最近碰到了头疼的事情，结果天天和焊缝打交道，今天就顺便聊聊它。

这个就是焊缝，不过不是成品，还未经打磨

说焊缝就要先从焊接说起，钢轨焊接无非也就是那么几种方法，但是给我们带来的挑战却是好似没有尽头。。。，一起看看目录

目录写的看起来复杂，实际分类很简单

所谓厂内焊接，就是通常说的厂焊，指在焊轨厂内用固定式闪光焊机将米定尺的钢轨焊接成米钢轨（一般是米，也有短一点的，看运输情况）。所谓闪光焊，简单的说就是把两根钢轨对直后夹紧，然后通电，再使得两根钢轨端部靠近、接触，电流通过接触位置产生热量并形成金属过梁，过梁破裂产生闪光、飞溅使得端面得以清洁并持续加热使之熔化，当轨端温度均匀后加压顶锻使之焊接在一起。这段话挺拗口，其实就是短路使得轨端熔化并且自清洁然后在压力下焊接在一起。

这个原理不难，就是短路后过热熔合，难的是实现的过程

钢轨的厂内闪光焊绝对是无缝线路焊接质量的一个飞跃，因为它可以做到和钢轨母材接近的强度，使得线路真正的“无缝”。它使用的是固定式闪光焊机，类似这样的：

这个是乌克兰的K0，大家伙

相比移动式的，它有几个非常明显的优势，一是焊前打磨采用自动打磨设备，质量稳定可靠，而现场焊只能靠人工打磨，质量很难说；二是厂焊有钢轨自动对中调整装置，可以保证对中。对中是焊轨的重要环节，对中不良焊接后只能靠打磨来调整，而打磨调整量是非常小的；三是焊后正火采用感应线圈式加热，温度、时间控制可靠，质量稳定。现场一般只能靠火焰正火，严重依赖经验，且难以避免为了提高效率简化作业带来的隐患；四是焊后矫直采用大型矫直设备，甚至是带激光测量的矫直设备，精度控制更好；五是采用电网供电，电力品质有保证。现场一般是发电机供电，在短路闪光时电压会较大的下降，不利于焊接质量保证；六是厂内无风无雨且钢轨是架起来的，无论是打磨还是温控都不是现场可以比拟的。这样焊接出来的接头，经过严格的对中、母材焊接（一样的东西熔在一起）、精确的正火（消除内应力）、精细的打磨（消除焊筋凸出和微裂纹，消灭应力集中隐患）、严格的矫直，可以达到和母材相近的强度，甚至在很多时候可以不把它当作焊缝处理，比如说很多地方现场焊的焊缝是需要特别的探伤的，但是厂焊焊缝不用（高铁还是需要的）。

这个是焊接完还处于红热状态的焊缝

然而，厂焊也是有缺点的，缺就缺在它那个“厂”字上，因为是在厂里不在线上，所以需要钢轨米运进来、米运出去，再长我估计也能焊，但是运输不便啊。所以厂焊质量虽好，也是相当于把钢轨加长了5倍而已，不能无限的加长，不然京沪高铁公里全部厂焊，那不是美滋滋？

这个是米长轨运输车，一眼望不到边

再然而，我是搞地铁的，地铁连米的钢轨都只能切成25米进去，讨论厂焊简直就是太监讨论那啥。。。

地铁的钢轨只能切成25米吊进隧道再焊，全是焊缝

每次和高铁交流焊缝的问题，就是这样

关于固定式闪光焊，最后我想说的是设备问题，之前基本是瑞士和乌克兰的设备比较多，现在也慢慢有国产的了，希望今后能看见越来越多的国产设备上线。

现在也慢慢上线了，这是UN

除了厂焊，其他都是现场焊了。分成四种：闪光焊、气压焊、铝热焊、电弧焊。现场的闪光焊，也叫移动式闪光焊，原理和厂焊是一样的，就是把焊机装在车辆上一路走一路焊。

这个叫移动式闪光焊机，也就是焊轨车

刚才在上面说了固定式和移动式的优劣对比，但是不管它缺点再多也还是母材焊接，强度也还是有保证的。而且它可以把所有的钢轨都焊起来，不存在运输难题，解决了厂焊不能解决的“无限长”的问题。

它能解决的最大问题是以“现场”的方式进行“闪光焊”，这个是刚焊完的接头

气压焊就是用火焰将两根钢轨的端部加热到熔化然后顶锻焊接在一起的方法，说白了就是烧化了融在一起。一般正式的名称叫做小型气压焊，这么叫是不是因为还有大型的我不知道。。。

一圈火苗烧着，烧化了就直接怼一起去，就焊上了，简单粗暴

气压焊也是一种非常可靠的焊接方式，由它的原理知道，这也是一种母材焊接，只要焊接过程和热处理环节没有问题，质量是可以保证的。

这个是气压焊的流程，看起来就很复杂，还需要动力泵和水冷

气压焊的缺点就是设备很多、很杂，需要长时间的加热，要把钢轨加热到度以上进行顶锻，更麻烦的是在插入钢轨焊接时需要做好预留量提前拨弯（你们想想一根短钢轨放进去之后焊了一头短了一截的酸爽），但是由于它焊接质量的优良，还是被广泛的使用。

这种搞法我们没有试过，但是它质量好，也许以后可以试试呢

至于铝热焊，之前说过，它本质就是现场炼钢用熔化的钢水把两根钢轨连接起来，是一种非母材焊接。

铝热反映就是铝热焊的理论基础

相比前面说的几种办法，铝热焊由于是非木材焊接，焊缝质量那是比不上的，而且焊缝内的材质也不够均匀，但是通过控制仍然能够达到比较理想的强度。然而铝热焊的作业十分灵活，能够适应小空间、短时间的作业环境，很多时候，选择铝热焊更是一种没有其他办法的选择，比如新线龙口轨的焊接、比如伤损钢轨的恢复等等。。。。

