摘要：通過對幾個小型氣壓焊焊接鋼軌的實(shí)例分析，說明了不同廠家、不同批次氣體、非常氣候條件會對小型氣壓焊質(zhì)量產(chǎn)生影響；不同鋼種的鋼軌對小型氣壓焊加熱器參數(shù)有不同的要求。提出了遇到上述問題應(yīng)采取的措施，并在試驗(yàn)或正式焊接中驗(yàn)證了這些措施實(shí)施的效果。
關(guān)鍵詞：氣壓焊質(zhì)量應(yīng)對措施

雖然工地接觸焊正在推廣，鋁熱焊技術(shù)日益成熟，但小型氣壓焊(以下簡稱氣壓焊) 仍為無縫線路施工現(xiàn)場焊接的主要方法。與工地接觸焊相比，氣壓焊的設(shè)備、機(jī)具比較輕便；與鋁熱焊相比，氣壓焊接頭力學(xué)性能好。但氣壓焊受設(shè)備狀態(tài)、焊接材料、人員素質(zhì)等影響較大。某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，則會影響焊接質(zhì)量。因此，應(yīng)加強(qiáng)過程控制，以保證焊接質(zhì)量。

一、氣體質(zhì)量對焊接質(zhì)量的影響

氣壓焊使用乙炔及氧氣。目前氧氣大部分為液氧分裝，少部分為制氧機(jī)制氧，生產(chǎn)廠家一般為較大型企業(yè)，質(zhì)量比較穩(wěn)定。而乙炔質(zhì)量差異較大。

1．綏佳線焊縫斷裂

綏佳線鋼軌焊縫斷裂，材質(zhì)為鞍鋼U71Mn，60 kg/Pm，全長淬火鋼軌，斷裂時間為1999 年11 月2 日。

1．1原焊接過程

（1） 焊接參數(shù)：氧氣壓力為0.13 MPa，乙炔壓力0.11MPa，氧氣流量216 m3/h，乙炔流量412 m3/h，加熱時間4 min 20 s。
（2） 加熱器編號HH2012。
（3） 當(dāng)時加熱過程中，火焰噪聲異常，時有油狀物析出，3 min 左右軌頭表面開始呈熔化狀，頂鍛被迫提前。

1．2斷裂分析

（1）外觀檢查

焊縫斷裂線見圖1，斷口形態(tài)見圖2。斷口分兩區(qū)，頭部大部分為平滑區(qū)，以下為瞬斷區(qū)。瞬斷區(qū)可見到明顯的人字紋花樣，人字紋尖端指向軌頭平滑區(qū)與瞬斷區(qū)相交處。

（2） 微觀檢驗(yàn)

在光學(xué)顯微鏡下，無法分清組織特征。掃描電鏡下觀察平滑區(qū)、瞬斷區(qū)組織為細(xì)珠光體。掃描電鏡下觀察平滑區(qū)上有較光滑的小平面與大小不等的孔洞及顆粒，見圖3。對平滑區(qū)進(jìn)行能譜分析，未見雜質(zhì)元素。瞬斷區(qū)為準(zhǔn)解理斷口，見圖4，能譜分析未見成分偏差。

3) 斷裂原因分析

因乙炔質(zhì)量問題引起火焰異常，使加熱鋼軌時溫度梯度異常，頂鍛提前終止，軌頭所形成的熔融狀表層中只有周邊很窄的區(qū)域焊合。軌頭大部分區(qū)域未形成金屬鍵結(jié)合(未焊透)，在外力作用下，焊縫軌頭未焊透處開裂，并向下擴(kuò)展，快速斷裂。

2．京哈線( 長濱線) 氣壓焊軌底角低塌現(xiàn)象處理

2003 年5 月1 日，長濱線小型氣壓焊焊接時，發(fā)現(xiàn)加熱器加熱效果異常后停止長軌焊接并檢驗(yàn)焊接試件。

2．1第一次試焊

焊接時間為2003 年5 月1～2 日；U75V 60 kg/m；加熱器編號HH2016 ；輸入氧氣壓力0155 MPa，輸入乙炔壓力0.13 M/a，輸出氧氣壓力0.13 M/a，輸出乙炔壓力0.12 M/a，氧氣流量2.7 m3/h，乙炔流量4.2 m3/h ；各試件單獨(dú)記錄：1 # 焊接時間為9 min (軌底角向下塌陷嚴(yán)重)，2 # 焊接時間8 min 10s (軌底角向下塌陷嚴(yán)重)，3 # 焊接時間6 min 30 s (軌底角向下塌陷嚴(yán)重)，(注：焊前乙炔瓶內(nèi)壓力1.38 M/a)，4# 焊接時間5 min 54 s (軌底角向下塌陷嚴(yán)重)，焊完3 # 試件后乙炔瓶內(nèi)壓力為0.9 M/a，5 # 焊接時間6 min 44 s (軌底角向下塌陷嚴(yán)重，焊縫軌頂面測溫為1 260 ℃) (注①：焊后乙炔瓶內(nèi)壓力1.2 M/a，②：1# ～5 # 乙炔為哈爾濱化工二廠制，同一批灌裝。) 。

