1、寒冷地区冬季工地闪光焊接工艺浅谈摘要：哈大客运专线全长 904.26 公里，位于我国高纬度寒冷地区，沿线四季及昼夜温差大、对钢轨焊缝质量要求严格。因高铁施工工期、计划等相关要求，冬季进行工地闪光焊接就不可避免，针对低温条件下现场闪光焊接的工艺，目前国内外还缺乏可供借鉴的成熟的工程实践经验。本文根据自身工程实践对寒冷地区冬季工地闪光焊接做了部分探讨，可供类似工程参考。 关键词：寒冷地区闪光焊接工艺 图分类号： TU74 文献标志码:文章编号； 1 工程概况 哈大客运专线是我国在高纬度寒冷地区修建的一条大跨度高速客运专线，线路正线全长 904.26 公里，设计时速 350km/h。 1.1 气象资
2、料 客专沿线气候由南向北变化较大，在气温、湿度、雨量等方面由南向北都有过渡性，年平均气温 8.910.9，最冷月平均气温-3.9-11.3 极端最高气温 35.036.7，极端最低气温-18.8-33.1，主要风向 N 、S、SW 最大风速 12.735.6m/s。 2 冬季施工前准备 工地闪光焊接前应做到以下几点： 1、现场闪光焊机针对冬季气候完成参数调试；2、调理整修机况，针对冬季低温，更换焊机中不能满足低温工作的机油、循环水、液压油等；3、根据现场钢轨材质完成型式检验并通过。4、加工、准备好焊前加温、焊后保温工装、设备 2.1 参数调试 因焊机调试一般都在正常气温下进行，在冬季施工时的参
3、数要求不同，原有参数必须根据实际环境温度及焊机状况进行调整，特别是夏季调试的参数，在气温较低时使用必须进行重新调试。 首先，在冬天焊接时，因为环境温度低，焊头断面的热量散失快，焊接参数加热阶段时间应该适量增长，否则将导致了焊头断面热量不足，不能有效的融合。 其次，加速阶段电流在冬天低温焊接时偏小，影响到顶锻前的加热温度。根据热能公式： Q=KI2Rt 公式中 Q：焊件接触面上产生的热量；K：换算系数，取 0.24；I：通过焊件接触面的电流（A） ；R：焊件接触面的电阻（） ；t：焊件接触面的接触时间（s）通过热能公式可以看出，电流 I 偏小,电阻值 R 不变，热能 Q 就减少了，热能减少，焊头
4、温度降低。由于顶锻前温度过低，也导致焊头不能有效的融合。在加速阶段，如果电流偏小，导致焊头断面热量不足，不能在焊头断面产生保护气体，致使焊头部分地方被氧化，形成灰斑或光斑。 表 1 夏季参数 U71Mn(K) 包钢 表 2 冬季参数 U71Mn(K) 包钢 由表 1 与表 2 可以看出，在冬季施工中，电流、电压输出增加，且增加阶段 6，保证了更多的热量输入。 2.2 调整检查机况 现场闪光焊接质量绝大部分控制在焊机本身，所以焊机状况显得特别重要，每台焊机每焊接 2000 至 3000 个接头或经历一个大的项目时应该对焊机进行如下维修： （1） 、更换顶锻缸、推瘤缸铜套及密封圈。 （2） 、如阻
5、抗增大，应更换汇流排、钳口， (3） 、应对变压器进行干燥绝缘处理。 (4)、应顶锻油缸的同心度进行检测。 (5)、对机架间隙进行调整。 (6)、对焊接变压器进行干燥、绝缘处理，检测涡流是否增大。 (7)、对所有传感器进行检测（误差） 。 (8)、对已疲劳控制电缆进行更换。 (9)、检测所有紧急控制系统是否正常工作。 (10)、对焊接主板进行校正。 (11)、对液压泵进行大修处理。 (12)、对整个焊头做绝缘测试。 （13） 、对顶锻缸、夹紧缸、推瘤缸进行解体保养。 （14） 、对导电轴进行阻抗测试，如导电率下降则需更换。 （15） 、对主变压器循环水路进行检测。 （16） 、接地保护器的更换