这个图好像之前用过，但是真的是有代表性

最后说一下窄缝电弧焊，实际上就是电焊，这样的焊接方法我国很少见，我也没有见过，做个文抄公。就是把两钢轨端部预留14mm左右间隙然后装好模具，再使用电焊条人工分层焊接的方法，现在好像有机器焊接方法了。

原理简单，符合大家对电焊的印象

我第一次听说这个的时候是不接受的，这反而可能和很多人对钢轨焊接的第一印象相同，但是熟悉这个行当的人很多都是从来没想过的。

这就是我当时的想法

然而，更让我大开眼界的还在后面，就是这种焊接方法因为焊缝窄、深宽比大，没有残余应力且韧度好，质量要优于铝热焊，接近闪光焊和气压焊，甚至能够通过落锤和静弯试验。。。

我觉得以后有机会还是要试试这样的操作

让我们为奋战在钢轨焊接一线的开拓者和研究者致敬。

每次看这个图，我都害怕他焊的时候焊条点到自己。。。的蛋上

下面再说说不同焊接方法形成的焊缝外观的特点，这些特点大多是因为焊后推瘤效果和打磨要求和作业环境的不同造成的。首先是厂焊焊缝，最大的特点就是看不出来。其实也不是看不出来，但是由于作业环境好、要求高，在焊接完成后要进行粗磨和精磨，最后的成品非常精细。

这个是粗磨没有精磨的厂焊焊缝，可以想想完成之后应该是非常精细的

移动式闪光焊瑞然原理和厂焊一样，但是设备和作业环境都不同，所以焊后打磨实在现场，也往往会要求作业效率，而且钢轨底部打磨不到，钢轨下颚打磨一般较差，所以整体质量比厂焊接头差一些。

这个接头已经跑了10年了，看起来状态还是很好

小型气压焊也是一样，但是它的推瘤效果一般都比较好，所以焊后打磨之后的效果一般看起来很好。

这是一个美国试验线的接头，跑了2亿吨

至于铝热焊，由于它的推瘤和打磨只是在轨头部分，所以轨腰、轨底会有比较明显的焊筋残留，非常好认，而且不同工艺的铝热焊接头看起来也不一样。

这个是用施密特焊接方法焊出来的头，这个是模特，一般的没有这么精细

至于电弧焊，它看起来就和普通的电弧焊差不多，层层叠叠堆起来的感觉。

看起来就像是用电焊条焊起来的，外观很漂亮

关于焊缝外观，我最后想说的是，闪光焊和气压焊，在两根钢轨的焊合的位置经常会出现一条细线，其实那是热处理后的脱碳现象，我第一次见的时候大惊小怪，但是探伤又探不出，整死我了。。。一般来说闪光焊一条、铝热焊两条，道理也是很容易明白的吧。

铝热焊的头手头没有，可以想想一下的

前面说了半天正常的，后面再说说折腾我的那些有缺陷的焊缝，焊接是玩火的事情，总是会存在各样不同的缺陷。我们按照目录一个一个说。

首先是未焊合，就是有些地方没焊上，虚着。未焊合是焊接设备状态不良、出现加速烧化速度异常，或顶锻速度过慢等原因出现不正常焊接过程造成的，很容易造成断轨。

1区是没焊好的，焊成这样就等着断了

然后是推凸缺陷，这个一般出现在闪光焊里。在焊后推瘤时，若推瘤刀状态不良或者时机不对，可能会造成推瘤不彻底或者伤到母材，虽后续会打磨但是仍旧有可能会留下应力集中点，最后导致钢轨伤损。

这个是实际存在的伤损，看见中间那个裂纹没

然后是灼伤，可以分成打磨灼伤和电极灼伤。焊后会对接头外观进行打磨，当砂轮机长时间的用力打磨已经完全冷却焊头某个部位表面时，极易形成表层马氏体组织并伴随有微裂纹，马氏体白层的硬度值达到HV，而基体的硬度值仅为HV。在内应力作用下，裂纹疲劳扩展成纵向裂纹。这里要多说一句，在钢轨温度超过度时打磨，表面会发蓝，那个不是灼伤现象。

这个和上面那个缺陷很像，但是原因完全不同

电极灼伤只发生在焊机电极与钢轨接触的导电部位，它是电极与钢轨接触不良或存在残渣，在焊接开始出现“灼伤”或“打火”而产生马氏体、渗铜现象，并会留下明显灼伤痕迹，其危害是钢轨在线路上断裂。

这个是轨面夹钳位置灼伤

这个是轨底放电灼伤，灼伤都不是发生在焊缝上而是焊缝边上

再下来说说灰斑。灰斑属于内部缺陷，它是允许存在的，但是对于大小有限制，灰斑的产生机理目前不是特别清楚，但是和焊接工艺不良有关是肯定的。灰斑可以出现在焊缝断面任何位置，当出现在轨头时，其成分中含有的硅酸盐夹杂物在运营线路中会产生应力集中，并以此为核心发展成纵横向裂纹形成核伤。

这个东西样本不多，但是可能很多接头都有

对于铝热焊来说，除了上面说的那些（电极灼烧除外）缺陷，还有就是钢水泄漏了，但是这个不属于缺陷，应该是焊接失败。

放这个图片是想说明，风险无处不在

除了上面的那些以外，还有夹杂、裂纹、热处理缺陷等等，见过的很少也不太清楚，就不多说了。

这篇文章断断续续写了3天时间，回头一看已经多字、30多张照片，可是还是有很多东西没有说清楚，希望以后自己弄明白了之后回来补充。

本集完。