基地焊接焊軌質量控制關鍵環(huán)節(jié)探索

王振強

(中國鐵路物資股份有限公司，北京 100032)

目前，我國無縫線路鋼軌焊接中，主要有基地焊接和現(xiàn)場焊接兩種。鋼軌生產廠生產的原料鋼軌運送到焊軌基地，在焊軌基地焊接成500 m長鋼軌，再運送到現(xiàn)場進行單元焊和鎖定焊，最終連接成區(qū)間和跨區(qū)間無縫線路?；睾附硬捎瞄W光焊焊接工藝，具有固定的焊軌生產場所和固定的工序工位。無縫線路施工時，基地焊接焊頭數(shù)占無縫線路焊頭總數(shù)的比例大于80%，因此，基地焊接焊軌質量控制對于提升鋼軌焊接水平至關重要。

1 鋼軌焊接基本工序

我國現(xiàn)有14個500 m長鋼軌焊接生產基地，廠區(qū)布局基本為U形或N形，以U形為多，焊軌基地生產線基本生產工序見圖1。

圖1 基本生產工藝流程

2 各工位質量控制的關鍵環(huán)節(jié)

2.1 原料鋼軌卸車及存儲

按照運基線路［2007］646號文件要求，完善原料鋼軌的存放、吊裝相關要求，防止鋼軌碰傷、劃傷、摔跌等，每年應對橫擔頂面水平情況進行檢查、記錄。

2.2 上料

上料過程應防止出現(xiàn)吊具或橫移裝置損傷鋼軌、在輥道輸送線上存在長時間輥道轉動而鋼軌不走動、鋼軌從1 m以上高度摔落等情況。

2.3 焊前檢查

焊前檢查工位主要檢查鋼軌的表面質量、型式尺寸、端部平直度和端部扭曲，是對待焊鋼軌來料狀態(tài)的檢查，從原料方面保證焊接質量。在焊前檢查崗位應保證崗位使用的檢具應校驗合格，能夠正確使用，檢查項目齊全，人員配置合理，應保證檢查頻次和抽檢比例，按照運基設備［2011］218號文件要求，完善焊前檢查內容和信息記錄格式。

2.4 除銹和配軌

除銹工位應保證:①除銹位置應能夠滿足焊機電極接觸的要求;②除銹深度不宜太深，一般不超過0.2 mm，除銹深度直接影響平直度曲線，如圖2所示;③除銹質量應與工藝試驗時保持一致。配軌工位應保證將軌高、頭寬、底寬、不對稱度相近的鋼軌配在一起進行焊接。

2.5 焊接和推凸

焊接工序屬于特殊過程控制環(huán)節(jié)，應加強焊接前后質量控制環(huán)節(jié)的檢查。

圖2 除銹深度對平直度的影響

焊接前應通過型式檢驗和生產檢驗，在生產檢驗中檢查焊頭斷口上的灰斑數(shù)量和分布(圖3)情況;檢查來料鋼軌的材質、技術等級、鋼軌生產廠、規(guī)格等，盡量避免不同材質、不同廠家、不同技術等級鋼軌之間混焊;檢查鋼軌與電極接觸部位的除銹情況;檢查電極的狀態(tài)(圖4);檢查電網(wǎng)電壓和環(huán)境溫度情況。

圖3 灰斑超標

圖4 焊機電極嵌入的焊渣

焊接后使用波磨尺或缺口尺檢查焊頭的頂面和工作邊錯邊量;檢查焊頭的軌底角錯邊量和焊接接頭錯口(圖5);檢查焊接過程參數(shù)曲線情況，如二次頂鍛(圖6)、加速閃光的尖峰電流(圖7)、頂鍛過程位移減少(圖8)、報警(位移圖9、電流圖10)等;檢查不應有焊渣擠入焊縫情況;檢查鋼軌與電極接觸部位不應有電極灼傷情況(圖11);檢查推凸余量情況;檢查接頭表面不應有肉眼可見的裂紋、未焊合等情況;檢查軌底角不應有過燒情況發(fā)生。

圖5 嚴重的焊接接頭錯口

圖6 二次頂鍛

圖7 尖峰電流

圖8 頂鍛過程位移減少

圖9 頂鍛量報警曲線

圖10 電流報警曲線

圖11 電極灼傷

其中，圖6中的二次頂鍛曲線情況，在頂鍛初期頂鍛壓力急劇上升，隨著橫坐標時間增加，頂鍛壓力立即下降，隨后又緩慢上升。圖7中尖峰電流曲線情況，尖峰電流在加速閃光階段和連續(xù)閃光階段出現(xiàn)，隨著橫坐標時間增加，長時間未出現(xiàn)閃光。圖8中位移減少曲線情況，隨著橫坐標時間增加，采集的縱坐標位移數(shù)值出現(xiàn)下降，證明在頂鍛階段，鋼軌出現(xiàn)后退情況。

