢查軌底角不應(yīng)有過(guò)燒情況發(fā)生。

圖5 嚴(yán)重的焊接接頭錯(cuò)口

圖6 二次頂鍛

圖7 尖峰電流

圖8 頂鍛過(guò)程位移減少

圖9 頂鍛量報(bào)警曲線

圖10 電流報(bào)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(biāo)時(shí)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(xù)閃光階段出現(xiàn)，隨著橫坐標(biāo)時(shí)間增加，長(zhǎng)時(shí)間未出現(xiàn)閃光。圖8中位移減少曲線情況，隨著橫坐標(biāo)時(shí)間增加，采集的縱坐標(biāo)位移數(shù)值出現(xiàn)下降，證明在頂鍛階段，鋼軌出現(xiàn)后退情況。

2.6 標(biāo)識(shí)

標(biāo)識(shí)工位應(yīng)保證標(biāo)識(shí)正確、清晰;標(biāo)識(shí)與鋼軌母材標(biāo)識(shí)不重疊;標(biāo)識(shí)深度不應(yīng)超過(guò)0.5 mm;標(biāo)識(shí)規(guī)則按照運(yùn)基線路［2008］213號(hào)規(guī)定執(zhí)行。

2.7 粗打磨

粗打磨工位應(yīng)保證軌底下表面使用設(shè)備進(jìn)行打磨;探傷耦合面應(yīng)打磨圓滑，避免探傷時(shí)出現(xiàn)干擾;軌頭下顎和軌底角應(yīng)倒棱;未將母材打磨虧，打磨余量符合要求;沿鋼軌縱向進(jìn)行打磨，未出現(xiàn)打磨灼傷。

2.8 焊后熱處理

焊后熱處理工序?qū)儆谔厥膺^(guò)程控制環(huán)節(jié)，應(yīng)加強(qiáng)焊后熱處理過(guò)程質(zhì)量控制環(huán)節(jié)的檢查。檢查線圈位置是否合適，未出現(xiàn)偏向一側(cè)的情況;未出現(xiàn)鋼軌與線圈接觸打火情況;過(guò)程的風(fēng)壓、溫度、時(shí)間、功率、頻率等與規(guī)程要求的參數(shù)相符;在生產(chǎn)檢驗(yàn)中，焊縫斷口檢驗(yàn)中軌頭中心未出現(xiàn)粗晶區(qū)(圖12);過(guò)程中未出現(xiàn)噴水、噴霧情況;對(duì)測(cè)溫探頭進(jìn)行定期校驗(yàn)，防止焊后熱處理實(shí)際溫度與工藝參數(shù)要求溫度不符的情況發(fā)生。

圖12 焊縫斷口檢驗(yàn)中軌頭中心出現(xiàn)粗晶區(qū)

2.9 時(shí)效處理

時(shí)效工位應(yīng)保證時(shí)效時(shí)間不應(yīng)小于24 h;時(shí)效狀態(tài)的長(zhǎng)鋼軌應(yīng)處于自由狀態(tài);存儲(chǔ)、吊運(yùn)按照運(yùn)基線路［2009］601號(hào)規(guī)定執(zhí)行。

2.10 精調(diào)直

精調(diào)直工位應(yīng)保證測(cè)量裝置正常、準(zhǔn)確;調(diào)直后的頂面曲線呈上拋物線狀，讀取數(shù)值時(shí)應(yīng)除去焊縫位置，數(shù)值應(yīng)符合要求;應(yīng)避免在同一位置反復(fù)調(diào)直。

2.11 精打磨

精打磨工位應(yīng)保證未出現(xiàn)超范圍打磨;未將母材打磨虧;測(cè)量裝置應(yīng)正常、準(zhǔn)確;頂面曲線呈上拋物線狀，數(shù)值應(yīng)符合要求;打磨時(shí)間不宜太長(zhǎng)，一般不超過(guò)7 min。

2.12 探傷

探傷工位應(yīng)保證探傷人員經(jīng)過(guò)鋼軌探傷工培訓(xùn)，持有鐵道部探傷工Ⅱ級(jí)或以上證件;每班探傷前應(yīng)使用標(biāo)準(zhǔn)塊對(duì)探傷儀和探頭進(jìn)行校核;標(biāo)準(zhǔn)塊保存良好，無(wú)銹蝕;按照標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行探傷作業(yè)，對(duì)探傷異常情況應(yīng)進(jìn)行分析，組織復(fù)探。

