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鋼軌焊接中鋁熱焊接技術的應用探討

文檔作者：羅炎文檔來源：十一冶建設集團有限責任公司		點擊數：	更新時間： 2021年07月07日
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建 材 與 裝 飾 2017年 6月
鋼軌焊接中鋁熱焊接技術的應用探討
羅炎
（十一冶建設集團有限責任公司廣西柳州545007）
摘要：本文首先介紹了鋁熱焊接技術的原理，然后介紹了鋁熱焊接工藝在鋼軌中的應用，還闡述了常見焊接缺陷及
成因分析、預防措施，最后對焊縫的日常管理工作提出了要求。供相關人士參考。
關鍵詞：鋼軌焊接；鋁熱焊技術；應用
中圖分類號：U213.4 文獻標識碼：A 文章編號：1673-0038（2017）24-0194-03
前言
隨著我國高速鐵路的迅速發展，鋼軌鋁熱焊接技術在高速鐵
路上的應用也日益增多。鋁熱焊接具有設備簡單，使用方便，經
濟，高效，安全可靠，無需外接電源等優點，廣泛應用于無縫線路
焊接，尤其是區域無縫線路開關焊接后可以消除由鋼軌間隙和
驅動車身突然的震動引起的影響，減少鋼軌和車輪的磨損。基于
此，許多鋼軌焊接都應用德國的鋁熱焊接技術。
1 鋁熱焊接技術的原理
氧化物活性較弱的金屬與活性強的金屬發生反應，分離還原
氧化物，是鋁熱焊接的化學過程。在高溫下，活性較高的鋁將氧
與重金屬氧化物分離，從而還原重金屬。如錳、釩、鎢、鐵在與氧
化鋁的反應中被分離出來，并出現放熱現象，高溫可達2200~
3200℃，最終成為液態金屬。下式為鋼軌鋁熱焊接的化學方程式：
8A1+3Fe3O4=4A1O3+9Fe+3236.3kJ
2 鋁熱焊接工藝在鋼軌中的應用
2.1 焊接工藝
（1）焊接材料的選擇。
（2）焊接參數。
（3）砂模準備。
2.2 焊接流程
鋁熱焊主要工藝流程：準備工作→軌端干燥→軌端除銹去污
一對軌→夾具安裝→砂模安裝→封箱→預熱→柑鍋安裝→點
火→反應→拆模→推瘤→打磨。
（1）準備工作
首先要確定鋼軌型號，根據軌道類型選擇不同的焊劑，預熱
施工前要保證不能選擇焊縫有差距，有嚴重傷害的，磨損和端面
不符合要求的軌道，否則必須拆下，進行焊接。鋼軌焊接是嚴格
禁止有大風、雨和雪的天氣下進行，當溫度低于0℃時，不應現場
焊接操作。
（2）鋼軌干燥、除銹及對軌
在鋼軌安裝之前，必須對焊縫兩邊1m 的鋼軌進行加熱干
燥。距軌端50mm 范圍內的鋼軌端面、軌頭、軌腰以及軌腳要進行
除銹，去掉污漬，這些工作完成后軌頭兩端邊緣需倒角1mm×
450。對軌時軌到軌腳為基準，軌縫應嚴格按照要求，然后調整水
平，尖點是鋁熱焊軌是最困難也是最重要的一部分，必須符合縫
軌，尖點設置、水平對正的要求。
夾具安裝在上部的方向，避免風引起火焰燒傷系統、調整預
熱槍管平行于軌面，通用夾具夾緊裝置的安裝位置和預熱槍的
高度，40mm 炮的高度。在砂模，確認無裂紋、缺陷，受潮等情況
下，然后進行砂模的安裝，安裝砂模與軌道組裝緊密貼合，澆注
孔在焊縫中心，并與軌道垂直。與底部安裝三塊底模板相比，模
具底的前后，左右，靠近軌道的底部，安裝后砂模的第一件，軌道
上的頭放在白卡紙并堵住缺口，然后關閉砂模的第二片，白卡紙
模板夾具必須露出，應該由一人完成，使兩面均勻，在砂模安裝
過程中不要讓沙子和其他雜物進入洞里的焊縫。密封蓋蓋上砂