6、。 （17） 、所有电磁阀解体清洗。 （18） 、油路块的解体清洗。 （19） 、机头解体检测。 另，针对冬季闪光焊接，还必须对焊机中不能满足低温工作的机油、循环水、液压油等进行更换。 2.3 型式检验 开工前，根据焊机调试结果，与现场环境状况同等条件下按规范要求焊接若干接头报送相关资质单位进行型式检验，其中包括：落锤试验、静弯试验、疲劳试验、 拉伸试验、硬度检测及金相分析。 当型式检验通过后，方可上道作业。 2.4 冬季施工设备工装 冬季施工除需要焊机满足寒冷条件下施工外，还需保证焊接接头在气温较低时的焊接质量，我们一般采取焊前加温，焊后保温缓冷的原则进行（包括正火过后的保温缓冷） 。 焊前
7、，我们一般采用火焰喷灯对接头前后 500mm 进行火焰加热，有以下两个目的：1、烘干接头上的雨雪，保证接头干燥；2、使接头温度上升，提高焊接质量。 焊后（包括正火过后） ，采用保温箱保温，并覆盖一层防火保温被，使接头温度下降减缓，以保证接头部位不产生马氏体组织，避免接头容易脆断。 图 1 保温箱(使用时，覆盖保温被) 图 2 现场保温照片 3 冬季工地闪光焊接工艺 该工艺适用范围： 温度适宜范围：-1010；-10以下禁 止焊接作业。 风力适宜范围：风力 3-6 级时，采取防风措 施；6 级以上禁止焊接作业。 3.1 冬季施工步骤： 焊前施工准备（焊机加长预热时间）钢轨前段除锈打磨接头0.8m
8、 范围内用火焰加热至 3050焊轨作业车对位抬高、垫平待焊钢轨放下焊机，对位、夹轨开机焊接起吊焊机用特制的石棉保温箱罩盖接头及前后 500mm，时间至少 10min，待钢轨接头温度缓慢冷却至 350以下时，方可拆除保温被，检查焊接质量钢轨就位，安装扣件焊接后粗磨正火、调直处理石棉保温箱保温缓冷至 50以下焊接后精磨接头焊缝外观检查及探伤检测合格，此次焊接作业完成。 3.2 技术要求： 冬季钢轨闪光焊接相关技术要求应遵循相关验收标准。 3.3 工艺流程： 图 3 冬季工地闪光焊接流程图 3.4 闪光焊接注意事项： 钢轨焊接前设备检查：焊接前按照焊机使用说明检查系统是否正常；检查动力电压、水温、水
9、位、油温、油位钳口上的焊砟及其它碎屑、推瘤刀上的焊接飞溅物是否清除。 一般在冬季焊接前，因气温较低，应每小时发动焊机一次，以保证焊机在焊接时运转正常，且保证水温、水位、油温等适宜。 3.5 冬季特别注意事项： 刮风、下雨及下雪须做好防风、防雨措施。 1)钢轨焊接前，采用加热器（气压焊专用氧炔焰加热器）对轨端及前后 1m 范围预加热至 3550，加热结束在焊机对位之前用石棉被覆盖保温，保证钢轨在正式焊接前轨温不低于 10。轨温过低时，应增大钢轨加热长度和加热温度。 2)钢轨焊接、推瘤完成，移动焊轨机及时退出，用特制的保温被罩盖接头及前后 500mm，时间至少 10min，待钢轨接头温度缓慢冷却至
10、300以下时，方可拆除保温被，进入下道工序。 3)正火作业后，用保温被二次罩盖焊接接头，至钢轨接头温度缓慢冷却至 50以下。轨温过低时，应延长钢轨保温范围。 4）焊接时风力在 3 级及以上时，需对机头进行防风处理，焊接时一般采用防风挡板多方位遮挡，以防止风力倒灌造成短路或焊接接头有灰斑。 结束语 中铁二局新运工程有限公司于 2012 年 2 月在哈大客专大连北站枢纽采取冬季焊接施工方案以来，共焊接接头近 400 个，型式检验经铁科院检测各项目全部合格，焊接完成后经沈阳铁路局探伤人员现场探伤检验，接头探伤全部合格，各技术指标均满足验标要求，目前线路运行良好。 通过此次对寒冷地区现场闪光焊接的工艺探讨，摸索出的针对寒冷地区冬季现场闪光焊接施工工艺、方法、质量控制及设备配置、物流组织等经验，对今后从事寒冷地区冬季闪光焊接施工有一定的借鉴和指导。参考文献 高速铁路轨道工程施工质量验收标准TB10754-2010 J 1150-2011 中国铁道出版社 2011 年 客运专线无砟轨道铁路工程施工技术指南 TZ216-2007 中国铁道出版社 2007 年