落錘試驗(yàn)結(jié)果(錘頭高314 m) 。1 # 落錘試驗(yàn)2 次錘擊未斷；3 # 2 次錘擊未斷；5 # 2 次錘擊斷，未見焊接缺陷，斷口晶粒正常。2 # 靜彎試驗(yàn)反壓1 350 kN未斷；4 # 靜彎試驗(yàn)反壓1 460 kN未斷。

2．2第二次試焊

焊接時間2003 年5 月3 日；乙炔為哈爾濱化工二廠制，為新一批灌裝；加熱器編號HH2016 ；鋼軌為60 kg/mU75 V；除焊接時間外，其余同1# ～5# 試件；6# 焊接時間4 min 55 s，焊縫外觀正常；7# 焊接時間4 min 50 s (注：推瘤時，推傷焊縫) ；8# 焊接時間4 min 57 s。

試驗(yàn)結(jié)果。6 # 落錘試驗(yàn)2 次錘擊未斷；7 # 落錘試驗(yàn)2 次錘擊未斷；8 # 落錘試驗(yàn)2 次錘擊未斷。割口打斷，未見焊接缺陷。

因此，乙炔氣體的質(zhì)量與焊接質(zhì)量密切相關(guān)。不同廠家的乙炔質(zhì)量相差較大，同一廠家不同批號的質(zhì)量也有差異。為保證焊接質(zhì)量，應(yīng)使用大型企業(yè)生產(chǎn)的乙炔氣，換批次時，應(yīng)先做焊接試驗(yàn)。

二、焊接作業(yè)環(huán)境對焊接質(zhì)量影響

濱北線氣壓焊斷頭原因分析1999 年11 月28 日哈局管內(nèi)濱北上行線K28+200m處，插入膠接絕緣鋼軌的氣壓焊焊頭斷裂。焊縫斷裂線見圖5，斷口形態(tài)見圖6。

焊接時間1999年10 月29 日，鋼軌類型為俄羅斯M76B、65 kg/m，斷裂時間1999 年11 月28 日，焊接參數(shù)：加熱時間為5 min 20 s，其余同U75 V。

該處是為插入膠接絕緣鋼軌而焊接的，線路封鎖時共焊接4 個焊頭，斷裂的焊頭為最后一個焊頭。焊接前氣溫為6 ℃左右，對軌時天氣驟變，大風(fēng)降溫，幅度近8 ℃，焊接作業(yè)繼續(xù)進(jìn)行，并仍使用推凸刀除瘤。此時頂鍛器未保壓。

因突然降溫，長鋼軌產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，推凸除瘤時，焊縫溫度在900 ℃以上，此時焊縫結(jié)合強(qiáng)度很低，頂鍛器未保壓，致使焊縫被局部(裂紋源) 拉開，在車輪沖擊及鋼軌應(yīng)力作用下，焊頭快速斷裂。

在氣溫(軌溫) 較低時或降溫較快時，應(yīng)使用保壓推凸或用除瘤槍除瘤。

三、不同鋼種對加熱器的不同要求

（1） 2002 年開始焊接PD3 (U75V)，最初焊接試件時，未對用于試焊的2 套加熱器進(jìn)行任何調(diào)整，這2 套加熱器用于鞍鋼U71Mn、包鋼U74 鋼軌焊接時，焊接質(zhì)量良好。第一次試焊15 個試件，超聲波探傷時發(fā)現(xiàn)4 根試件軌底角有傷波。經(jīng)落錘試驗(yàn)，這4 根試件中2 根一次錘擊斷；1 根二次錘擊斷；1 根二次錘擊未斷。經(jīng)斷口檢查，一次錘擊斷的試件軌底下角處有過燒現(xiàn)象，過燒面積2 mm2 左右，二次錘擊斷的，軌底上角也有過燒，但面積較小。第二次試焊5 根試件時，探傷仍發(fā)現(xiàn)1 根軌底角有傷，經(jīng)落錘試驗(yàn)檢查斷口，確有過燒缺陷。

（2） 過燒為加熱時局部溫度過高而引起的。這可能與U75 V 的導(dǎo)熱率與U71Mn、U74 有一定差異有關(guān)。經(jīng)研究分析，決定將加熱器軌底角處的3 個火孔(兩側(cè)共6 個) 直徑縮小(約縮小10 %)，以減少對軌底角的熱輸入。第三次試焊5 根試件，探傷未發(fā)現(xiàn)軌底角有缺陷，落試驗(yàn)未見過燒等缺陷。后再焊10 根試件，均未發(fā)現(xiàn)軌底角缺陷。2002 年4 月開始在京哈線現(xiàn)場焊接的324 個接頭中，探傷時未發(fā)現(xiàn)焊縫軌底角有過燒缺陷。

（3） 不同鋼種的鋼軌對加熱器可能有不同的要求，因此，若鋼種改變，應(yīng)對加熱器或加熱參數(shù)加以調(diào)整。