駱永春

【摘 要】本文以鋼軌鋁熱焊焊接工藝要點(diǎn)為主線，重點(diǎn)介紹了低溫環(huán)境下鋁熱焊焊接焊頭質(zhì)量控制的一些具體管控措施。通過(guò)對(duì)焊頭所采取不同的保溫措施效果進(jìn)行調(diào)研分析，提出了切實(shí)可行的見(jiàn)解。

【關(guān)鍵詞】鋁熱焊；低溫環(huán)境；工序控制；保溫措施

1.引言

當(dāng)環(huán)境溫度低于15℃時(shí)，稱為低溫焊接。低溫焊接時(shí)，除按常溫條件下工藝規(guī)定的控制措施執(zhí)行焊接后，還需對(duì)相應(yīng)的工序進(jìn)行控制與參數(shù)調(diào)整，以提高鋁熱焊焊接質(zhì)量。低溫環(huán)境下，會(huì)遇到焊頭冷卻過(guò)快的危險(xiǎn)。必須對(duì)焊頭采取有效的保溫措施，確保焊頭高溫組織在保溫狀態(tài)下充分轉(zhuǎn)變。

2.低溫鋁熱焊接工序控制措施

2.1對(duì)軌工序控制

低溫環(huán)境下，待焊鋼軌軌端對(duì)正，是在鋼軌強(qiáng)迫拉伸狀態(tài)下進(jìn)行的，其控制措施有：

（1）用軌縫儀控制軌縫。以軌腳處為基準(zhǔn)，控制軌縫寬度為28（±2）mm。

（2）水平調(diào)整：用一米直尺分別檢查焊縫兩端鋼軌軌頭、軌腰、軌底是否平直。軌頭側(cè)面以行車面為基準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整。

（3）尖點(diǎn)調(diào)整：將一米直尺自由放置在軌頂，使其中點(diǎn)與焊縫中點(diǎn)相重合，用對(duì)軌架或者鋼楔子對(duì)軌端高度進(jìn)行調(diào)節(jié)，使直尺的兩個(gè)端部與軌頂之間的間隙（即尖點(diǎn)值）控制在1.8～2.3mm。（焊接端面打磨后再確定調(diào)整尖點(diǎn)確切的高度）

2.2預(yù)加熱工序控制

預(yù)熱是鋁熱焊焊接過(guò)程中的一個(gè)重要工序，低溫環(huán)境下，鋼軌的冷卻速度快，傳導(dǎo)熱快。軌溫越低，其過(guò)冷度越大。鋁熱焊接質(zhì)量越難保證。要穩(wěn)定焊接質(zhì)量，就需對(duì)待焊鋼軌及砂型預(yù)加熱，削弱鋼軌的傳導(dǎo)熱與冷卻速度。其控制措施有：

（1）氣溫低時(shí)丙烷氣的壓力較低，氣瓶的溫度也很低，很難達(dá)到1.2Bar的壓力。因此寒冷天氣焊接時(shí)，有必要使用電熱罩或其他措施（燒水/加熱）來(lái)給氣瓶加熱，以保證丙烷氣體的壓力及流量。

（2）氧氣表及燃?xì)獗硇枰脽崴疂沧?，防止氣體流出后回火閥結(jié)冰。

（3）待焊鋼軌兩端各1m范圍內(nèi)要進(jìn)行加熱，不同氣溫條件下鋼軌需要加熱至37?C以上。

（4）鋼軌預(yù)熱時(shí)，加熱溫度應(yīng)使鋼軌的中間及軌頭顏色發(fā)紅，一般控制在900℃左右。并使用5°偏光鏡確認(rèn)鋼軌全斷面呈金紅色金屬面。

2.3焊頭保溫工序控制

在低溫環(huán)境下，會(huì)遇到焊頭冷卻過(guò)快的危險(xiǎn)。因此除按常溫條件下工藝規(guī)定的控制措施執(zhí)行焊接后，還必須嚴(yán)格控制拆模與推瘤時(shí)間，并對(duì)焊頭采取有效的保溫措施。確保焊頭高溫組織在保溫狀態(tài)下充分轉(zhuǎn)變。其措施有：

（1）低溫環(huán)境下，為防止焊頭降溫過(guò)快，確保焊頭結(jié)晶密實(shí)；焊接時(shí)焊劑、砂型在使用時(shí)不得過(guò)早拆除，拆?；蛲屏鲆?。

