高锰钢辙叉焊修工艺怀化工务段退休工程师肖国富特别声明：本工艺虽然经过作者数十年研究实验，已经在全国铁路推广。

但本文脱稿于2007年，上传于2012年，仅供同行研究参考。

第一节准备工作一、安全注意事项1、从事辙叉焊补的焊工应取得相应的操作许可证；2、不焊补任何部位出现断裂的辙叉，也不焊补同一部位焊补过三次的辙叉；3、不在风力大于5级和雨雾天进行辙叉的室外焊补作业，室外焊补人员应在上风方向作业，室内应有吸尘排烟设备，以减少烟尘锰毒对焊补人员的危害；4、辙叉表面缺陷或磨耗，打磨后不影响行车时，可以在车速不高的线上，利用列车间隙时间焊补，但应由辙叉养护工区按《铁路工务安全规则》及有关规定办理施工手续和设置防护才能上线作业，且在作业中，要严格控制辙叉挖补尺寸，以保证能随时放行列车；5、利用“天窗”时间线上焊补辙叉裂纹、磨耗、掉块时，也要按“天窗”作业的相关规定，办理手续和防护施工车辆；6、线上焊补时，电焊搭铁应搭接在所焊辙叉的轨底裙边上。

严禁跨过钢轨、绝缘接头及轨道绝缘处，进行搭铁和引弧，以防止破坏和影响行车信号；7、线上“天窗”条件焊补有困难时，辙叉焊补应在线下进行，或运回工厂，在室内的水槽中施焊；8、随时注意行车和人身安全，遵守焊接安全操作规章，按规定穿着防护用品。

二、现场焊修设备工具1、AXQ1-200系列内燃电焊机1台，含焊钳、电缆线、面罩等附件；2、0.35~0.4立方米、0.7~0.8兆帕（700~800千帕）内燃机驱动空压机1台，含碳弧气刨手钳、高压（氧气）气管等附件；3、交直流两用手提式电动砂轮机或角磨机一台（建议用上海砂轮机厂生产的S1S-150型850W砂轮机，不要用其它工厂生产的580W砂轮机，否则磨不动），最近有工务段使用的博世角磨机和博世磨片也比较好；4、电焊条干燥保温筒一个或小烘箱+保温筒；5、接线板或多用（耐摔、防水）插座一至二个或带插座的电缆圆盘；6、Φ22~26厘米水壶一个，约10公斤水桶一只或用钢轨钻孔用的压力式水桶；表2-2 碳棒的规格及适用的电焊机和电流参考表适用场地电焊机型号圆形碳棒规格(mm)使用电流（A）线场焊叉AXQ1-200 ￠ 3 150~180￠3.5 150~180￠4 150~200￠5 150~200（250）工厂焊叉ZXG-400等￠7 200~350￠8 250~400￠9 350 ~400（500）7、扳手、钳子、敲渣尖锤、钢丝刷、扁油刷、手锤、钢錾子等手工工具一套；8、1米长钢直尺、0.05（0.5）~1.00塞尺、弦线、钢轨测温计、2~5米钢卷尺、等量具一套，也可配备外卡（测轨高）、内卡（测轮缘槽）、1∶20坡度尺、辙叉样板卡尺等；9、染色剂、放大镜、标记笔等；10、轨距尺、支距尺由道岔养护工区负责；11、防护用对讲机1~3台，黄色防护服配套；12、轻型运输机动车及炊具、卧具视施工组织情况定。

三、焊条的准备1、TB/T3082-2003《高锰钢辙叉电弧焊补技术条件》（附录3）中，推荐有三种焊条（1、型号EDCrMn-B-16 代号D276，目前市场上的商品代号是TD286、2、型号EDMnCrMo-A-16代号D286，目前市场上的商品代号是KD286、3、型号EDMnCrMo-B-16代号D296，目前市场上的商品代号是TYD296）和两种焊丝（ED200-T4-CrNiMn、ED240-T4-MnCrMo），本文着重介绍焊条。

2、D296具有独特的低碳高锰（C≤0.30，Mn=20～24%）配方；焊层熔敷金属为单相奥氏体组织；焊层熔敷金属的机械力学性能、硬度及加工硬化性能与高锰钢相近；防止焊接裂纹的效果好；操作工艺性优良，电弧稳定、柔和、飞溅很少、二次引弧容易、焊道成型美观、水冷时自动脱渣；烟尘锰毒散发量，较KD286稍低。