模前，防止砂粒等雜物進入焊接接頭腔，再到鋼軌底部，用密封
砂塞與鋼軌間隙壓緊，整體密封，搗棒將所有的縫隙緊密地包裝
起來。
（3）預熱
每日焊接前校對表前預熱氧氣瓶和氣體壓力表，校正瓶焊接
工作壓力，火焰調整為中性焰，火焰的調整過程中，觀察氧氣和
丙烷的工作壓力參數是否符合要求，讓藍色的火焰核心實踐
20mm 的范圍內。
預熱前，在焊縫中心調整槍頭垂直位置放在焊縫中心的位
置，在關注預熱的全過程，特別是軌腰的顏色變化，預熱完成后，
軌腰的溫度為9500~10000℃，顏色是明亮的黃色，預熱過程需要
適當的烘烤對分流塞預熱除去水分。
（4）柑鍋安裝
使用前要先確認柑鍋鍋壁，自熔塞，焊劑袋是完好的，清理好
浮砂，并將焊劑重復三次，在坩堝中攪拌后，使它的頂部是錐形
的，在坩鍋里配上焊劑燒高溫度。
（5）澆注
預熱完成后，立即把坩堝安裝在砂模側模板定位片里，提取
鋼軌型號焊劑焊劑強度等級預熱參數
U75V+U75V U75V Z100 A 系列
U71Mn+U71Mn U71Mn Z90 A 系列
U75V+U71Mn U71Mn Z90 A 系列
R350+U71Mn U71Mn Z90 B 系列
R350+U75V U75V Z100 B 系列
R350+R350 R350 Z120 C 系列
表1
預熱參
數系列
預熱槍
高度
（mm）
預熱時
間（min）
焊縫寬
度（mm）
尖點高
度（mm）
拆模時
間
軌頭砂
型去除
時間
推瘤時
間
A 系列40 5~6
28+2
-L B 系列 40 4~5 1.5~2 4′30″ 7′30″ 7′40″
C 系列30~35 2
氣體
（Bar）
氧
氣
丙
烷
3.5 1
4.5 1.2
5 1.5
注：該參數只適用于60kg/m 鋼軌。焊接50kg/m 鋼軌時，預熱時間相應縮短1min。
表2
工藝與設備
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萬方數據
2017年 6月 建 材 與 裝 飾
高溫火柴，在砂型鑄造孔內將其燃燒，然后將高溫火柴的2/3 插
入焊劑錐形頂部，蓋上鍋蓋。快速反應，觀察反應狀態并進行記
錄，準確記錄流量、反應時間，記錄著要注意觀察焊劑的反應，然
后記錄其反應時間；盡快開放后快速收縮，焊劑反應結束時間、
反應時間一般為8~15s/h，鋼水落下與焊劑反應下降結束時間中
間的間隔為鋼水鎮定時間，鋼水鎮定時間一般為6~18s。
（6）拆模、推瘤、打磨
鑄造后7min 30s，卸下軌頭。做完石膏后，接下來的7min 40s
開始推瘤，并把撬棒把澆注棒向外側消防，使它更容易為下一步
做準備。
焊接冷卻環境后的精磨，鋼軌頭部表面長度應在下表中滿足
直線度最大偏差，并用直尺測量。
（7）收尾工作
將廢物棄置坑填充完畢，并收回工具。
（8）探傷
焊接接頭溫度降至300℃以下時才能放行列車，探傷時焊接
接頭溫度不能高于400℃，鋁熱焊縫當天必須進行探傷作業，做
到探傷不過夜。
焊接溫度降至300℃以下可釋放列車，當檢查焊接接頭溫度
不高于400℃時，鋁熱焊縫當天的檢查必須進行，做到探傷不過
夜。
3 常見焊接缺陷及成因分析、預防措施
除了檢測鋼軌焊接后的表面質量外，還必須對鋼軌內部結構
進行檢測，而鋼軌內部結構與超聲波探傷是分不開的。
3.1 氣孔
（1）波形特征：單個氣孔的回波高度低，各方向波形相同。在
密集的孔隙中出現大量的波形，并且隨著探針的方向不同，波形
狀態不同。
