一、简答题1. 钢轨焊接接头切除重焊应注意哪些问题?
钢轨焊接接头切除重焊应做到:(1)任何部位的烧伤、伤损和焊缝必须全部切除。(2)钢轨切口的端面应平齐、垂直度偏差不大于0.5mm,应尽量采用锯切的方法。对气割的轨端应进行处理,端面凸凹量不应超过2mm。(3)钢轨重新焊接前,应按规定对轨端进行焊前处理,轨端的温度应小于100℃,轨温在250℃以上时,禁止浇水冷却。
2. 钢轨焊接生产的焊接质量应如何控制?
控制钢轨焊接生产的焊接质量应做到:(1)应全面推行《质量管理和质量保证体系》系列标准,提高企业管理和焊轨生产质量水平。(2)认真落实各项焊轨作业标准和质量检验制度。(3)实行预防为主的方针和全过程控制,对关键工序如:焊接、热处理、精磨、探伤和检验等,加强管理和检查。(4)落实产品质量逐级负责制,加强监督和考核。(5)不断采用新技术、新设备和新工艺,虚心听取用户反馈意见,提高钢轨焊接质量。
3. 哪些钢轨焊接接头应切除重焊?
有下列情况之一的焊接接头为不合格接头,应切除重焊:(1)不符合规定的焊接工艺或焊接记录曲线检测值超出规定的范围。(2)焊接钢轨有任何面积的表面烧伤。(3)焊接过程出现异常而未及时中断焊接所形成的焊接接头。(4)焊接接头表面有超过标准而无法整修的缺陷,如裂纹、钢轨母材伤损、严重错位、打磨磨亏和推瘤推亏等。(5)焊缝探伤检查判定的不合格接头。(6)出现其他质量问题的不合格接头。
4. 钢轨焊接接头超声波探伤的目的是什么?
钢轨焊接接头的内在质量,直接关系到铁路运输的安全。而钢轨焊接接头和其他焊接接头一样,由于受钢轨材质、焊接工艺、焊接技术水平等的影响,产生焊接缺陷是难免的。利用超声波探伤的方法,对钢轨焊缝的焊接缺陷进行检查和确认,如:灰斑、光斑、冷焊、过烧、气孔和裂纹等。消除隐患,保证焊接接头的质量。
5. 钢轨焊头断口允许存在的灰斑、光斑最大面积及数量是多少?如何计算面积?
在钢轨焊接接头技术条件TB/T1632—91中规定了钢轨接触焊的断口中“单个灰斑面积不得超过10mm2,灰斑总面积不得超过20mm2。钢轨气压焊的断口中单个光斑最大面积为8mm2,总面积不超过50mm2。对灰斑和光斑的数量没有觇定。
灰斑与光斑没有一定形状,准确计算其面积是不可能的,只能用肉眼或借助放大镜定量估算。形状近似竹叶形时,用长方形的长×宽估算面积;形状近似圆形时,按圆形面积估算。断口上灰斑露头出现并与钢轨断面线相交时,面积加倍计算;断口上光斑露头出现时,也加倍计算面积。
6. 在什么情况下需要对钢轨焊头进行型式检验?