（2）一旦拆?；蛲屏鐾瓿?，為防止焊頭冷卻過(guò)快，采用保溫箱或保溫毯迅速將焊頭覆蓋進(jìn)行保溫，保溫時(shí)間≥10min。

2.4焊后工序控制

（1）焊接完成必須對(duì)焊頭進(jìn)行精打磨，處理焊頭全斷面可見(jiàn)孔隙缺陷和毛刺。

（2）配合拉伸機(jī)焊接時(shí)要在焊接完成20min后拆除拉伸機(jī)。

（3）軌溫高于300℃不準(zhǔn)放行列車。

3.不同保溫措施效果調(diào)研分析

3.1概況

（1）焊接地點(diǎn)：隴海線新陽(yáng)鎮(zhèn)—渭南鎮(zhèn)區(qū)間（上行） K1431+100-k1436+090。

（2）焊頭焊接情況：K1434+320處左右股焊頭位于更換長(zhǎng)軌條起端；K1436+380處左右股焊頭位于更換長(zhǎng)軌條終端；焊接軌型都為P60 U75V-P60 U75V，采用德式施密特鋁熱焊接技術(shù)，使用Z100型焊劑。

（3）分析方法：在焊接作業(yè)環(huán)境，焊接條件及焊接工藝相同的情況下，焊接完成后將不同焊頭進(jìn)行粗打磨后，采用兩種不同的保溫措施。在相同的保溫時(shí)間內(nèi)對(duì)其保溫的效果進(jìn)行軌溫測(cè)量。不同天窗點(diǎn)內(nèi)其焊頭軌溫測(cè)量結(jié)果如圖1和圖2所示。

3.2數(shù)據(jù)分析

通過(guò)以上圖1和圖2中焊頭溫度變化曲線，對(duì)比分析可以看出：

（1）采用保溫毯保溫的焊頭，在相同的保溫時(shí)間內(nèi)溫度下降量小，比同等條件下采用保溫盒保溫的效果好。

（2）在10分鐘的保溫時(shí)間內(nèi)采用保溫毯保溫，焊頭溫度分別從570℃下降至470℃，下降量為100℃，平均每分鐘下降10℃；從650℃下降至485℃，下降量為165℃，平均每分鐘下降16.5℃。

（3）采用保溫盒保溫，焊頭溫度分別從570℃下降至425℃，下降量為145℃，平均每分鐘下降14.5℃；從650℃下降至450℃，下降量為200℃，平均每分鐘下降20℃。

（4）在初期焊頭溫度較高，采用保溫盒和保溫毯進(jìn)行保溫二者效果區(qū)分不大；隨著保溫時(shí)間增長(zhǎng)，焊頭溫度的逐漸降低，相比保溫盒而言，保溫毯的保溫效果逐漸明顯。

3.3原因分析

（1）在焊頭溫度較高時(shí)，由于保溫盒和保溫毯自身溫度降低，附著在焊頭表面，不但起不到保溫作用，反而會(huì)吸收焊頭熱量導(dǎo)致其溫度下降。

（2）隨著保溫時(shí)間的增加，保溫毯保溫時(shí)，由于石棉保溫毯吸收了焊頭的熱量，自身溫度升高，并且保溫毯將焊頭完全包裹起來(lái)，不僅起到了保溫作用而且防風(fēng)作用明顯加強(qiáng)，保溫效果逐步體現(xiàn)（如圖3）。

（3）隨著保溫時(shí)間的增加，保溫盒保溫時(shí)，由于保溫盒只是夾在焊頭兩側(cè)的軌腰上，焊頭底部無(wú)法進(jìn)行保溫，加之保溫盒與焊頭兩側(cè)鋼軌表面不密貼，其防風(fēng)效果不理想，散熱量較大，導(dǎo)致其保溫效果不佳（如圖4）。

4.結(jié)論與建議

（1）在低溫環(huán)境下焊接時(shí)，對(duì)氧氣瓶、丙烷氣瓶和儀表可采取保溫措施，以保證丙烷氣體的壓力及流量。氧氣表及燃?xì)獗硇枰脽崴疂沧ⅲ乐箽怏w流出后回火閥結(jié)冰。

（2）焊后為降低焊頭冷卻速度，可采用石棉保溫毯覆蓋焊頭進(jìn)行保溫，避免因寒冷天氣造成焊頭質(zhì)量等缺陷。

（3）保溫盒與焊頭兩側(cè)鋼軌表面不密貼，防風(fēng)效果不理想，散熱量較大，其保溫效果不佳。保溫毯將焊頭完全包裹起來(lái)，不僅起到了焊頭保溫作用而且防風(fēng)作用明顯加強(qiáng)，其保溫效果良好。

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