卸船机小车轨道焊接工艺及质量控制研究

卸船机小车轨道焊接工艺及质量控制研究

贺金娟

上海振华重工（集团）张家港港机有限公司 江苏张家港 215633

摘要：卸船机是一种极为常见的港口机械设备，小车是卸船机中的主要机械部件，它主要依靠小车轨道运行。本文对卸船机的小车轨道进行了研究，以提高小车轨道焊接质效为目标，分别电弧焊接和铝热焊接的角度出发，对卸船机小车轨道的焊接要点进行了分析，然后论述了卸船机小车轨道焊接质量控制策略，希望能为相关工作人员带来参考。

关键词：卸船机；小车轨道；焊接工艺；焊接质量

前言：在使用卸船机的过程中，小车轨道是极为重要的受力部件，能为小车正常运行提供保障。焊接工艺是生产小车轨道时不可或缺的技术，在该技术应用环节十分容易因操作失误而出现接头问题或安装误差，将会对卸船机小车的正常使用造成极大干扰。因此，优化卸船机小车轨道焊接工艺，提高质控水平十分必要。

1卸船机小车轨道的电弧焊接工艺

电弧焊接工艺分类众多，是最为常见的工业生产焊接方法。在工业生产过程中，电弧焊接工艺主要有焊条电弧焊、埋弧焊、钨极氩弧焊、等离子弧焊、熔化极气体保护焊等几大类型；而在卸船机小车轨道焊接过程中，焊条电弧焊是最为常用的焊接手段。

1.1焊接原理

施工时，电极和工件之间因燃烧而产生的电弧是电弧焊接工艺的热源，它可以加热和熔化金属，进而实现金属的有效连接。从实质上来看，焊接电弧就是气体导电形成电弧，然后基于电弧完成电能与热能之间的转化，从而有效熔化金属，形成焊接接头。在卸船机小车轨道焊接过程中应用焊条电弧焊接工艺时，焊条与工件将被当成两个电极，在电弧热作用之下焊条与工件都将出现局部熔化；前者末端熔化后产生熔滴，后者局部熔化后形成凹坑（充满液体金属），二者共同形成熔池，当熔池冷凝后就会形成焊缝，进而实现小车轨道的有效焊接^[1]。

1.2工艺要点

基于焊条电弧焊接工艺开展卸船机小车轨道生产时，应该选用拥有外部涂料涂层的焊条作为填充金属，以便于有效保护电弧。而且，焊接过程中，焊条涂层中的涂料将会受热熔化产生熔渣，它们可以覆盖熔池表面，将会为防止熔化金属与气体产生反应、改善焊缝金属性能奠定基础。在实际作业环节，为保证焊条电弧焊接工艺的使用有效性，施工人员不仅要科学选用焊条，更需要对以下工艺要点加以重视：

首先，衬垫板检查。衬垫板是卸船机小车轨道接头焊接过程中不可或缺的衬托工件，在开展接头焊接工作前，施工人员必须对衬垫板的材质以及性能进行严格检验，并检查衬垫板的安装规范性和标准性，从而保证其可用性。在此环节，施工人员还应该合理开展预热处理，并依照标准工序开展衬垫板与小车轨道连接底部的打底焊缝焊接。比如，以先两边、后中间的方式焊接打底焊缝。施工时，需选用耐磨的窄焊条和短弧焊接小车轨道头部，引弧工作需在衬垫外侧进行。而且，除打底焊缝外，卸船机小车轨道的各层焊缝厚度都应控制在3mm；焊接头部耐磨层的大焊缝时，焊缝需焊3层。

其次，先底部后头部。卸船机小车轨道的焊条电弧焊接过程，需要以底部焊接、安装铜衬垫和头部焊接的顺序施工。铜衬垫必须安装在接口的两侧，这一位置也同样是卸船机小车轨道头部与腹部焊接的位置。施工时，需开展连续性焊接，焊接过程中无需清除焊渣，但必须对铜衬垫板的状态进行严密监控，绝不能让其熔化。应用焊接工艺时，施工人员必须严格参照施工标准和规范作业，避免接缝内存在气孔、裂缝等安全隐患。

最后，检查焊缝外观。焊接完成后，施工人员需要完成两项必备工作：其一是拆除铜衬垫；其二严格检查焊缝的外观和质量。此时，若发现焊缝状态异常，则需要全面分析问题成因，并根据实际需要进行补焊。在实践中，焊缝缺陷处理的方法十分多样，最为常见的就是打磨处理和预热清除处理；前者需要使用电磨机，后者则需要使用碳弧气刨。

