浅析提速线新型合金钢拼装辙叉的焊补修理

随着铁路运输向高速、重载方向的发展，列车运行对线路平顺性提出更高要求，跨区间无缝线路是发展的必然方向，原有锰钢辙叉耐磨性能虽好，但不能与普通钢轨焊接，无法完全实现道岔无缝化，而新型合金钢拼装辙叉不仅使用寿命长，而且可焊性好，弥补了锰钢辙叉的不足，可以焊联成跨区间无缝线路，能满足重载和提速的要求，因此提速线铺设合金钢拼装辙叉逐渐得到认可与推广北京工务段段管辖繁忙干线正线道岔90组，干线正线道岔366组,仅2007年繁忙干线铺设合金钢拼装辙叉63个，干线铺设合金钢拼装辙叉78个。在铺设一段时间后，岔芯及翼轨特别是翼轨出现不同程度磨损，如何延长合金钢拼装辙叉寿命，对合金钢拼装辙叉进行及时焊补修理成为一个亟待解决的新课题。
合金钢拼装辙叉介绍
合金钢拼装辙叉由1根锻造岔芯，2根连心轨，2根翼轨组成，其特点是岔芯及部分翼轨采用合金钢锻造，其余部分与普通钢轨拼接，兼具耐磨性及可焊性。目前     9号、12号及交渡道岔均可生产相应的合金钢拼装辙叉。
合金钢拼装辙叉焊补工艺
为了更好提高合金钢拼装辙叉的使用寿命，降低工务维修成本，合金钢拼装辙叉的焊补显得非常重要。由于合金钢拼装道岔的制造材料的性质，决定了合金钢拼装道岔焊补时所使用的焊条、焊补设备、焊补要求和可以焊补的范围、焊前焊后检查等内容都与普通道岔存在着差别，这就对其焊补规程及焊补工艺提出了相应的特殊要求。
通过现场实践和对焊补合金钢拼装辙叉焊前情况及焊后效果的对比分析，研究不同焊补效果发生的主要原因，可以发现焊后效果不理想主因一是伤损过大，实施焊补太晚；二是焊接工艺存在问题。结合合金钢拼装辙叉焊补现场试验的情况，对合金钢拼装辙叉焊修工艺作如下探讨。
合金钢拼装辙叉焊补对焊条、焊补机具及检测设备的要求
（1）焊条。
合金钢拼装道岔是由高强度、高韧性、高硬度、耐磨损的特殊钢料作为心轨，由U75V(PD3)高碳钢轨作为翼轨组合制成。其心轨的含碳量较低，心轨焊补必须用合金钢拼装辙叉心轨专用焊条；翼轨含碳量较高，焊接性较差，焊补必须按TB/T1631 2002《钢轨电弧焊补技术条件》的要求实施。
首先，要根据需要焊补的部位决定选用焊条的种类。焊补岔芯部分必须使用KD-396合金钢堆焊焊条；焊补翼轨可使用KD-390钢轨堆焊焊条。其中KD-396焊条采用的是真空包装，可以直接使用。如果焊条包装已漏气，或焊条在空气中暴露超过8小时，焊前必须将焊条在200℃的条件下烘焙1小时，并将焊条放入保温筒内带到现场使用。
其次要根据焊补部件的伤损程度决定选用不同规格的焊条。焊条必须能保证电弧燃烧稳定、熔化均匀、成型良好且脱渣性好。
（2）焊补机具
①电焊机
用于合金钢拼装辙叉现场焊补的电焊机使用直流可移动的焊接电源，根据所使用焊条的直径，要求最大手工焊接电流达到200A。 
②焊条烘干箱
③砂轮打磨机
选择直向手提砂轮机功率不小于850W。
④碳棒（碳弧气刨用）、空压机
⑤汽油或煤油喷灯
该设备只限于合金钢拼装辙叉温度低于10℃时加热合金钢拼装辙叉时使用。
⑥焊条保温筒
（3）检测设备
①着色探伤剂或磁粉探伤仪
②便携式超声波探伤仪
③红外线测温仪
④1米直尺及道岔高差量尺
合金钢拼装辙叉焊补施工条件
（1） 如果合金钢拼装辙叉的岔芯或翼轨表面的损伤较小，打磨处理后不影响行车安全，可以根据京铁师［2008］155号规定利用维修天窗时间在线上焊补。
（2） 若合金钢拼装辙叉的岔芯或翼轨表面或接头处出现较大的掉块、低塌、磨损、垂磨等损伤，可以利用施工天窗时间在线上焊补。
（3） 线上焊补确有困难时，可在线下进行，或运回工厂在室内施焊。
焊前工艺要求
（1） 使用便携式超声波探伤仪或便携式测厚仪确定合金钢拼装辙叉的伤损情况，确定打磨的范围和深度。
（2） 必须将被焊件表面油污、锈、水等污物清除干净。
（3） 不允许沿岔芯的纵向打磨U形或V形槽，必须将岔芯的整个表面一起打磨。
