铁路无缝线路钢轨焊接技术的研究

摘要：本文对铁路无缝线路钢轨焊接技术进行的分析，着重对焊接各方法的特点进行探究，通过对国内外应用现状的调查并结合我国铁路发展的趋势，提出了几个方面的合理建议，有侧重的讲述加强焊接质量的重要性，希望对铁路无缝线路钢轨焊接技术的研究起到一定的指导性作用。

关键词：方法 质量 无缝线路钢轨

中图分类号：F253.3 文献标识码：A 文章编号：

一、铁路无缝线路钢轨焊接的方法

无缝线路工程在钢轨的搬运、铺设及焊接方面有高标准，高要求，这也是无缝线路铺设过程中的重点与难点。过去，钢轨长度受到制造、运输、铺设及养护等步骤的制约。改进发展后，各国普遍都用分步焊接钢轨的方式。此方法首先需要选择距离适中的地点，建立焊接工厂。其次，把从制造厂运来的标准铁轨加工成适合短途运输及承受能力强的长钢轨。最后，在工地开展焊接工作，使之成为无缝线路。

目前，钢轨焊接主要运用的方法有接触焊、气压焊、铝热焊、电弧焊。普遍而言，焊接工厂采用接触焊的方法,利用≤30m的短钢轨的拼接，焊接成200~500m的长钢轨。然后通过铝热焊、气压焊或电弧焊，将其焊成800~1500m的单元轨。另外，要求对跨区间无缝线路进行3次铝热焊接。可见，不同的焊接方式有其各自的特点。下面，通过的焊接原理和使用原则等方面，对各种焊接方式的优缺点进行分析：

(1)接触焊。其工作原理是利用通电电流对电阻效益所产生的大量热源熔接器件。通过顶锻后最终完成焊接步骤。其优点在于焊接速度快，质量高。由于其对设备要求繁琐，耗费功率较大，焊接一次所需成本较高，所以一般被工厂所采用。

(2)气压焊。其工作原理是通过气体燃烧所带来的热量，将铁轨端部处于融化或塑性状态。接着利用顶锻压力焊连已受焊器件的端点。此方法不仅一次性投资小、耗电少，而且效率高、功效好，多被应用于现场焊接操作。在焊接接头断面时要有精湛的技术，并要求纵向移动钢轨作为辅助工作。所以无法进行超长钢轨和跨区间无缝线路焊接。

(3)铝热焊。其工作原理是运用铝的化学性质，将其与金属氧化物混合后置入坩埚中剧烈燃烧，利用反应放出的热量将钢轨融化为钢水流入砂模中。设备简易，操作容易是它的优点。性能不强，试验不准是它的缺点。

(4)电弧焊。其工作原理是运用电焊条或焊丝接触钢轨端面后发生电弧电热熔化，静止冷却一定时间后，最终生成对焊焊头。此方法普遍用于现场维修。它主要的优势在于焊接金属的性能、硬度、耐磨强度赶超标准钢轨材料。目前，国外已能较好的使用电弧焊方法。由于其焊接耗时久，稳定性差、需要有高素质专业人才进行操作实施。所以，处于萌芽阶段的我们，正在对此方法做更深一步的探究。

二、国内外钢轨焊接技术应用现状

全球都力争发展无缝线路钢轨焊接技术，他们风格迥异，特点全然不同。如：

日本高速铁路钢轨焊接有三个步骤，第一，运用闪光接触焊和气压焊,将25m/50m的标准钢轨厂间焊成200m长钢轨,第二三次，主要使用铝热焊、强迫成型电弧焊和气压焊,铺设出800～1500m超长无缝线路。近几年，德国铁路部焊接钢轨接头时，大部分采用 “短时预热快速铝热焊法”。不仅加快了铝热焊预热的速度，而且改良了焊头的材质特性，增加其稳固性。当今，德国已建立出SKV焊接方法。法国着力于研究高速铁路钢轨焊接技术,在厂内采取高效的接触焊接法，在工作点利用移动式接触焊和QPCJ铝热焊接。QPCJ铝热焊具有严密的13个步骤，包括到焊接现场前的准备、在现场工作时的流程、对轨道的检查、对钢轨端头焊接的要求、钢轨端头是否对正、提前预备好砂模、预热标准钢轨、充足的焊药包、浇注成形、拆除砂模和推瘤、热打磨及冷打磨，最后一步为收尾检查。每一项都详细规定并标注解释。