在下列情况下需要进行型式检验:
(1)钢轨焊头试生产。焊头试生产包含有两个含义,一个是在原有焊轨作业线上使用新的焊机,另一个是新造的焊轨作业线。使用新型号气压焊机、新品种铝热焊剂的气压焊和铝热焊也要进行型式检验。
(2)采用新轨型或新钢种。新轨型是指闪光焊机或气压焊机没有焊过的轨型。例如某台焊机未焊过60kg/m钢轨,虽然与之同型号焊机已焊过60kg/m钢轨,但如果此台焊机若进行60kg/m焊接生产,必须进行型式检验。气压焊与铝热焊也是如此。
(3)采用新的工艺方法焊接钢轨。采用新工艺必须要更换工艺参数和工艺技术,由于参数或工艺的变动将影响焊接过程的加热升温、和焊后冷却,导致热循环变化,因此要进行型式检验。
(4)闪光焊机大修、更换关键部件后要进行型式检验。这是因为大修后焊机的状况有了变化,焊机机械参数、电气参数的变化影响到焊接热循环的变化。
(5)周期性生产不合格时。分两种情况,一种是在两次生产抽检期间焊机状况有明显变化,这种情况就要重新调试焊接参数。另一种情况是钢轨材质发生明显变化,可以首先用原型式检验时保存的试验轨检验,如果检验合格,则说明这一批生产用钢轨的可焊性差。
在焊轨生产中根据焊机状况对某个焊接参数进行微调和修正,这是正常现象。微调后只需做5个焊头落锤检验,不必进行型式检验。
7. 进行钢轨落锤试验应遵守哪些规定?
进行钢轨落锤试验应遵守:(1)试验机应经过计量检定和标定。根据钢轨类型和焊接方法按规定设置落锤高度。(2)试件长度应大于1.2m,试件应轨头向上置于跨距为1.0m的支座上,焊接接头的焊缝应位于支距中心,轨温应为0℃~40℃。(3)作业人员应远离危险区,操作人员按规定程序启动试验机,对试件进行落锤试验。(4)每次锤击后,检查试件的断裂情况和测量试件的残余挠度。(5)试件承受规定的锤击次数后,未发生断裂为合格。(6)达到规定锤击次数后仍未断裂的焊接接头试件,应在焊缝轨底角部位锯口,继续锤击使其断裂,供断口检查分析。
8. 如何防止钢轨闪光焊焊接接头的表面烧伤?
防止钢轨闪光焊焊接接头表面烧伤的主要措施有:
(1)钢轨与电极接触部位的除锈和去污必须严格达到规定标准,使接触面光滑和露出金属光泽。(2)焊接操作时,严格执行钢轨夹紧前对接触面的清洁和检查程序,杜绝焊渣或异物落入接触面。(3)经常检查电极表面是否有焊渣嵌入,嵌入的焊渣或异物应及时剔除。应及时更换磨损或表面不良的电极。(4)钢轨打磨应避免进给量过大,打磨表面不得发蓝。(5)当电极加有“电极罩”时,应保证电极、罩和钢轨之间接触面的良好电接触。
9. 什么是钢轨的表面烧伤?有何危害?
钢轨表面的烧伤一般有两种:一种是在钢轨焊接时,钢轨与电极的接触面由于局部接触不良,接触电阻增大,焊接电流导致该处过热或熔化,出现钢轨表面烧伤,又称“打火”或“电击伤”。另一种是打磨烧伤,其发生在打磨钢轨表面时,由于磨削进给量过大而造成打磨表面温度过高,出现表面发蓝现象。
由于钢轨表面烧伤处周围的金属温度很低,使烧伤处的冷却很快,造成局部的淬火,极易形成马氏体淬火组织和微裂纹,同时产作很大的内应力。成为对钢轨危害极严重的缺陷,极易导致钢轨的脆性断裂。
10. 钢轨焊接生产中经常清理导电钳口(电极)的目的是什么?
焊机的电极是直接与钢轨接触的导电部件,钳口电极夹紧钢轨后,几万安培的焊接电流就会通过电极与钢轨的接触面,因此经常清理电极,保持电极清洁、减小电极与钢轨之间的接触电阻是很重要的。
每个接头焊完之后都要用钢刷或砂布清理电极表面,定期用平锉锉平电极表面凸凹不平的部位,保持电极良好平面度。K900型焊机的导电钳口夹持轨腰,极少出现轨腰“打火”现象。但是焊后推凸前,左、右夹钳有分离动作,夹紧油缸压力缓解,两副钳口先后沿钢轨轨腰滑移,产生导电钳口与轨腰的相互摩擦,飞溅的焊渣在摩擦面上受到挤压,挤入电极面内。每次焊后张开钳口都要用钢丝刷认真清理粘压在钳口电极上的焊渣。要特别注意清理左侧钳口电级靠近焊头的一端,踢除嵌入的焊渣,或用锉刀轻轻锉平凸出的焊渣。
11. 焊轨之前,接触焊工应对焊机及附属设备进行哪些必要的操作准备?