2.13 成品長(zhǎng)鋼軌的存放及裝車(chē)

按照運(yùn)基線路［2009］601號(hào)文件要求，完善長(zhǎng)鋼軌的存放、吊裝相關(guān)要求;防止長(zhǎng)鋼軌碰傷、劃傷、摔跌、存儲(chǔ)變形等;每月應(yīng)對(duì)橫擔(dān)頂面水平情況進(jìn)行檢查、記錄;按照運(yùn)基線路［2011］228號(hào)文件要求，完善成品長(zhǎng)鋼軌質(zhì)量信息和質(zhì)保書(shū)格式。

3 基地焊軌應(yīng)注意的問(wèn)題

1)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)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(guī)模建設(shè)，現(xiàn)有TB/T1632—2005標(biāo)準(zhǔn)中的某些相關(guān)規(guī)定，如探傷探頭使用、高鐵鋼軌焊接相關(guān)要求、現(xiàn)場(chǎng)焊接的生產(chǎn)檢驗(yàn)、軌底角錯(cuò)邊量等，需要進(jìn)行修訂和完善。同時(shí)，應(yīng)強(qiáng)化過(guò)程控制內(nèi)容，如設(shè)備、材料、人員、工藝要求。

2)基地焊接生產(chǎn)管理有待下發(fā)統(tǒng)一的管理辦法指導(dǎo)生產(chǎn)。目前，14個(gè)焊軌基地根據(jù)自身特點(diǎn)，制訂了指導(dǎo)自身焊軌生產(chǎn)的管理辦法，對(duì)某些環(huán)節(jié)規(guī)定不盡相同，尚未有統(tǒng)一的指導(dǎo)焊軌生產(chǎn)管理的管理辦法。

3)設(shè)備保養(yǎng)投入不夠。設(shè)備是焊軌生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，各個(gè)焊軌基地都配置了國(guó)際上較為先進(jìn)的焊軌生產(chǎn)設(shè)備，但對(duì)設(shè)備的保養(yǎng)不到位、備件投入少、重要設(shè)備未進(jìn)行強(qiáng)制大修是目前尚需解決的問(wèn)題。

4)技術(shù)培訓(xùn)和交流有待加強(qiáng)。焊軌基地除自身組織培訓(xùn)外，應(yīng)結(jié)合鐵道部的鋼軌焊接工、鋼軌探傷工培訓(xùn)，提高員工的專(zhuān)業(yè)技術(shù)素質(zhì)，強(qiáng)化焊軌操作人員、技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的能力。特別是鋼軌焊接工和鐵道部Ⅱ級(jí)以上探傷工不足，直接影響焊軌質(zhì)量控制的實(shí)施水平。

5)工藝規(guī)程與工藝策劃有待細(xì)化。目前，各個(gè)焊軌基地均制定了指導(dǎo)生產(chǎn)的工藝規(guī)程、工藝策劃，在實(shí)施過(guò)程中由于理解偏差會(huì)出現(xiàn)一些細(xì)節(jié)問(wèn)題，如精調(diào)直崗位平直度的數(shù)據(jù)記錄、特殊天氣的焊軌生產(chǎn)組織、啟動(dòng)焊接前的電網(wǎng)電壓、軌底角錯(cuò)邊量測(cè)量、新品種鋼軌焊軌生產(chǎn)的組織等，應(yīng)對(duì)工藝規(guī)程和工藝策劃進(jìn)行細(xì)化。

6)焊軌質(zhì)量監(jiān)督有待強(qiáng)化。在焊軌生產(chǎn)中，工藝和制度的實(shí)施者在日常生產(chǎn)中易對(duì)某些質(zhì)量問(wèn)題產(chǎn)生麻木，進(jìn)而產(chǎn)生疏漏，產(chǎn)生質(zhì)量隱患。強(qiáng)化第三方監(jiān)督的地位和作用，對(duì)焊軌生產(chǎn)質(zhì)量控制至關(guān)重要。

4 加強(qiáng)焊軌質(zhì)量控制的建議

4.1 修訂完善技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求

1)生產(chǎn)檢驗(yàn)規(guī)則的修訂。由于硬度試驗(yàn)周期長(zhǎng)，為了使生產(chǎn)檢驗(yàn)?zāi)軌蚋玫刂笇?dǎo)生產(chǎn)，應(yīng)對(duì)硬度試驗(yàn)情況進(jìn)行修訂，如洛氏硬度指標(biāo)、使用里氏硬度儀進(jìn)行過(guò)程檢測(cè)等。