2.6 標識

標識工位應保證標識正確、清晰;標識與鋼軌母材標識不重疊;標識深度不應超過0.5 mm;標識規(guī)則按照運基線路［2008］213號規(guī)定執(zhí)行。

2.7 粗打磨

粗打磨工位應保證軌底下表面使用設備進行打磨;探傷耦合面應打磨圓滑，避免探傷時出現(xiàn)干擾;軌頭下顎和軌底角應倒棱;未將母材打磨虧，打磨余量符合要求;沿鋼軌縱向進行打磨，未出現(xiàn)打磨灼傷。

2.8 焊后熱處理

焊后熱處理工序屬于特殊過程控制環(huán)節(jié)，應加強焊后熱處理過程質量控制環(huán)節(jié)的檢查。檢查線圈位置是否合適，未出現(xiàn)偏向一側的情況;未出現(xiàn)鋼軌與線圈接觸打火情況;過程的風壓、溫度、時間、功率、頻率等與規(guī)程要求的參數(shù)相符;在生產檢驗中，焊縫斷口檢驗中軌頭中心未出現(xiàn)粗晶區(qū)(圖12);過程中未出現(xiàn)噴水、噴霧情況;對測溫探頭進行定期校驗，防止焊后熱處理實際溫度與工藝參數(shù)要求溫度不符的情況發(fā)生。

圖12 焊縫斷口檢驗中軌頭中心出現(xiàn)粗晶區(qū)

2.9 時效處理

時效工位應保證時效時間不應小于24 h;時效狀態(tài)的長鋼軌應處于自由狀態(tài);存儲、吊運按照運基線路［2009］601號規(guī)定執(zhí)行。

2.10 精調直

精調直工位應保證測量裝置正常、準確;調直后的頂面曲線呈上拋物線狀，讀取數(shù)值時應除去焊縫位置，數(shù)值應符合要求;應避免在同一位置反復調直。

2.11 精打磨

精打磨工位應保證未出現(xiàn)超范圍打磨;未將母材打磨虧;測量裝置應正常、準確;頂面曲線呈上拋物線狀，數(shù)值應符合要求;打磨時間不宜太長，一般不超過7 min。

2.12 探傷

探傷工位應保證探傷人員經(jīng)過鋼軌探傷工培訓，持有鐵道部探傷工Ⅱ級或以上證件;每班探傷前應使用標準塊對探傷儀和探頭進行校核;標準塊保存良好，無銹蝕;按照標準要求進行探傷作業(yè)，對探傷異常情況應進行分析，組織復探。

2.13 成品長鋼軌的存放及裝車

按照運基線路［2009］601號文件要求，完善長鋼軌的存放、吊裝相關要求;防止長鋼軌碰傷、劃傷、摔跌、存儲變形等;每月應對橫擔頂面水平情況進行檢查、記錄;按照運基線路［2011］228號文件要求，完善成品長鋼軌質量信息和質保書格式。

3 基地焊軌應注意的問題

1)技術標準有待修訂完善。隨著鋼軌軋制水平的提高和高速鐵路的大規(guī)模建設，現(xiàn)有TB/T1632—2005標準中的某些相關規(guī)定，如探傷探頭使用、高鐵鋼軌焊接相關要求、現(xiàn)場焊接的生產檢驗、軌底角錯邊量等，需要進行修訂和完善。同時，應強化過程控制內容，如設備、材料、人員、工藝要求。

2)基地焊接生產管理有待下發(fā)統(tǒng)一的管理辦法指導生產。目前，14個焊軌基地根據(jù)自身特點，制訂了指導自身焊軌生產的管理辦法，對某些環(huán)節(jié)規(guī)定不盡相同，尚未有統(tǒng)一的指導焊軌生產管理的管理辦法。

3)設備保養(yǎng)投入不夠。設備是焊軌生產的關鍵環(huán)節(jié)，各個焊軌基地都配置了國際上較為先進的焊軌生產設備，但對設備的保養(yǎng)不到位、備件投入少、重要設備未進行強制大修是目前尚需解決的問題。

