城市轨道交通工程钢轨焊缝电磁感应正火技术标准

4 12术语和符号 22.1术语 22.2符号 33基本规定 44设备性能及技术指标 54.1一般规定 54.2设备性能 64.3技术指标 65施工准备 85.1一般规定 85.2人员准备 85.3仪器设备准备 95.4正火作业前的准备 5.5环境准备 6电磁感应正火工艺及质量控制 6.1一般规定 6.2电磁感应线圈安装与拆卸 6.3电磁感应正火 6.4焊后热处理检验 7作业安全 7.1一般规定 7.2安全防护措施 7.3安全作业注意事项 8质量检验与验收 8.1一般规定 8.2型式试验 8.3.正火质量检验与验收 附录A中频电磁感应正火及感应加热发生器基本原理 23附录A.1中频电磁感应正火基本原理 附录A.2感应加热发生器基本原理 附录B资料性附录 27表B.1钢轨焊缝电磁感应正火技术工艺卡 表B.2钢轨焊缝电磁感应正火技术操作记录 表B.3钢轨焊缝电磁感应正火技术工作统计表 表B.4钢轨焊缝检验批质量验收记录表 本标准用词说明 引用标准名录 附：条文说明 51GeneralProvisions 12TermsandSymbols 22.1Terms 22.2Symbol 33BasicRequirement 44EquipmentPerformanceandTechnicalIndicators 54.1GeneralRequiremennt 54.2EquipmentPerformance 64.3TechnicalIndicators 65PreliminaryWorkforConstruction 85.1GeneralRequiremennt 85.2PersonnelPreparation 85.3EquipmentPreparation 95.4PreparationBeforeNormalizingOperation 5.5EnvironmentalPreparation 6ElectromagneticInductionNormalizingTechnologyandQualityControl 126.1GeneralRequiremennt 6.2InstallationandDisassemblyofElectromagneticInductionCoil 错误！未定义书签。6.3ElectromagneticInductionNormalizing 错误！未定义书签。6.4Post-weldHeatTreatmentInspection 错误！未定义书签。7WorkSafety 7.1GeneralRequiremennt 7.2SafetyProtectionMeasures 7.3PrecautionsforSafeOperation 168QualityInspectionandAcceptance 8.1GeneralRequiremennt 8.2TypeTests 8.3NormalizationQualityInspectionandAcceptance 21AppendixABasicPrinciplesofNormalizationandInductionHeatingGenerator 23AppendixA.1BasicprincipleofIntermediateElectromagneticInductionNormalization 23AppendixA.2BasicPrinciplesofInductionHeatingGenerator 26AppendixBInformativeAppendix 27TableB.1TechnologyCardofElectromagneticInductionNormalizationforRailWeld 27TableB.2OperationRecordofElectromagneticInductionNormalizationTechnologyforRailWelds 28TableB.3StatisticalTableofElectromagneticInductionNormalizationTechnologyforRailWelds 28TableB.4QualityAcceptanceRecordofRailWeldInspectionLot 30ExplanationofWordinginthisStandard 31ListofQuotedStandards 31Addition：ExplanationofProvisions 3211.0.1为了规范江苏省城市轨道工程中钢轨焊缝电磁感应正火的施工工艺，确保施工安全防护以及质量验收达到标准要求，编制组经过广泛的调查研究，并参考了国家和行业现行的相关标准。