2)根據(jù)線路設(shè)計(jì)速度等級(jí)對(duì)鋼軌焊接的要求，增加高速鐵路鋼軌焊接相關(guān)內(nèi)容，滿足焊接高速鋼軌的需要。如接頭錯(cuò)變量、軌底角錯(cuò)變量、接頭平直度等。

3)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)中的探傷要求進(jìn)行修訂，使其與TB/T 2658.21—2007中的相關(guān)規(guī)定保持一致。如要求應(yīng)使用單探頭和雙探頭兩種方法對(duì)焊縫進(jìn)行掃查。

4)目前，焊軌基地出廠平直度驗(yàn)收均使用電子尺，應(yīng)增加電子尺使用要求的相關(guān)內(nèi)容。

5)隨著中國(guó)鐵物鋼軌全壽命管理信息化平臺(tái)的搭建和鋼軌供應(yīng)鏈系統(tǒng)與焊軌基地焊軌生產(chǎn)綜合監(jiān)控管理系統(tǒng)的對(duì)接，應(yīng)增加焊軌質(zhì)量信息化管理的內(nèi)容。

6)隨著焊軌第三方監(jiān)督工作的實(shí)施，應(yīng)參照鋼軌TB/T 2344標(biāo)準(zhǔn)，增加具備相關(guān)資質(zhì)的第三方質(zhì)量監(jiān)督內(nèi)容。

4.2 統(tǒng)一設(shè)備養(yǎng)護(hù)維修標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)焊軌基地各工位使用的大型設(shè)備，按照設(shè)備型號(hào)制定設(shè)備的定期保養(yǎng)、維修制度。應(yīng)對(duì)焊機(jī)等關(guān)鍵大型設(shè)備的強(qiáng)制大修期限和內(nèi)容進(jìn)行規(guī)定。

4.3 實(shí)施焊軌質(zhì)量數(shù)據(jù)信息化管理

目前，焊軌生產(chǎn)綜合監(jiān)控管理系統(tǒng)質(zhì)量數(shù)據(jù)已與鋼軌供應(yīng)鏈系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)接，應(yīng)強(qiáng)化焊軌基地質(zhì)量數(shù)據(jù)采集的完整性，保證質(zhì)量數(shù)據(jù)上傳的及時(shí)性。

4.4 強(qiáng)化第三方監(jiān)督作用

由中國(guó)鐵物實(shí)施的第三方駐廠質(zhì)量監(jiān)督已按照《焊軌質(zhì)量監(jiān)督作業(yè)指導(dǎo)書(shū)》的要求，在焊軌基地實(shí)施日常的駐廠質(zhì)量監(jiān)督，細(xì)化了質(zhì)量監(jiān)督管理工作。通過(guò)外來(lái)第三方的質(zhì)量監(jiān)督，強(qiáng)化了日常監(jiān)督的作用，促進(jìn)焊軌基地質(zhì)量管理水平的提高，提升焊軌質(zhì)量管控能力。

5 結(jié)語(yǔ)

基地焊接在每一個(gè)工序都存在影響焊接接頭質(zhì)量的關(guān)鍵點(diǎn)，分析基地焊接各個(gè)工序質(zhì)量控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)這些環(huán)節(jié)的控制，提升基地焊接質(zhì)量水平。進(jìn)一步完善標(biāo)準(zhǔn)和管理辦法的修訂，達(dá)到指導(dǎo)基地焊接焊軌生產(chǎn)的目的。以鋼軌全壽命管理信息化平臺(tái)搭建為契機(jī)，強(qiáng)化焊軌基地焊軌生產(chǎn)質(zhì)量信息的完整性，保證質(zhì)量數(shù)據(jù)信息上傳的及時(shí)性，實(shí)現(xiàn)焊軌質(zhì)量數(shù)據(jù)信息化管理。通過(guò)具備相關(guān)資質(zhì)、質(zhì)量監(jiān)督相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的第三方進(jìn)行焊軌質(zhì)量監(jiān)督，促進(jìn)焊軌基地在工藝規(guī)程執(zhí)行、質(zhì)量控制細(xì)節(jié)管理、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和改進(jìn)問(wèn)題等方面能力的提高，提升焊軌質(zhì)量管控能力。

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