4)技術培訓和交流有待加強。焊軌基地除自身組織培訓外，應結合鐵道部的鋼軌焊接工、鋼軌探傷工培訓，提高員工的專業(yè)技術素質，強化焊軌操作人員、技術人員發(fā)現(xiàn)問題的能力。特別是鋼軌焊接工和鐵道部Ⅱ級以上探傷工不足，直接影響焊軌質量控制的實施水平。

5)工藝規(guī)程與工藝策劃有待細化。目前，各個焊軌基地均制定了指導生產的工藝規(guī)程、工藝策劃，在實施過程中由于理解偏差會出現(xiàn)一些細節(jié)問題，如精調直崗位平直度的數(shù)據(jù)記錄、特殊天氣的焊軌生產組織、啟動焊接前的電網(wǎng)電壓、軌底角錯邊量測量、新品種鋼軌焊軌生產的組織等，應對工藝規(guī)程和工藝策劃進行細化。

6)焊軌質量監(jiān)督有待強化。在焊軌生產中，工藝和制度的實施者在日常生產中易對某些質量問題產生麻木，進而產生疏漏，產生質量隱患。強化第三方監(jiān)督的地位和作用，對焊軌生產質量控制至關重要。

4 加強焊軌質量控制的建議

4.1 修訂完善技術標準要求

1)生產檢驗規(guī)則的修訂。由于硬度試驗周期長，為了使生產檢驗能夠更好地指導生產，應對硬度試驗情況進行修訂，如洛氏硬度指標、使用里氏硬度儀進行過程檢測等。

2)根據(jù)線路設計速度等級對鋼軌焊接的要求，增加高速鐵路鋼軌焊接相關內容，滿足焊接高速鋼軌的需要。如接頭錯變量、軌底角錯變量、接頭平直度等。

3)對標準中的探傷要求進行修訂，使其與TB/T 2658.21—2007中的相關規(guī)定保持一致。如要求應使用單探頭和雙探頭兩種方法對焊縫進行掃查。

4)目前，焊軌基地出廠平直度驗收均使用電子尺，應增加電子尺使用要求的相關內容。

5)隨著中國鐵物鋼軌全壽命管理信息化平臺的搭建和鋼軌供應鏈系統(tǒng)與焊軌基地焊軌生產綜合監(jiān)控管理系統(tǒng)的對接，應增加焊軌質量信息化管理的內容。

6)隨著焊軌第三方監(jiān)督工作的實施，應參照鋼軌TB/T 2344標準，增加具備相關資質的第三方質量監(jiān)督內容。

4.2 統(tǒng)一設備養(yǎng)護維修標準

對焊軌基地各工位使用的大型設備，按照設備型號制定設備的定期保養(yǎng)、維修制度。應對焊機等關鍵大型設備的強制大修期限和內容進行規(guī)定。

4.3 實施焊軌質量數(shù)據(jù)信息化管理

目前，焊軌生產綜合監(jiān)控管理系統(tǒng)質量數(shù)據(jù)已與鋼軌供應鏈系統(tǒng)實現(xiàn)對接，應強化焊軌基地質量數(shù)據(jù)采集的完整性，保證質量數(shù)據(jù)上傳的及時性。

4.4 強化第三方監(jiān)督作用

由中國鐵物實施的第三方駐廠質量監(jiān)督已按照《焊軌質量監(jiān)督作業(yè)指導書》的要求，在焊軌基地實施日常的駐廠質量監(jiān)督，細化了質量監(jiān)督管理工作。通過外來第三方的質量監(jiān)督，強化了日常監(jiān)督的作用，促進焊軌基地質量管理水平的提高，提升焊軌質量管控能力。

5 結語

基地焊接在每一個工序都存在影響焊接接頭質量的關鍵點，分析基地焊接各個工序質量控制的關鍵環(huán)節(jié)，應加強對這些環(huán)節(jié)的控制，提升基地焊接質量水平。進一步完善標準和管理辦法的修訂，達到指導基地焊接焊軌生產的目的。以鋼軌全壽命管理信息化平臺搭建為契機，強化焊軌基地焊軌生產質量信息的完整性，保證質量數(shù)據(jù)信息上傳的及時性，實現(xiàn)焊軌質量數(shù)據(jù)信息化管理。通過具備相關資質、質量監(jiān)督相關經(jīng)驗的第三方進行焊軌質量監(jiān)督，促進焊軌基地在工藝規(guī)程執(zhí)行、質量控制細節(jié)管理、發(fā)現(xiàn)問題和改進問題等方面能力的提高，提升焊軌質量管控能力。

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