余楚華

【摘?要】本文根據(jù)工地鋼軌閃光焊施工接特點(diǎn)，以氧氣-乙炔火焰正火為研究對象，結(jié)合以往的施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行理論分析，通過不斷的實(shí)踐，總結(jié)出一套具體可控的正火措施。

【關(guān)鍵詞】鋼軌閃光焊;火焰正火;可控;措施

Importance of flame normalizing process control of rail flash welding head

Yu Chu-hua

（China Railway First Bureau Group New Transportation Engineering Co.， Ltd?Xianyang?Shanxi?712000）

【Abstract】In this paper， according to the characteristics of rail flash welding in construction site， taking oxygen-acetylene flame normalizing as the research object， combining with previous construction experience， theoretical analysis is carried out， and through continuous practice， a set of concrete and controllable normalizing measures are summarized.

【Key words】Flash welding of rail;Flame normalizing;Controllable;Measures

1. 前言

隨著鐵路運(yùn)輸?shù)母咚侔l(fā)展，為了滿足提速和重載的需要，無縫線路建設(shè)已經(jīng)全面普及。無縫線路鋼軌焊接主要以閃光焊為主體，其焊后的接頭性能并不是很完美，容易形成粗晶和發(fā)展缺陷，接頭的金屬性能不穩(wěn)定，組織結(jié)構(gòu)不牢固，，對鐵路預(yù)算和安全運(yùn)行造成很大的影響。因此，需要對鋼軌閃光焊接頭進(jìn)行熱處理，通過正火工藝來改善和加強(qiáng)鋼軌閃光焊接頭的韌性和塑性，減少應(yīng)力，增加抗脆裂性能，從而提高鋼軌使用壽命。

2. 正火的目的與工藝原理

（1）鋼軌焊接后正火熱處理的目的是消除因焊接熱循環(huán)而產(chǎn)生的熱影響，改善焊接接頭的綜合機(jī)械性能，細(xì)化晶粒，提高韌性，改善焊接殘余應(yīng)力的分布。鋼軌焊后正火熱處理對接頭的質(zhì)量起著決定性作用。

（2）正火熱處理方式大概分為中頻感應(yīng)正火和氣體火焰正火兩種，廠焊基本都采用的是中頻電感應(yīng)正火的方法，而施工現(xiàn)場因地制宜，仍使用火焰正火的熱處理的方法。氧氣-乙炔正火屬于外熱式傳導(dǎo)加熱，它是利用氧氣-乙配比混合后通過加熱器使熱量通過鋼軌外部向鋼軌內(nèi)部傳導(dǎo)，屬于熱傳導(dǎo)加熱方式，這種方式熱處理具有溫度不容易控制，分布不均勻，速度慢，效率差等缺點(diǎn)，人為和環(huán)境因素影響較大，熱處理效果不穩(wěn)定，但是如果能嚴(yán)格控制正火工藝流程，也可以達(dá)到預(yù)期的效果（現(xiàn)場氣體火焰正火見圖1、廠焊中頻感電應(yīng)正火見圖2）。

3. 正火過程中存在的問題

施工單位的正火人員中，有許多是聘用的勞務(wù)工或是分包給勞務(wù)隊(duì)，他們沒有經(jīng)過系統(tǒng)的培訓(xùn)，不明白正火的原理，隨性操作很容易導(dǎo)致焊接的接頭沒有達(dá)到預(yù)期的效果甚至報(bào)廢焊頭。

3.1?正火時(shí)的起始溫度較高。夏季施工時(shí)，尤其是地鐵隧道內(nèi)焊頭降溫速度慢，由于著急搶工，在表面溫度還沒有降至500℃以下就開始正火作業(yè)，使接頭內(nèi)部金屬組織還沒有完全轉(zhuǎn)變的情況下進(jìn)行再次加熱，很容易形成粗晶，導(dǎo)致接頭的機(jī)械性能差，給探傷造成阻礙，最終結(jié)果就是返工，對接頭進(jìn)行二次正火。

3.2?正火時(shí)的終止溫度過高或過低。焊后正火加熱溫度控制是否合適，是衡量焊后熱處理效果的關(guān)鍵。當(dāng)正火結(jié)束時(shí)溫度大于 950 ℃時(shí)，奧氏體晶粒組織會(huì)迅速長大，冷卻后，轉(zhuǎn)變成的珠光體和鐵素體晶粒組織也變得相對粗大，接頭的韌性和塑性會(huì)很低。當(dāng)正火結(jié)束時(shí)溫度低于850℃時(shí)，會(huì)導(dǎo)致焊接的接頭無法達(dá)到正火熱處理的目的，由于正火加熱不足，使焊接接頭奧氏體化未能充分進(jìn)行，從而形成粒狀珠光體顯微組織，使焊頭硬度較低，接頭內(nèi)部存在金屬組織不均衡，不牢固的現(xiàn)象，線路長期運(yùn)營過程中容易出現(xiàn)低塌和嚴(yán)重的磨損，抗沖擊和疲勞效果很差。

3.3?氣體配比調(diào)試不合適導(dǎo)致加熱時(shí)間縮短或增加。氧氣-乙炔正火屬于熱傳導(dǎo)加熱方式，這種方式熱處理具有溫度不容易控制，分布不均勻等特點(diǎn)。

（1）乙炔適當(dāng)，氧氣過大時(shí)，火焰相對較硬，正火時(shí)間縮短。首先，這種調(diào)節(jié)方法，容易爆管，中途正火時(shí)出現(xiàn)正火停頓，嚴(yán)重影響接頭正火質(zhì)量。其次，由于火焰很硬，容易造成表面溫度達(dá)到，而內(nèi)部導(dǎo)熱溫度沒有達(dá)到要求，只是強(qiáng)化了鋼軌表層，在空冷過程中金屬組織高溫應(yīng)力過大，形成內(nèi)部斷層，在運(yùn)營過程中形成裂紋源和掉塊現(xiàn)像。

（2）乙炔適當(dāng)，氧氣過低時(shí)，火焰相對較軟，正火時(shí)間長。這種加熱模式接頭塑性差，接頭氧化損耗和正火氣體損耗大，成本控制較難，不建議使用。

（3）氧氣適當(dāng)，乙炔過低或過高時(shí)，火焰狀態(tài)不理想，乙炔低時(shí)火焰呈藍(lán)色細(xì)短，火焰成分大部分是氧氣，達(dá)不到加熱效果。乙炔過高時(shí)，火焰呈白色粗長，氧氣顯得又不足，火焰噴射力度小，強(qiáng)度不夠，同樣達(dá)不到加熱效果。只有根據(jù)氣控箱的性能適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)氧氣-乙炔配比，才能高效率的達(dá)到接頭正火達(dá)到目的。

3.4?正火加熱寬度和擺幅對接頭的影響。接頭正火對于加熱的寬度和加熱器的擺動(dòng)速度也有很高的要求，加熱范圍過窄，接頭焊縫和兩端的鋼軌母材金屬組織不一致，更容易形成接頭缺陷;加熱范圍過寬，范圍越長越能接近表面溫度要求，但太長勢必會(huì)造成不必要的材料浪費(fèi)和時(shí)間浪費(fèi)。加熱器來回?cái)[動(dòng)的頻率具有較高的要求，擺動(dòng)過慢時(shí)，在兩端的邊緣會(huì)形成溫度差，容易造成鋼軌從溫差處斷裂;擺動(dòng)過快時(shí)，接頭升溫極快，形成較大的高溫應(yīng)力，不利于空冷結(jié)晶過程，對接頭的綜合性能影響較大。