（2）成因分析：氣孔是由凝固過程和氣體釋放過程形成的。造
成的主要原因已過期或受潮，鋼軌間隙為水濕，預熱時，時間短，
外部環境等。
（3）預防措施：焊接前檢查助焊劑，不用過期的助焊劑。檢查
箱中的泥漿，不要使用潮濕、干燥的密封泥，不要多用，少用，適
量使用泥漿。預熱使用氣體（丙烷和氫氣）純度更高，否則水分含
量高，產生的水蒸汽在燃燒過程中易在焊縫中產生氣泡；高溫火
柴要嚴格控制插入深度，太深太快反應，足夠的冷靜時間，鋼水
提前澆鑄，將繼續響應在砂模，容易形成氣孔。
3.2 夾雜
（1）超聲波探傷波形圖示如圖1。
波形特征：形狀和孔隙度相似，但波形在不同角度會發生很
大變化。
（2）成因分析：砂型有殘留物未清理，封盒時不小心把封箱泥
掉入模內。鐵軌沒有清洗，銹跡留在鐵軌上。焊接時間不夠，鋼水
提前澆注，溶渣不能完全排放。
（3）預防措施：在安裝砂型前檢查砂型，檢查是否破損或掉
渣，清理砂型中多余的浮砂。鋼軌頭部焊接前的200mm 面積進行
清理，包括軌頭、鋼軌、鋼軌底面和鋼軌表面。安裝砂型后，用干
凈的紙板蓋住砂型，避免雜物落入模具。檢查助焊劑的均勻性，
避免離析。控制熱流與通量的深度，防止反應過快。
3.3 縮孔疏松
（1）超聲波探傷波形圖示如圖2。
波形特點：回波松散，有些波峰呈樹枝狀。
（2）成因分析：預熱后軌頭的溫度不均勻；澆筑口散熱速度太
快。
（3）預防措施：控制好預熱時間和溫度，保持軌頭斷面垂直，
保證其溫度均勻。
3.4 未焊透
（1）超聲波探傷波形圖示如圖3。
波形特征：低波振幅，可通過檢測焊縫兩側獲得。大致相同的
反射，其中一些顯示在多個波中。
（2）原因分析：燃燒火焰未調整預熱溫度和預熱時間不足；如
果焊縫間隙太大或太小，局部加熱不到位，特別是鋼軌頭部的厚
度和軌底邊緣。它是去除模具過早，未凝固前鋼軌躥動。
（3）預防措施：預熱時間必須謹慎處理，預熱時間可由當時的
天氣條件延長或縮短，以確保預熱溫度。嚴格把握推瘤寬度和時
間的間隔，防止鋼軌的振動。
3.5 裂紋
（1）超聲波探傷波形圖示如圖4。
波形特征：回波高度大，波形寬度寬，波形穩定有力。
（2）遺傳分析：熱量不均勻，冷卻速度過快。焊縫過早產生應
力。
（3）預防措施：根據操作規程控制預熱時間、溫度和均勻度，
避免焊接結晶過程的預壓，避免鋼軌的振動。焊接結晶過程可防
圖1 夾雜超聲波探傷波形圖示
圖2 縮孔疏松超聲波探傷波形圖示
圖3 未焊透超聲波探傷波形圖示
圖4 裂紋超聲波探傷波形圖示
工藝與設備
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萬方數據
建 材 與 裝 飾 2017年 6月
止鋼軌突然受冷，如夏季焊接過程中的突然降雨。
4 結語
鋁熱焊接技術的廣泛應用和實踐，技術成熟穩定，隨著中國
科學技術的發展，高鐵的速度也將提升，無縫線路軌道將成為主
要形式。氧化鋁熱焊接技術能有效地節約成本，擴大鐵路使用，
保證列車的安全。本文主要做鋁熱焊接技術的簡單探討，并分析
了焊接過程中的問題，提出了相應的解決策略，希望能促進中國
焊接技術的發展。
參考文獻
[1]劉東高.速鐵路無縫線路鋼軌焊接技術研究[J].中國高新技術企業，
2011（12）：22~23.
[2]張新彬，王合春，韓秋紅，等.高速鐵路鋼軌焊接技術.石家莊鐵道學院
學報，2005.
[3]徐向軍，魏云祥.高速鐵路大跨度鋼橋焊接技術隊[J].中國工程建設焊
接協會第十屆年會論文集，2011（1）.