接触焊机是由主机、控制柜、泵站、冷却循环水装置组成的,每天焊轨前要检查油箱内油的温度。油温低时,应启动油箱内的加热器,对油液加热升温。有自控功能的加热装置要提前接通加热电源,冬季焊轨时,要24h接通加热电源。
液压油的黏度是以油温40℃时的黏度标出的,所以工作油温不能太低。低温时油的黏度大,焊前要充分预热焊机的液压系统,用手动或自动方式使动架反复运动、使夹紧钳口反复动作,促使液压元件及管路中油温均衡。
焊前要检查电源电压,当电压不在焊接工艺规范之内时,要调整电压。焊前要检查预置的焊接参数,确认无误后,全部锁定参数。
焊机的导电钳口是重要的导电部件,要保证钳口电极的接触表面平整,对残存的焊渣彻底清除。与钢轨接触的电极表面要用砂布或平锉轻轻打磨凸凹不平处。禁止使用角向磨光机磨削电极表面。
12. 厂焊钢轨时,每班焊工在焊轨前应进行哪些技术准备工作?
焊轨车间各工位都制定有操作规程和技术规范,这些技术要求一般是挂在各工位的操作位置。每班焊工在工作前最重要的任务就是重读、牢记这些操作要求,这是保证长钢轨质量及人身安全的重要环节。
焊前各个工序的操作人员都有责任对钢轨外观质量进行检查,外观尺寸严重超过标准和有重伤的钢轨不能焊接。不同钢种的钢轨不能混焊。
检查钢轨及焊头平顺性的1m直尺是重要测量工具,发现直尺被摔敲伤或尺寸变形时应停止使用,更换合格的新尺。直尺用后应垂直悬挂放置。
检查钢轨及焊头平顺性的1m直尺是重要的测量工具,发现直尺被摔敲伤或尺寸变形时应停止使用,更换合格的新尺。直尺用后应垂直悬挂放置。
二班制工作的焊轨作业线,应做好各工位的交接班工作。大型设备的交班,例如钢轨焊机、中频正火装置、淬火装置、焊前打磨机、焊后精磨机等,应有交接班记录。
13. 钢轨焊接接头的正火有哪些要求?
钢轨焊接接头的正火应满足:(1)焊接接头正火前钢轨的表面温度应在500℃以下。(2)钢轨焊接接头的加热温度应严格控制在规定的范围内。(3)应使钢轨各部位的加热温度基本一致。(4)正火加热的热影响区宽度必须大于焊接的热影响区宽度。
14. 使用精磨机磨削钢轨焊头之前,还需要粗打磨吗?
需要粗打磨。在精磨机工位之前,需要安排粗打磨工位的原因有两个:
(1)没有进行粗打磨的轨头粗磨时的磨削量大、精磨时间长。精磨机磨削焊头两侧1m长轨头三个工作面约用8min左右的精磨时间,细磨也需要6min,耽搁生产节拍。为了提高焊轨作业线的生产效率而采取加大磨削量时,又容易“死机”而耽搁时间,影响生产效率。安装有K型焊机的焊轨线必须在精磨前放置粗打磨工序,这是因为K型机(特别是K900型)推凸后的残瘤量较多。因此,要对轨头顶面、两侧工作面粗打磨,减少精磨工作量和精磨时间。
(2)精磨只能对轨头进行精磨,轨颚、轨腰、轨底无法使用精磨机精磨,只能使用砂轮机打磨。为了便于探伤,还要对轨底上表面焊缝两侧各150mm范围内及距两侧轨底角边缘各为35mm的范围内进行细打磨,打磨平整。轨底角的打磨是很重要的,砂轮的旋转方向要与钢轨纵向相切;纵向打磨飞出去的火花与钢轨纵向平行,打磨后的轨角不能出现棱角。
15. 为什么焊接工位与正火工位之间相隔一个空置工位?
