鋼軌現(xiàn)場(chǎng)焊接接頭缺陷及探傷技術(shù)探討

周少凡

摘要：無(wú)縫線路的焊接質(zhì)量被快速發(fā)展的高鐵技術(shù)所帶動(dòng)，而如確保鋼軌焊接接頭的質(zhì)量非常重要?，F(xiàn)場(chǎng)焊接的檢測(cè)方式是用超聲波探傷進(jìn)行的，本文從鋼軌現(xiàn)場(chǎng)焊接接頭缺陷形成原因進(jìn)行分析，提出了缺陷探傷進(jìn)行了分析和判定方法。

關(guān)鍵詞：鋼軌焊接;焊接接頭;缺陷及探傷

在我國(guó)進(jìn)入高鐵時(shí)代后，線路需要快速度和比較大的運(yùn)輸量，所以給維修技術(shù)提出了要求。而鋼軌探傷技術(shù)具有的靈敏性高，反應(yīng)快等優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用在線路維修檢測(cè)中。在未來(lái)的鋼軌現(xiàn)場(chǎng)=焊接中，只有通過(guò)正確的分析出傷損形成的原因，才能夠幫助我們判定出傷損的類型。

一、 鋼軌現(xiàn)場(chǎng)焊接接頭缺陷形成原因

鋼軌的現(xiàn)場(chǎng)焊接有兩中，分別是：閃光焊和鋁熱焊其優(yōu)點(diǎn)和形成機(jī)制都有區(qū)別。在現(xiàn)場(chǎng)焊接時(shí)由于施工工藝、材料、環(huán)境等影響會(huì)讓焊接出現(xiàn)缺陷。

（一） 閃光焊

閃光焊目前是一種應(yīng)用率最高的焊接方法，與其他的鋁熱焊相比，接頭強(qiáng)度高，線路端頭率低。而解決閃光焊的缺陷可以有效排除探傷影響并快速發(fā)現(xiàn)缺陷，閃光焊在接頭時(shí)常出現(xiàn)的缺陷有未焊接、粗晶和裂紋等。

（二） 未焊合

未焊合主要表現(xiàn)在整個(gè)斷面平滑，撕裂狀不夠明顯。比如從圖1中我們可以發(fā)現(xiàn)在探傷出現(xiàn)缺陷后并沒(méi)有及時(shí)進(jìn)行有效處理，使得斷面平滑，正火后其表面的撕裂狀不夠明顯。為焊合的形成原理是：在焊接時(shí)由于設(shè)備發(fā)生故障或參數(shù)不正確使得熱量輸入的不夠，或是頂鍛量過(guò)多，而使得好的溫度梯度和端面被擠出形成了冷頂鍛狀態(tài)，最后讓焊縫沒(méi)有結(jié)晶。

（三） 粗晶

粗晶如圖所示，從圖2中可以看出由于正火在軌頭部分的加熱時(shí)間不夠，B不封的組織比較細(xì)密。實(shí)踐上粗晶并不能當(dāng)做是焊接的缺陷，但在探傷中會(huì)影響探傷的結(jié)果，所以需要對(duì)其及時(shí)處理，避免誤判情況發(fā)生。形成粗晶的原因是加熱器、和人為操作不正確而使得鋼軌中心位置不能達(dá)到規(guī)定要求。正火的操作不當(dāng)造成的?，F(xiàn)在的焊接正火使用的是火焰正火法。

（四） 鋁熱焊

無(wú)縫線路的現(xiàn)場(chǎng)焊接施工中使用鋁熱焊接具有一下優(yōu)點(diǎn)：快速方便、設(shè)備簡(jiǎn)單，減少施工成本，過(guò)程中接頭的平直度高，施工簡(jiǎn)便、施工人員容易操作等。在鋁熱焊接的過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)的缺陷有：夾渣、縮孔、未熔合等。而最常見(jiàn)的一種缺陷就是夾渣，形成夾渣的原因有五點(diǎn)分別為：

1.封箱時(shí)砂膜沒(méi)有及時(shí)覆蓋模口讓雜物進(jìn)入砂膜。2.鎮(zhèn)靜時(shí)間不足，反應(yīng)未完成就進(jìn)行澆筑，讓反應(yīng)在型腔內(nèi)繼續(xù)從而產(chǎn)生熔渣，以及凝固速度快，熔渣沒(méi)有及時(shí)浮出就產(chǎn)生了夾渣。3.軌端不夠清潔，有熔渣殘留物。4.熔塞打開(kāi)過(guò)早，焊渣沒(méi)有及時(shí)和剛水分離。5.預(yù)熱過(guò)長(zhǎng)使得軌端“滴淚”。