2卸船机小车轨道的铝热焊接工艺

卸船机小车轨道属于受力部件，日常使用环节需要承受和负荷较高，轨道结构的整体性较强。卸船机小车轨道的整体结构形式，可以有效降低冲击负荷、延长轨道使用寿命、保障小车平稳运行。基于此类型结构要求，施工人员需要为其选择适用的焊接工艺。在工业生产中，铝热焊接工艺因操作简单、设备轻便、无需外接电源和可用范围广泛而广受青睐；基于这种焊接工艺产生的焊接点具有耐腐蚀性、牢固性和永久性，不会因更松动或腐蚀而造成高电阻，焊接点的导电率也相对较高。由此可见，铝热焊接工艺十分适用于卸船机小车轨道焊接施工，能够充分满足小车轨道的整体结构焊接要求。

2.1焊接原理

依靠拥有较强活动性的金属，将活动性弱金属从氧化物中还原出来，就是铝热焊接的工艺原理。在应用该工艺时，金属氧化物与铝反应后，会产生氧化铝、金属和热能，热能将会熔化金属使其变为液态，而金属液体（铝热钢液）可用于填充焊缝。当施工人员选用铝热焊接工艺开展卸船机小车轨道焊接生时，反应过程中产生的铝热钢液会充满模具，然后与被熔化的小车钢轨一同结晶冷却，这样即可完成小车钢轨的整体焊接。

2.2工艺要点

2.2.1焊接准备

卸船机小车轨道焊接工作开展前，施工人员需要做好安全准备。在此处环节，必须基于铝热焊接工艺的实际要求，采购个人防护用品，并学习和掌握规范焊接方法与防护用品使用方法^[2]。同时，还需要对焊接剂、焊接模具以及小车钢轨等焊接用品进行检验，确保其参数标准、性能良好；检查时，也应同步开展焊接设备检查。此外，施工人员还需要重点关注小车钢轨的端头锯切面，若切面存在毛刺、飞边、裂纹等情况，则必须及时做好打磨与补缝；为保证卸船机小车轨道焊接安全性，还需开展钢轨干燥处理。

2.2.2对正钢轨端头

卸船机小车钢轨端头的位置精确性将会直接影响焊接工作成效，因此对正端头至关重要。在实践中，施工人员利用对正架开展准确测量，然后合理设置焊缝位置。开始焊接后，焊接间隙不可变且必须对钢轨进行反变形处理。比如，开展钢轨尖点调整，避免轨面翘曲；准确开展水平对正，避免倾斜问题。

2.2.3砂模安装

安装时，施工人员应先完成砂模浇筑口修整工作，提高砂模的可用性。比如，开展磨合处理，消除钢轨与侧砂模的间隙、避免夹皮，提高焊接质量。施工人员还需要妥善安装砂型夹具并做好封箱操作。拧动砂型夹具的固定螺丝时不可过紧，而开展风险操作时则必须基于严密性、标准性原则作业，以免造成钢液泄漏。

2.2.4预热与拆模

预热时使用铝热焊接工艺前十分重要的一项工作，其根本目的是消除轨道与钢液温差，避免接头断裂，保障焊接的有效性和安全性。在这一过程中，施工人员需高度重视预热工作，依照标准方法降低工件温差。而后，进入浇注环节前，施工人员应按标准佩戴护具，并在规定时间内拆模。拆模时，应确保焊接接头已冷却，且应拆侧模板需要按照先拆夹紧装置、后拆底模板的顺序作业。

3卸船机小车轨道的质量控制要点

对于卸船机小车轨道而言，保障轨道焊接质量是保障小车平稳运行和卸船机安全使用的关键。为此，相关工作人员需要高度重视卸船机小车轨道焊接质量控制问题。在实际作业环节，施工管理人员应该明确不同焊接方法的工艺要点，并且解决这些工艺的特点和卸船机小车轨道的焊接需求，确定焊接质量控制要点，从而为有效开展焊接质量控制和管理做好充足准备^[3]。

3.1电弧焊接质控要点

采用焊条电弧焊工艺焊接卸船机小车轨道时，应该从准备阶段开始控制施工质量。因此，焊接质量控制要点遍布焊条电弧焊工艺的各个应用环节。

第一，焊前准备。焊接准备阶段，施工人员需对小车轨道进行有效处理。比如，完成轨道热处理后，以15cm为标准在轨道两端各割掉部分；同时，确保胎架架设标准，使其成为轨道焊接的主要载体；合理开展反变形处理，规避变形风险；妥善完钢轨的约束处理等。