我国铁路焊轨工厂的焊轨生产线上,在焊接后相隔一个工位(往往是空置工位)才是正火工位,这是按照正火的工艺要求设置的。
焊接结束后的焊头温度很高,60kg/m钢轨焊头的轨头焊缝温度从1290℃自然冷却到800℃约用1.5min左右的时间。焊头从焊接工位传送到后一个工位约用1min左右时间,这时的焊缝温度还没有降到临界温度(723℃),奥氏体不会发生组织转变。在这个工位上正火焊头,不会细化组织晶粒。
焊后接头到达间隔一个工位后的工位所用的时间是焊接所用时间加上2个25m钢轨的走行时间,约4~5min或更长时间,这时焊缝的温度已降到550℃以下,奥氏体已经完成向珠光体(或加少量铁素体)的组织转变,再开始正火才能细化品粒、提高韧性。
16. 预热闪光焊接钢轨时,预热阶段的钢轨全断面温度分布均匀吗?
预热阶段钢轨全断面温度分布的均匀程度是比较差的,直观观察就能看出。闪平结束后,第一次、第二次预热时,钢轨端面温度是比较均匀的,随着预热次数的增多,端面温度的均匀程度变差。这是因为接触电阻不同,全断面的电流密度分布不同造成的。温度的不均匀程度也与预热阶段的参数设置有关,例如预热的接触压力、时间、电压。随着预热次数的增加,预热压力、间隔时间和预热电压应有差别。
预热使钢轨的接触端面出现氧化膜,温度分布不均匀。所以预热后的钢轨端面必须进行一定时间的闪光烧化过程,烧掉氧化膜和均衡钢轨全断面温度。
17. 对普通钢轨焊接接头进行强制冷却应注意哪些问题?
对普通钢轨焊接接头进行强制冷却应注意:(1)强制冷却的起始温度和冷却速度应控制在适当的范围。如果采用水冷,按TB/T1632—91的规定:浇水冷却时的温度不得高于250℃。如果采用风冷,冷却的速度应不使钢轨出现淬火倾向,其目的是避免钢轨出现不良组织、降低钢轨的性能。(2)应尽可能地减少钢轨断面各处冷却速度的差异,以减小钢轨焊接接头平直度的变化;同时也要注意调整钢轨焊接接头残余应力的分布,以利于钢轨的使用。
18. 连续闪光焊分为哪几个阶段?
连续闪光焊主要分为预闪、连续闪光、加速烧化、顶锻、保持五个主要阶段。
预闪和预热闪光焊的闪平作用是相同的,预闪的操作形式有手动预闪和自动预闪。连续闪光初期会出现一段时间的不稳定闪光,K型焊机的额定功率小,不稳定闪光时间在30s左右。GAAS 80型焊机的额定功率大,采用连续闪光焊接方式时的不稳定闪光时间一般在几秒钟,而且很少出现大的短路电流脉冲。
闪光烧化过程按照焊接电压的大小又可以分为高电压闪光、低电压闪光和高电压加速闪光烧化三个阶段。加速烧化结束实现顶锻。
保持阶段和预热闪光焊一样,也是不可缺少的接头形成阶段。
19. 什么叫焊接工艺?