对于跨区间无缝线路技术的研究，国外归纳出两种模式：一是在厂内将锰钢辙叉两端焊接过渡轨一块，消除了锰钢辙叉与碳素钢轨之间的焊接困难。二是采用新创立的钢轨组合式辙叉，在厂内将钢轨焊联成整体辙叉并给予热处理。

我国于1957年开始涉入钢铁焊接，到目前为止，取得令人颇为满意的成绩。当今我国正使用大剂量三片模定时预热焊法等新材料、新技术,新产品，为进一步提高钢轨性能而不懈努力。另外，移区间联合接头这一环节常常采用动式小型气压焊机。现场焊接多采用了法国拉伊台克国际公司的QPCJ铝热焊接技术。焊接设备国产化的研究应成为今后钢轨焊接技术研究的重点,从而不断提高焊接水平,为我国高速铁路的钢轨焊接储备必要的技术实力。

三、如何改善钢轨焊接质量

(1) 完善钢轨焊接制度

由于钢轨焊接制度对质量方面规定的缺乏，导致屡屡出现铺后断折的现象。为延长钢轨实用期，需增设对过程的监管与调控。通过对各焊轨企业资质、焊工素质、设备器材、焊接方法的调查，筹划出一套完整的钢轨质量要求规定。同时，还应增设无缝线路焊接计划，保证跨区间无缝线路的有效实施，建立一套标准的钢铁质量体系，是保证无缝线路正常运行的关键。

(2)合理应用整体道床

整体道床结构是一种新型的轨下基础，它不仅有整体性强、易维修、高质量等优势，还可以无缝线路铁轨的潜力充分发挥出来。碎石道床轨道的横向阻力取决于碎石对轨枕的约束力。倘若道床中的轨枕有横向位移倾向时，整体受力部分都会产生阻力。整体道床结构主要由钢筋混凝土搭建构成，其抗横向阻力效果明显优于碎石道床，整体道床结构单个普通扣件横向阻力值约在45kN，可明显提升无缝线路的稳定性。

(3) 全面提高企业素质

全面考察焊轨施工现场，对符合标准的施工队颁发许可证并定期进行监督。提高员工个人素质、设备条件、管理体系、质量性能等方面，可学习国外分级制模式，有效开展业内竞争活动。其次，监管施工现场。派监理人员对施工过程进行监督和管理，即实行监理制。使其能保质保量高效的完成目标任务。另外，监理人要定期进行考核，必须做到持证上岗。另外开展技术培训工作。 加强铁路焊接钢轨的规定的同时，需要焊工人员的合作与配合。所以，对焊工和管理人员应开展全面的培训教育，通过考试，演讲等形式，使人员提供技术水平和管理能力，能做到自主发现问题并有效改正小问题。从严格控制作业机制过程，从而彻底转变被动解决问题的困难局面。

四、总结

通过分析，发现国内无缝线路的施工过程都未符合《钢轨焊接接头技术条件》的要求。对于焊接钢轨的方法，不仅要明确如何合理使用方法，更要在实践中充分体现所选方法的优势。目前，我国大量的钢轨焊接设备和材料仍依赖进口，我们应把先进的技术和思想融合在焊接钢轨中来，完善焊接法律，制定质量标准，达到无缝线路钢轨实用性强的目标。对于国内外现状，对几种可行措施进行述评，强调了研究国产化焊接设备的重要性，同时提出了建设性意见，希望对铁路无缝线路钢轨焊接技术起到一定的促进作用。

参考文献：

[1]高速铁路无缝线路钢轨焊接技术的研究 周奕 上海铁道科技 2009年第三期

[2] 广钟岩、高慧安，铁路无缝线路[M].北京：中国铁道出版社，2011.

[3] [1]李向国,岳渠德,况勇.秦沈客运专线区间有碴轨道工程施工技术[J].铁道标准设计,2001,21(5):1～2

[4] 济南铁路局工务机械段．钢轨焊接（厂焊）作业管理细则，2007．