所以，焊修高锰钢辙叉应首选TYD296焊条。

3、施焊前，应将包装袋（盒）漏气的焊条，以及真空密封包装出厂半年以上的的焊条放入烘箱中，用200~250℃的温度烘焙1~2小时后，将温度调到约150℃，以备工厂内随时取用；现场焊时，应将烘箱中烘焙好的电焊条装入焊条干燥保温筒内，在24小时以内使用完，否则应重新烘焙；也可采用焊条干燥保温筒直接烘焙焊条。

4、真空包装的焊条开封后在24小时以内可直接使用，24小时以后，应进行烘焙。

5、焊条在使用中不得污染和受潮。

6、应根据焊接部位选择电焊条的规格，焊打底层及与母材的交界处，宜选用￠3.2（￠2.5）毫米焊条。

焊中间层和面层，宜选用￠4（￠3.2）毫米焊条。

7、应根据高锰钢的特征，尽量采用小电流施焊。

不同焊接位置及不同焊条规格的焊接电流规范如表2-1表2-1 焊接电流规范表焊条直径(mm)打底层及与母材交界处（厚度＜4 mm） (A)中间层及面层(A)工厂焊叉线上焊叉工厂焊叉线上焊叉￠3.2 80~100 80~100 ≤130≤120￠4 90~110 90~110 ≤150≤130四、碳棒的准备选用碳棒的规格时，可依据电焊机的额定焊接电流（额定暂载率时）参考表2-2进行选择。

2、碳棒是碳弧气刨的电极材料，碳弧气刨时，应使用碳弧气刨碳棒，也可选用电影碳棒。

3、现场进行碳弧气刨作业时，可选用≈￠4毫米规格的碳棒，用0.50兆帕（500千帕、困难时不低于400千帕）以上的压缩空气。

4、工厂内进行碳弧气刨作业时，可选用≈￠8毫米规格的碳棒，用0.6兆帕以上的压缩空气。

五、高锰钢等温转变曲线和图2-1 高锰钢等温转变曲线高锰钢等温转变曲线（图2-1）看图提示：1）高锰钢的温度升至300-925℃之间就会从奥氏体中析出碳化物，特别在700℃左右，只有一个很短的时间安全窄缝能保持奥氏体组织；2）在380-680℃的范围内，晶界上先析出碳化物，停留几分钟后，还会出现珠光体组织。

高锰钢等温转变曲线（图2-2）看图提示：1）高锰钢加温到1050℃左右后，如果冷却速度较快，即在30秒内冷却到300℃以下，则可得到奥氏体组织；2）就是在100秒内冷却到300℃以下，也会产生碳化物，影响高锰钢的强度和韧性；3）如果冷却速度超过100秒，则会产生针状碳化物和珠光体，严重影响高锰钢的强度和韧性；第二节工艺原则、方针、要求一、制定高锰钢辙叉的焊修工艺，应该从高锰钢材料的特征、列车运行安全的特征及焊修人员的身心健康和安全出发，制定合理的辙叉焊修工艺。

二、按高锰钢材料的特征，制定高锰钢辙叉的焊修工艺，应遵守的两个原则、一条方针是：三三原则：焊补高锰钢辙叉时要做到：尽量降低焊接能量；尽量降低焊区温度；尽量减少焊缝尺寸。

目的是使母材：累计受热最少；冷却速度最快；高温停留时间最短。

先后原则：先焊翼轨，后焊心轨；先焊塌陷、磨耗、掉块；后开槽，焊补封闭裂纹。

18字方针：直流反接小电流短焊道短弧分层分段跳焊三、工艺要求1、治早、治小：采取“治早、治小”的方式，及时焊修较小的伤损，不但保证了辙叉受热较少，对母材的伤害小，保证了辙叉的焊修质量，也有效地防止伤损扩大，保证了行车安全。