焊接工艺是焊接过程中的一整套工艺程序及其技术规定,其中包括焊接方法、焊前准备加工、装配、焊接材料、焊接设备、焊接顺序、焊接操作、焊接工艺参数以及焊后处理等技术规定。例如,手工电弧焊接钢板时,必须明确使用什么样的弧焊电源设备;什么样的焊条(焊条型号、直径);焊件的接头型式、坡口准备;焊接规范、焊接线能量;怎样预热、预热温度是多少;要不要后热,采用怎样的操作手法等。
钢轨的焊接工艺内容主要包括:焊接方法(连续闪光焊还是预热闪光焊),焊前选配钢轨,打磨要求,矫直要求,起拱量的大小,焊接规范(包括电压、电流、烧化量、顶锻量、焊接时间、预热次数等多项)及焊后冷却、正火、吹风、调直、检查、打磨、探伤、长轨堆放等项技术要求。
20. 钢轨焊接接头探伤前应做好哪些准备工作?
钢轨焊接接头探伤前应做到:(1)检查钢轨探伤设备状态是否正常,确认其性能良好;标准钢轨试块符合规定要求。(2)用标准试块校准系统灵敏度的探伤灵敏度。(3)检查钢轨焊接接头外观质量是否符合探伤规定要求,探伤作业表面应平整光洁,焊缝两侧300mm范围内不得有焊渣和异物。(4)钢轨的温度不得大于50℃。
21. 如何正确测量钢轨焊接接头的直线度?
(1)测量工具:1m钢轨专用平尺和塞尺,均应经计量检测合格。(2)测量方法:钢轨被测部位表面应清理干净,将钢轨平尺测量工作边贴靠在钢轨表面,焊缝应居平尺中央,用塞尺测量轨面与平尺工作面间的缝隙大小。(3)根据缝隙所在位置,判断钢轨不平直的类型;根据缝隙的大小,计算直线偏差。
22. 对钢轨焊接接头进行矫直有哪些要求?
对钢轨焊接接头进行矫直应做到:
(1)焊接接头经矫直后用1m专用直尺测量,应达到:轨顶面垂直弯曲在热态测量时应有0.5~1.0mm的上拱量,其数值应根据焊接接头冷却速度适当掌握。接头冷却至常温时其直线度应大于或等于0且小于或等于+0.5mm;轨头侧面(或轨头作用面)的水平弯曲直线度应小于或等于0.5mm;轨底面的直线度应大于或等于0且小于或等于+1.0mm。(2)经矫直作业后钢轨表面的压痕深度不得超过0.5mm。(3)经矫直作业后钢轨的平直度达不到上述标准时,该焊接接头应切除重焊。
23. 钢轨的外观检查常见哪些质量缺陷?
钢轨的外观检查常见的质量缺陷有:
(1)钢轨外观形状尺寸超限:主要有轨头宽度、钢轨高度、轨底宽度、断面对称度、端面垂直度、轨端弯曲和长度等尺寸超过允许偏差。
(2)钢轨的表面伤损:主要有钢轨外形的扭曲、波浪弯曲、硬弯;裂纹(纵向裂纹、横向裂纹)、线纹;折叠、结疤和碰伤等肉眼可见的表面缺陷;钢轨端面和螺栓孔表面的缩孔残余、分层和裂纹等。
24. 焊接钢轨的选配应遵守哪些原则?
焊接钢轨的选配应遵守:(1)不同轨型、钢种、生产厂的钢轨一般不准混合配焊(特殊情况需进行型式试验)。(2)钢轨待焊端不得有螺栓孔。(3)用于线路正线的钢轨最小长度不得短于9m,特殊地段可不短于6m,但不得连续焊接。(4)配轨的钢轨端面应垂直和平整,均应是锯切断面,严禁用气体切割。(5)每段长轨条的左右两股钢轨的选配应长度一致、顺序相同,以保证焊接接头对应。
25. 什么是钢轨的高倍缺陷?
钢轨的高倍缺陷指钢轨试样在金相显微镜下观察到的冶金缺陷。主要有非金属夹杂物、表面脱碳以及异常金相组织。