谈钢轨铝热焊接技术在高速铁路上的应用

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1、铁道建筑RailwayEngineeringMarch，2012文章编号：1003-1995(2012)03．0l18—03钢轨铝热焊接技术在高速铁路上的应用李欢，陈春秋(北京铁路局丰台工务段，北京100071摘要：对京沪高铁廊坊站1号至8号道岔132个铝热焊接头进行了跟踪调查研究，介绍了德国Thermit铝热焊在高速铁路上的钢轨焊接工艺，阐述了京沪高铁廊坊站铝热焊接的质量控制范围，及常见的焊接缺陷和预防措施。关键词：京沪高铁铝热焊焊接缺陷预防措施中图分类号：U213．92文献标识码：A随着我国高速铁路的飞速发展，钢轨铝热焊技术部200mm范围内除锈

2、、除污、除氧化物和突刺等。在高铁上的应用也是越来越多。铝热焊具有设备简3)钢轨端头对正。有三个要点：①两钢轨的对单、使用方便、经济高效、安全可靠、不需外界电源等优齐，要求工作边、非工作边《、攥轨糖腰静盎、轨底均对齐，并用1点，被广泛用于无缝线路的焊接，尤其是跨区间无缝线m直钢尺进行复核鲫；②枷尖点瑚控咖制跏的范㈣围栅；③抛轨。缝大小范路道岔焊接后可消除因轨缝造成的车轮对钢轨的冲击围。不同轨缝焊接接头的静弯荷载不同，如图1和行车时车体的突然振动，减少钢轨和车轮的磨耗等。所示。基于此，京沪高铁廊坊站1号至8号道岔的焊接采用的是德国Thermit铝热焊技术

3、。：一-．．1铝热焊原理和工艺／～～’—1．1铝热焊接原理活动性较强的金属能够把活动性较弱的金属从它‘—·一静弯荷载—◆一标准要求的氧化物中还原出来，这是铝热焊接的化学原理。因为铝在足够高的温度下有较强的活动性，它可以从很2022242628303234363840多重金属的氧化物中夺取氧，而把重金属还原出来。焊接轨U／mm’例如铝能把铁、钛、钒、铬、锰、钨等从它们的氧化物中图1轨缝大小对焊缝接头静弯荷载的影响还原出来，同时放出大量的热，其温度可达2500oC一3500℃，从而使这些金属成为液态。可焊钢轨类型有50kg／m，60kg／m，75kg／m

4、，可焊钢轨钢种有PD3，京沪高铁采用的轨缝是26—28mm，主要是考虑外界环境对轨缝的影响，进而影响接头静弯荷载。同U71Mn，U71(U74)，RE，稀土轨，淬火轨等各种钢轨。铝热焊接钢轨基本原理的主要化学方程式是时，尖点选择控制在18—19mm。尖点过高，打磨时就3Fe3O4+8A1=9Fe+4A1203+3236．3kJ会伤到母材，尖点过低，就会出现低接头，影响行车的1．2德国Thermit铝热焊接技术在京沪高速铁路中安全。的工艺4)安装砂模。检查砂模是否受潮，是否有裂纹等1)现场准备工作。到焊接现场检查所带工具是损坏。按照由下而上的顺序安装好

5、后要盖好纸板，避否能够正常工作，材料是否可用或过期，人员是否到位免有异物掉人安装好的砂模内。检查封箱泥水分，过等，排查在焊接过程中可能出现的安全隐患。干容易漏浆，过潮容易产生焊缝气泡。用封箱泥封堵2)钢轨端头准备工作。将要焊接的两个钢轨端砂模，并且要夯实适度。在砂模废渣流出口及夹具螺纹处抹上少量封箱泥，防止铁水溢出损坏工具。并做收稿日期：2011—07·22；修回日期：2011-12-10两个堵漏棒，以备堵漏。作者简介：李欢(1986一)，男，河北满城人，助理工程师。5)预热。一般为5rain，但是根据当时温度的高2012年第3期钢轨铝热焊接技术在高

6、速铁路上的应用119低、钢轨的型号，可适当增加或减少30s。京沪高铁廊坊站道岔用的是60kg／m轨，轨温一般为15℃～23℃，所以预热时间取的是5min，钢轨预热完成温度为950℃一1000℃。将预热器调成至蓝色火焰，放于砂模中心，此时，火焰应从砂模的两侧冒出，并且均匀对称。6)焊剂准备。检查焊剂是否受潮、过期、有异物等，若良好，摇匀并倾斜快速倒人一次性坩埚内。图2气孔超声波探伤波形图示7)浇筑。预热好后，将分流塞放入砂模顶部的人口内，再将坩埚放于中部上方，点燃高温火柴，立即倾波形特点：单个气孔的回波高度较低，从各个方向斜插入焊剂中23～25mm(其

7、铝热反应速度适当)，马探测波形相同。密集气孔会出现很多波形，并且随着上盖上坩埚盖，进行浇筑。手持堵漏棒，以防钢水探测方向的不同，波形会出现此起彼落的现象。泄露。2)成因分析：气孔是焊缝在凝固过程中产生和放8)拆模。浇筑结束1min后，移走坩埚，4．5min出气体所形成的。产生的主要原因有焊剂过期或者潮后拆下夹具和砂模。湿、轨缝有水分、封箱泥过湿、预热时使用的燃气水分9)推瘤。浇筑结束6．5min后开始推瘤。切忌推含量高、焊剂燃烧平静时间短、外界环境中水分较瘤不可过早，如果没有达到时间和温度的要求就推瘤，多等。焊缝处就会产生很多的细碎裂纹，形成裂纹源。

8、注意，3)预防措施：焊前检查焊剂，不用过期、过潮的焊推瘤前要仔细检查推瘤机的刀头是否有损坏，以防拉剂；检查封