張耀德 上海鐵路局上海工務(wù)大修段

隨著列車運行的速度的不斷提高，對線路設(shè)備的技術(shù)要求越來越高，無縫長鋼軌焊接是線路設(shè)備的重要組成部分。鋼軌的平順性尤其焊接接頭平順性，對列車的運行的安全性和平穩(wěn)性起到至關(guān)重要的作用。

1 長鋼軌焊接接頭平直度技術(shù)要求

我國鐵路行業(yè)標準對鋼軌焊接接頭的平直度有著明確的技術(shù)要求，《鋼軌焊接接頭》（TB1632）規(guī)定如表1。從技術(shù)要求可知，隨著高速鐵路的建設(shè)、運營及列車速度的提高，焊接接頭的平直度指標更為嚴格。

表1 焊接接頭平直度技術(shù)標準

2 長鋼軌焊接生產(chǎn)流水線基本工序和布局特點

長鋼軌焊接生產(chǎn)適應(yīng)流水線作業(yè)，一般流水線的布局為“一”字形，如我局閔行焊軌流水線；根據(jù)場地條件也常常設(shè)計成“L”形或“U”形布局，我局新建成的蕪湖焊軌流水線采用的是“U”形布局。

不論是哪一種焊接流水線布局，按照技術(shù)標準的要求，必須滿足如下的基本工序：

焊接軌檢測與選配--除銹--焊接--軌冠焊筋磨--粗磨--正火--熱調(diào)--時效--精調(diào)--精磨--探傷--成品驗收--成品場。

其中焊接軌檢測與選配、焊接、軌冠焊筋磨、粗磨、熱調(diào)、時效、精調(diào)、精磨和成品驗收都是鋼軌焊接接頭平直度控制的重要工序。

3 鋼軌焊接接頭平直度缺陷和形成原因

3.1 鋼軌母材不平順及斷面誤差

鋼軌母材不平順及斷面誤差在《43 kg/m～75 kg/m熱軋鋼軌訂貨技術(shù)條件》（TB/T2344-2012）和《高速鐵路用軌》（TB/T3276-2011）等技術(shù)標準中有指標規(guī)定。如表2為高速鐵路鋼軌外觀檢驗技術(shù)標準，表3為60 kg/m鋼軌（100 m定尺軌）型式尺寸允許偏差。部分沒達標的鋼軌及最大正負公差的配軌等都會對焊接接頭平直度質(zhì)量產(chǎn)生影響。

表2 外觀檢驗技術(shù)標準技（速度≥200 km/h及以上）

3.2 焊接作業(yè)

選配好符合外觀標準的鋼軌在焊接作業(yè)時由于人為的因素（在作業(yè)時沒能認真對待）和設(shè)備的因素（焊機對軌裝置調(diào)整有偏差）也可能造成錯邊，產(chǎn)生焊接質(zhì)量的平直度問題。這種錯邊的問題主要有以下幾種類型：

（1）導(dǎo)向面錯邊：如果焊機左右兩邊對中裝置的頂針中心、與夾緊裝置夾緊后的中心線不在同一直線上，那么頂鍛時的頂鍛力會分解軸向力與側(cè)向力，在側(cè)向力的作用下會造成接頭水平方向的錯邊。

（2）軌頂面錯邊：如果焊機兩邊的鋼軌軌拱斜度不一致同樣會因力分解的側(cè)向力而形成上下的接頭錯邊。

（3）焊機對中臂造成的側(cè)拱或錯邊：由于焊機對中臂的結(jié)構(gòu)及油缸施力特點，當對中臂導(dǎo)向軸及其軸套磨損后，在對中臂夾持鋼軌時，對中臂油缸施力使得油缸近遠兩片對中臂背向偏轉(zhuǎn)，形成了所夾持的兩根鋼軌焊后存在不穩(wěn)定的側(cè)拱或錯邊。

表3 60 kg/m鋼軌型式尺寸允許偏差（長度100 m軌）

3.3 焊機前后的滾道線

如果焊機前后的滾道線的滾筒軸心線與焊機的中心線沒有保持垂直，會使得鋼軌在滾道線上跑偏，鋼軌的中心線與焊機的中心不重合，同時在焊接時預(yù)熱振動中鋼軌的位置會有所變化同樣會形成接頭的錯邊。

3.4 軌溫變化

在精整過程（精磨工序）中鋼軌溫升冷卻、速度不同對平直度的變化造成不同程度的影響。

焊接接頭的精整要經(jīng)精矯和精磨兩道工序，一般來說精矯后的平直度應(yīng)使精磨工序精磨量最小。精磨量越小，磨削時產(chǎn)生的熱量就少，接頭因受熱而造成的平直度變化也就越小。如圖1，如果精磨前余量放的較多，在精磨時產(chǎn)生較多的熱量而使得軌溫升高，冷卻后接頭變形形成如圖2和圖3的兩邊高中間低的低接頭或比較平的接頭。

圖1 精磨前余量設(shè)置測量圖（行車面）

圖2 精磨后平直度評估結(jié)果圖之一（行車面）

圖3 精磨后平直度評估結(jié)果圖之二（行車面）

4 焊接接頭平直度的控制方法及措施

（1）嚴格把好焊前鋼軌母材不平順及斷面誤差的檢查關(guān)，特別是做好每個焊接接頭斷面誤差匹配順平，為焊接工序創(chuàng)造良好的焊接條件。

（2）認真做好焊接設(shè)備的維護保養(yǎng)，保持焊接設(shè)備狀態(tài)良好。維護保養(yǎng)中，重點做好以下兩點：

①對焊機對中臂的頂針進行檢測調(diào)整，使自動對中后兩端的鋼軌中心線基本成直線并與鋼軌出入口的中心連線重合，這樣可以減小接頭的錯邊現(xiàn)象，同時也保證了導(dǎo)向面的平順性；

②在焊機基礎(chǔ)水平狀況良好的情況下，對軌拱的斜度進行了檢查調(diào)整。標準鋼軌夾緊后測量，用水平儀測量鋼軌的水平情況，對對中臂上的接近開關(guān)進行調(diào)整，反復(fù)夾持、測量、調(diào)整，直至兩邊的軌拱一致。

（3）加強對焊機前后＞50 m的流水線的水平和滾筒軸心線與焊機的中心線的調(diào)整。將平直的鋼軌放在滾道線上用水平儀測量水平情況，邊測邊調(diào)整，直至水平，以焊機的中心線為基準，用角尺測量滾筒軸心線與焊機中心線的垂直情況進行了調(diào)整，直至滾筒的軸心線與焊機的中心線相垂直，達到減少焊接頭的錯邊目的。

表4 精矯直工序作業(yè)指導(dǎo)書軌頂面平直度的控制要求

（4）減小精磨量是控制因受熱而產(chǎn)生平直度變化的有效措施，因此必須嚴格控制精矯直后的平直度值。時速＞160 km/h焊接接頭精矯直工序作業(yè)指導(dǎo)書軌頂面平直度的控制要求（見表4）。

5 結(jié)束語

長鋼軌焊接接頭平直度質(zhì)量是整個鋼軌焊接質(zhì)量的重要組成部分，針對焊接接頭平直度存在的問題，較全面地分析在工序作業(yè)中影響焊接接頭平直度的各種因素，從調(diào)整、完善整條流水線各工序及嚴格標準作業(yè)出發(fā)，提出方法措施，取得了明顯的效果。