二、 缺陷探傷分析和判定

（一） 閃光焊接頭的探傷分析

在對(duì)閃光焊接頭的探傷時(shí)，使用超聲波可以快速準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)缺陷的焊合狀況。由于灰斑和粗晶的缺陷原因形成比較復(fù)雜且與成分與原材料的成分差異較大，會(huì)對(duì)探傷的結(jié)果有較大的影響。這種情況需要使用超聲波對(duì)差異較大的進(jìn)行探傷，而成分差異較小就不易發(fā)現(xiàn)。

（二） 對(duì)未焊合缺陷探傷分析

未焊合的缺陷可以直接從斷口的表面看到，其斷口一般比較平，但是探傷卻不易發(fā)現(xiàn)和反映，根據(jù)以往的成熟經(jīng)驗(yàn)，其傷波主要出現(xiàn)在軌低的1.2.3區(qū)域，軌的腰部和頭部不經(jīng)常出現(xiàn)。在探傷儀器上的顯示為：反射波在焊縫的正中間其波峰細(xì)而高，同時(shí)焊縫的兩邊也能夠呈現(xiàn)出同樣的波縫，說(shuō)明此缺陷只顯示了很小的部分，但是卻會(huì)形成應(yīng)力集中，會(huì)敏感與溫度的突然降低而產(chǎn)生的鋼軌收縮，給以后的形車造成了安全隱患，對(duì)于此種缺陷的接頭可以不再使用。

（三） 對(duì)粗晶缺陷的探傷分析

粗晶的探傷也是使用超聲波來(lái)檢測(cè)鋼軌的焊接接頭的，而在檢查中有時(shí)會(huì)產(chǎn)生一種缺陷波，但在實(shí)際的分析中卻沒(méi)有缺陷，這種情況的缺陷波是鋼軌的接頭心部因?yàn)闊崽幚砉に囀褂貌划?dāng)而產(chǎn)生晶體粗大的組織。這種缺陷波的存在會(huì)嚴(yán)重影響探索的結(jié)果，需要針對(duì)此情況對(duì)對(duì)其原因進(jìn)行探究，改良熱處理加熱工藝，避免粗晶對(duì)探傷結(jié)果造成影響。據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)不同材質(zhì)的鋼軌會(huì)出現(xiàn)的粗晶也有不同。比如U75V軌粗晶的反射回波表現(xiàn)的比較單一，卻近似缺陷波，非常容易造成誤判。

（四） 鋁熱焊接頭探傷分析與判定

鋁熱焊探傷的標(biāo)準(zhǔn)要低于閃光焊的探傷標(biāo)準(zhǔn)，咋探傷時(shí)需要根據(jù)其氣孔、夾渣等缺陷的分布情況不規(guī)律這一特點(diǎn)，使用有針對(duì)性的手法。比如如果反應(yīng)的缺陷是用K2.5探頭，在鋼軌腰側(cè)面探測(cè)，而探測(cè)前后200mm范圍內(nèi)進(jìn)行除銹措施，并打磨干凈焊筋邊緣處，最后使用粘性強(qiáng)的耦合劑。在探測(cè)過(guò)程中根據(jù)不同的傷損狀況，對(duì)探頭進(jìn)行S型檢查。在沒(méi)有發(fā)現(xiàn)損傷時(shí)，會(huì)出現(xiàn)一端邊緣棱角的反射波，而有缺陷的波會(huì)表示為：棱角反射波前出現(xiàn)回波且儀器反應(yīng)的直線距離和探測(cè)端焊筋邊緣的棱角成相互對(duì)應(yīng)關(guān)系。

三、結(jié)束語(yǔ)

本文分析了鋼軌現(xiàn)場(chǎng)焊接接頭缺陷形成具體原因，并對(duì)缺陷探傷進(jìn)行了分析和判定。分析了閃光焊的缺陷一生機(jī)原理，以及分析了傷損的超聲波探傷儀的反射會(huì)波，避免了漏判和誤判發(fā)生。確保了鋼軌現(xiàn)場(chǎng)焊接的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭齊武. 鋼軌現(xiàn)場(chǎng)焊接接頭缺陷及探傷技術(shù)探討[J]. 價(jià)值工程， 2016， 35（16）：160-162.

[2]高文會(huì). 鋼軌閃光焊接軌頭焊縫缺陷分析[J]. 中國(guó)鐵路， 2010（6）：61-63.

（作者單位：蘇州市軌道交通有限公司運(yùn)營(yíng)分公司）