[4]周奕.高速鐵路無縫線路鋼軌焊接技術的研究[J].上海鐵道科技，2009
（3）.
收稿日期：2017-5-10
作者簡介：羅炎（1981-），男，廣西羅城人，助理工程師，中專，主
要從事施工技術等工作。
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
探討我國制造業的機械焊接技術
潘天猛
（十一冶建設集團有限責任公司廣西柳州545007）
摘要：隨著現代化快速發展，我國生活質量水平得到顯著提高，促使制造業得到顯著發展，其中機械焊接技術是制
造業的常用方法，所以機械焊接技術是我國制造業重要手段電，要做好機械焊接技術發展，那就需要將機械焊接技術放在
首位，因為機械焊接技術在我國充當非常重要角色，只要不斷提高機械焊接技術使用，同時不斷提高經驗，加大對機械焊
接技術推廣，促進制造業發展，降低成本提高經濟利益才是機械焊接技術發展重點，同時將機械焊接技術優點及發展前景
作為發展目標也是保證制造業的快速發展。
關鍵詞：制造業；機械焊接技術；工藝；探討
中圖分類號：TG44 文獻標識碼：A 文章編號：1673-0038（2017）24-0196-02
1 引言
近幾年，現代化快速發展，國家逐漸高速發展，在這樣大環境
下制造業迎來了巨大挑戰，為了提高經濟效益，那就需要不斷加
強對制造業中機械焊接技術管理，同時將該技術進行分析，按照
多個方面進行考量，目的是減少問題發生，提高技術優點，機械
焊接技術才是環制造業中主要前進方向及動力，不斷進行現場
考察，從根本上解決技術問題，制造業是國家重點項目，也是國
家發展根本，將制造業按照長遠進行考慮，保證機械焊接技術發
展是非常必要。但是我國機械焊接技術使用還是存在很多問題，
所以需要制定一個有效而且優化的措施，才能減少技術存在問
題，并且讓該技術得到更加長遠的發展。
目前機械焊接技術是一項重要學科，對于一些制造業還是存
在很多問題，目前根據國家近幾年出臺一些法律法規針對機械
焊接技術發展前景，在機械焊接技術過程中，都需要按照國家標
準進行，本文針對這一問題進行詳細的探討，為機械焊接技術使
用，提高學者更加深入了解焊接技術發展，為以后制造業提供可
靠依據。
2 焊接技術的歷史發展進程和應用
2.1 焊接技術的歷史回顧
焊接技術主要是將工件上的原子進行相互結合，他通常采用
的方法是進行加壓、加熱，隨著現代化金屬不斷使用，焊機技術
發展可以追溯到戰國時期，直到19 世紀末期才被發現電弧與氧
乙炔焰形成高溫，焊接技術才可以快速大戰，從那時一直發展到
現在，出現很多焊機技術，例如：電子束焊接、激光焊機、氬弧焊
機、離子束焊接。
2.2 焊接技術的工藝特點及分類
科技不斷創新，直接導致焊接技術不斷發展，焊接技術通常
狀況是在高溫環境下進行將焊接材料和焊接件進行連接，很多
情況下焊接產品可以達到預想的機械性能。并根據焊接金屬熔
融狀態進行劃分，可以分為壓焊、熔焊、釬焊三種，其中壓焊主要
指的是將對焊接件進行施壓來實現；熔焊指的是將焊接件中的
接頭進行高溫融化進行加工；釬焊指的是通過選一些母材進行
焊接，這些母材熔點較低，可以作為釬料，然后通過一定溫度下，
將這些材料處于液態并進行流動形成焊接。
2.3 焊接技術應用范圍廣
焊接技術涉及到很多行業當中，在各自行業當中，金屬與非
金屬材料都會使用焊接技術，在最近幾十年之內焊接技術有了
質的飛躍，整個焊接技術有非常廣闊進步空間，而且通過新材
料、新技術都使得焊接技術有了很大提高，現在也在發展一些紅
外線、真空、聲音等技術下進行焊接，目前焊接技術也擴展到航
空領域、新能源發展、化工等各個領域，這也會提高焊接技術發
展。
3 焊接技術優點
3.1 能夠節省大量基礎性材料
工藝與設備
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萬方數據

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