（4） 在处理翼轨的垂磨部分时不能仅仅打磨翼轨的磨损部分，我们要求将从岔芯18cm处开始到52cm初结束的翼轨轨面全部打磨，困难条件下，也要打磨掉这段轨面的2/3，如伤损处较深，其它位置的打磨深度至少要保证焊补两层以上。
（5） 必须将被焊处表面的全部裂纹全部清除干净，否则会带来严重后果，要仔细检查确认被焊补表面已无任何残存裂纹。使用着色探伤剂或磁粉探伤仪（或其它探测方式）检查有无微裂纹。
（6） 由于使用刨割条吹开被焊补处表面时会掩盖裂纹，故在清理被焊补处伤损面时不得使用刨割条，只能用碳弧气刨和砂轮机。
（7） 严格禁止在雨、雪、霜、雾天进行合金钢拼装辙叉现场焊补，一般要求在进行焊补作业时合金钢拼装辙叉温度大于10℃，否则要使用喷灯对超过焊补范围两边各20cm的母材部分加热到50～100℃后才能施工。
焊接工艺要求
（1） 合金钢拼装辙叉焊补时可以使用目前已在铁路上使用的各款便携式直流电焊机，必须采用直流反接电流。
（2） 碳弧气刨使用的碳棒直径要根据现场使用的焊机的额定焊接电流来决定，具体规格可参考如下：
碳棒直径为Φ3.0，使用电流150A～180A；
碳棒直径为Φ3.5，使用电流150A～180A；
碳棒直径为Φ4.0，使用电流150A～200A；
碳棒直径为Φ5.0，使用电流200A～250A。
（3） 打磨用的砂轮片要选用粒度为24～46号、硬度为中软（代号：L或K，旧代号：ZR1或ZR2）的棕刚玉、白刚玉或黑碳化硅（代号分别为A、WA、C，旧代号分别为：GZ、GB、TH）的砂轮片。
（4） 焊接电流的选择要根据选用焊条的直径来决定，一般情况下建议如下：
焊条直径为Φ3.2，使用电流110A～130A；
焊条直径为Φ4.0，使用电流120A～160A。
（5） 施焊要求
①起弧点必须从端点开始，采用连续短弧焊接，不要间断，焊完为止。
②下一道焊缝要覆盖上一道焊缝的1/4～1/3。
③最表面层焊后不要立即去渣。
④除最上层外，每层焊完后必须先除渣，再引弧焊补上一层。
⑤严禁单层单道补焊，一般要求在工件表面焊两层或两层以上。
⑥翼轨焊补时一定要保证从岔芯18cm处开始到52cm初结束的翼轨轨面至少覆盖整个轨面的1/3，最好覆盖整个轨面，并且要按第（5）点的要求操作。
⑦若焊接处在岔芯或翼轨的端部，引火点（起弧点）不要集中在端部。
⑧其它工艺要求与一般焊接相同。
焊后处理及检查
（1）岔芯或翼轨施焊结束，应用砂轮对焊补处进行打磨。
（2）打磨方向与轨道之纵轴平行。
（3）打磨后的焊补表面不得有裂纹、气孔和夹渣等缺陷，否则要重新补焊后再打磨。
（4）打磨后使用探伤仪对焊补处进行探伤，确保无裂纹等缺陷的存在。
（5）打磨后平面应比未焊补处高出0.2mm，留出变形余量。
（6）圆角应比规定的曲率半径稍大（约为R12）。
（7）打磨后要进行测量，确保岔芯和翼轨的高度差达到设计标准。
（8）岔芯或翼轨焊补后，车辆初期通过时宜产生肥边，要加强巡查，若发现焊补处有肥边，则应立即打磨消除，以免肥边太大引起掉块。
焊后处理还要考虑线路上运行的车轮磨损情况，重点观察列车通过时从岔芯20mm断面处开始到50mm断面处岔芯、翼轨受力情况，如有岔芯或翼轨单独承受车轮压力的现象要及时加以处理，使列车在经过该区段时岔芯和翼轨共同承受车轮压力。
合金钢拼装辙叉焊补安全注意事项
培训
 从事合金钢拼装辙叉焊补的焊工要经过专门的培训，取得相应的操作许可证。
合金钢拼装辙叉不允许焊补范围
（1）对于不准焊复的重伤轨，焊补时要遵照有关规定进行，如没有明确规定，伤损深度超过10mm的翼轨或伤损深度超过15mm岔芯，一般情况下不建议进行焊补。
（2） 环境温度低于5℃，风力大于5级和雨、雾天禁止室外焊补。
（3） 任何岔芯或翼轨出现垂直裂纹或斜裂纹的合金钢拼装辙叉不得焊补。
（4） 不焊补任何部位出现断裂的辙叉。
电焊搭铁注意事项
在线上焊补时，电焊搭铁必须搭接在所焊合金钢拼装辙叉的翼轨轨底，严禁跨过钢轨、绝缘接头及轨道绝缘处进行搭铁和引弧。■ 
（作者：北京工务段工程师；北京工务段助理工程师）