2、轨底穿越管、线，负极搭铁于辙叉底部裙边上：在铁路线上焊修辙叉时，要将绝缘完好的电焊电缆线、接线板电源线和碳弧气刨用的气管从钢轨底下穿过，牵引到待焊辙叉旁。

用砂轮机将辙叉底部裙边上,准备搭铁处的铁锈除去，并将电焊电源的负极搭接在已除锈的裙边上。

3、紧两头宽中间：在辙叉焊修时，对时间的控制，应抓紧焊前的准备工作和焊后的打磨工作（紧两头），而对施焊作业的时间控制应宽松一些（宽中间）。

紧两头的关键在打磨工作，打磨的效率与砂轮片的选用有密切的关系。

4、砂轮片选用：砂轮片宜选用: 粒度号为24~46号、硬度为中软1～2（新代号：L或K，旧代号：ZR1或ZR2）的棕刚玉、白刚玉或黑碳化硅（新代号分别为A、W A、或C，旧代号分别为GZ、GB、或TH）的砂轮片。

如不按以上要参数，正确选用砂轮片，而选了硬度为中硬（P、Q、R、ZR1、ZR2、ZR3）、硬（S、T、Y1、Y2）、超硬（Y、CY）的砂轮片，此时虽然砂轮片耐用了，打磨时灰尘少了，但打磨的效率就低多了，打磨处的温度也会升高。

5、磨耗处表面打磨0.3毫米：打磨辙叉表面的磨耗处时，应将硬化层磨掉，其打磨深度应不少于0.3毫米。

6、打磨区的温度不超过300℃：打磨时，不要长时间地定点打磨和用力过猛地打磨，以防打磨区的温度超过300℃，打磨区发蓝。

必要时，可浇水冷却打磨区。

7、焊前打磨面不应有裂纹：对表面塌陷、磨损和剥离掉块等伤损打磨后，应用放大镜等，对打磨面进行检查，打磨面不应有裂纹等缺陷。

8、焊后打磨面不得有裂纹等缺陷：焊后打磨面不得有裂纹、夹渣、气孔等缺陷，否则，应继续补焊后再打磨。

9、先翼轨，后心轨；先焊轨头顶面缺陷，再处理裂纹：辙叉翼轨轨头部顶面的塌陷、磨耗、剥离、掉块等伤损，应首先焊修，再处理翼轨轨头部顶面和侧面的裂纹；然后再按照同样的方法焊心轨。

特别是轨头顶面的塌陷处，一般都拌有内部铸造疏松、缩孔、蜂窝等缺陷，且在轨头两侧面拌有水平裂纹。

此时，可将轨头部顶面的塌陷处打磨、焊修后，再处理水平裂纹。

10、尽量采用小电流：在能顺利引弧的前提下，特别是焊打底层及与母材交界处，应尽量采用小电流焊接，焊中间层及面层时，电流可稍微大一些，以提高焊接速度和使焊层平顺。

具体电流参数可参照表1选取。

采用小电流焊辙叉，是为减少辙叉热影响区母材晶粒胀大和母材变硬变脆，防止辙叉裂纹。

11、每根焊条分焊3条焊道，每条焊道浇水：每根电焊条应分焊3条焊道。

每条焊道灭弧后，必须马上对着焊道浇水，使焊区迅速冷却到300℃以下后（焊区表面冷却程度可按不很烫手、温度约80℃，此时留下的余热，还能将刷子刷剩下的水份蒸发干），再跳焊或进行下一条焊道的堆焊。

也可按焊道宽度取焊条直径的2~3倍、焊道厚度取焊条直径的尺寸，每一条焊道的长度按不得超过70毫米来控制灭弧。

12、正确引弧、摆弧、运条、收弧：引弧和收弧应避开轮缘槽边缘及焊层与母材的交界处。

必须在焊道前方10~15毫米处引弧，电弧引燃后，立即拖回到焊道起点烧焊、摆弧、运条；收弧时，要使焊条回焊5~10毫米，稍作停顿，填满弧坑后再灭弧。

13、焊条走向：焊条走向应先纵向将辙叉轮缘槽边缘焊一至两条焊道，再用纵向或横向焊接中间部分。

14、再引弧前除渣、焊道重叠1/3：再次引弧前，必须将上一焊道的焊渣清理干净。

后一条焊道应压住前一条焊道的1/3，以使焊层平展。

15、应使用碳弧气刨刨割：对裂纹开槽、清除肥边和清理剥落掉块的起层时，应用碳弧气刨工艺进行，而不能用氧乙炔气割，也不得用电焊条或电弧刨割条刨割。

16、槽端外延5~10毫米、深约16毫米：用碳弧气刨对裂纹开槽时，槽的端部应向裂纹端部外延伸5~10毫米。

槽深约16毫米，如遇内部有铸造疏松、缩孔、蜂窝等缺陷时，槽深以挖到以上缺陷为止。