第二，预热保温。钢轨焊接的前、后阶段都需要开展预热与缓冷工作，从而有效改善接头性能、降低焊缝和热影响区的脆性与硬度，并提高焊缝的塑性和韧性。在此环节，必须有效质量控制工作，严格控制预热、保温和道间温度。比如，以200-250℃的氧乙炔中性火焰为接头进行焊前预热；保证焊接过程中的道间温度大于150℃，但不超过300℃；开展全过程测温监控，以激光测温仪实现加温保温过程全纪录。

第三，接缝处理。完成焊接工作后，施工人员需要高质量开展焊接接缝的热处理工作。此时，可选用电加热器和角磨机共同处理焊缝。比如，选用履带式电加热器为焊缝加热，以80℃/h的速度和自然升温方式，将温度上升至500-600℃，在保温2小时后冷却至室温。使用角磨机处理焊缝时，应以保证焊缝平整为目标处理焊缝，并在24小时后对轨道接头进行100%MT和UT检查，确保焊缝质量达标。

第四，质量检验。基于焊条电弧焊工艺开展卸船机小车轨道焊接的最后一个步骤就是质量检验，相关工作人员需要焊缝的外观质量、接头质量和小车轨道的参数进行全面检验，以确保焊接工艺应用成效符合预期目标。在此环节，相关工作人员应确定检查坡口符合工艺标准，妥善开展外观检查和内部探伤检查工作，为及时修复焊缝缺陷做好充足准备；保证返修质量且严控返修次数，不可多次返修。焊接后，需对小车轨道的梁拱度和旁弯尺寸进行测量，但必须在室温条件下测量，若钢轨所在地有阳光直接照射则必须换地测量。此外，焊接后，施工人员需严格控制焊接误差，以免影响轨道使用质量。此时，轨道各面的对接错边允许误差皆不能超过0.5mm；焊接后的轨道旁弯误差不得大于4mm；轨道的上方弯曲变形量不得超过5mm，而下方弯曲变形量不得超过10mm。

3.2铝热焊接质控要点

卸船机小车轨道的铝热焊接工艺质量控制要点，同样表现在四个方面，分别是：钢轨预热、焊剂保存、焊缝清洁和焊头冷却。在实践工作当中，焊接人员必须严格控制焊接预热的时间，以免出现疏松或缩孔等问题。比如，保证预热与浇筑工序之间的时间差小于30s。在施工时，必须严格依照标准工序操作，且需规范使用预热枪、安装砂模

^[4]。焊剂保存环节的质量控制重点在于保持焊剂干燥，若焊剂受潮则其使用效果将会大打折扣。焊剂保管人员需将其放置于干燥环境当中，并妥善开展封箱操作。比如，利用电子温控仪器严格控制焊剂保存区域的温湿度；避免选用过湿的封箱泥巴，避免出现焊头气孔。若施工人员需要进行焊缝清洁，则必须保证焊缝断面中无杂质。比如，以上型腔口覆盖砂模，规避杂质入侵风险，提升焊缝断面清洁有效性。此外，基于铝热焊接工艺进行卸船机小车轨道焊接时，相关工作人员还应该重点关注焊头的质量和性能。进行焊头冷却时，应避免焊头受到外力侵袭，从而保证其实用性。而且，施工时还应该对轨道缝隙进行合理设计。比如，基于施工要求合理计算轨道参数，严格控制轨道缝隙，以免因缝隙过大或过小引发安全事故。

结论：综上所述，卸船机小车轨道焊接工作中，最为常用的焊接工艺有两种，其一为电弧焊接；其二为铝热焊接。在实践工作当中，焊接人员必须严格把控焊接工艺要点，并根据不同焊接工艺的实际操作要求，从多方面着手开展质量控制管理工作，为切实提高卸船机小车轨道焊接工艺应用成效奠定基础。

参考文献：

[1]唐继亮.卸船机设备箱形梁焊接工艺及质量控制探讨[J].内燃机与配件,2019,(3):99-100.

[2]顾根新.卸船机轨道焊接裂纹产生的原因分析和预防措施[J].中国科技纵横,2018,(8):112.

[3]蔡玉清,郑宏.关于不锈钢复合钢材料的焊接质量控制[J].百科论坛电子杂志,2020,(3):155.

[4]俞培雅.探讨卸船机小车轨道焊接工艺及质量控制[J].内燃机与配件,2018(22):61-62.