同时，结合江苏省工程建设的特点，总结了已建项目在设计、生产和施工方面的经验。在广泛征求行业专家意见的基础上，制定了本标准。1.0.2本标准适用于城市轨道工程中新建、扩建和改建项目的钢轨焊缝电磁感应设备性能和技术指标，以及施工前的准备工作、电磁感应正火工艺、安全防护措施和质量检验要求。此适用范围可以进行相应调整。1.0.3城市轨道交通工程钢轨焊缝电磁感应正火，除应符合本标准外，尚应符合国家现行有关标准的规定。22术语和符号2.1.1钢轨焊缝电磁感应正火技术steelrailweldingseamelectromagneticinductionpreheatingtechnology钢轨焊缝电磁感应正火技术是一种高端先进的技术，利用电磁感应原理对钢轨焊缝进行预热。2.1.2固定闪光焊接（固定式接触焊）statlonaryflash-buttwelding用闪光焊机在基地或者车间焊轨作业线的焊接工位焊接钢轨，焊接电源由电力网经配电变压器供电。2.1.3接触法测温contacttemperaturemeasurement传感器直接接触钢轨表面来测量温度的方法。2.1.4焊接接头weldedjoint用焊接方法连接的钢轨对接接头。焊接接头由焊缝和热影响区构成。2.1.5焊后热处理post-weldheattreatment在焊接完成后对钢轨焊缝或焊接部件进行加热和冷却处理的过程。2.1.6钢轨正火railnormalizing钢轨加热到临界点Ac3或Acm以上的温度，保温一定的时间，然后在空气中冷却的金属热处理工艺。2.1.7中频电磁感应medium-frequencyelectromagneticinduction通过应用中频电流和电磁场在钢轨焊缝中产生的局部加热来实现焊接的方法。2.1.8接头错边misalignmentofweldjoint焊缝时两根钢轨由于没有对正，使焊缝两侧钢轨表面之间出现的平行偏差。2.1.9热电偶测温thermocoupletemperaturemeasurement焊缝时两根钢轨由于没有对正，使焊缝两侧钢轨表面之间出现的平行偏差。2.1.10仿形铜管开合式感应器shape-matchingcoppertubeopen-closeinductor一种利用铜管通过开合来适应物体形状并进行感应加热的设备。2.1.11分时段加热参数time-segmentedheatingparameters在特定的时间段内，根据需求和工艺要求，对加热过程中的温度、时间、功率等参数进行调整和控制。32.2.1温度AC3——碳钢加热时的相变实际温度；Acm——加热时二次渗碳体全部溶入奥氏体的终了温度。℃——温度；2.2.2电磁感应加热基本原理E——电磁感应电势（Ve——感应圈内的工件受到电磁感应电势；f——频率(Hz)；I1——感应线圈产生的交流电流（安I2——感应电流有效值（安N2——工件的等效匝数；P——电磁感应发热功率（WR——工件电阻（欧t——时间（秒ρ——工件电阻率(Ωmμ0——真空磁导率4π×10(H/m)；μ——工件磁导率(H/m)；μr——工件相对磁导率;∅——感应圈内产生的交变磁通（Wb∆——电流透入深度，mm；Ω——角频率(rad/s)；δ——为加热深度，单位为毫米（mm）。43基本规定3.0.1城市轨道交通中，固定式（移动式）闪光焊的焊接接头均采用中频电磁感应（以下简称“电磁感应”）方式加热，中频频率为1kHz~2.5kHz。3.0.2城市轨道交通中，钢轨钢材一般为U75V和U71Mn，此材料适用于本文件。3.0.3钢轨焊缝电磁感应正火作业人员应持有铁路主管部门认可的技术机构颁发的岗位培训合格证书。3.0.4钢轨焊缝感应正火技术人员应根据钢轨的材质、服役条件、焊接工艺规程等因素的基础上，编制钢轨焊缝正火工艺方案。钢轨焊缝正火工艺方案的更改必须经过审批，重要更改（如热处理方法、热处理温度、时间等）应通过验证。3.0.5电磁感应加热设备及其控制应符合GB/T10067.3和GB5959.3的规定。设备应具有温度控制、记录和报警装置。3.0.6在正火作业前，应根据设备操作、维护管理文件检查电磁感应设备的控制系统、电源、冷却系统等，严禁设备带故障工作。3.0.7钢轨焊缝正火后的检验应符合TB/T1632的要求。钢轨焊缝在正火后应经过不少于24h的时效，方可进行矫直和外形精整。焊缝经矫直和外形精整后，方可再对焊缝的质量要求项目进行检验。54设备性能及技术指标4.1一般规定4.1.1电磁感应设备主要由感应加热电源主机、便携变压器箱、快速开合感应器、闭式循环工业冷水机、空冷高频连接电缆、其他附属设备等组成。4.1.2感应加热所使用的测控温仪表、耦合电阻测温等计量器具应定期标定，并在有效期内使用。维修或更换的计量器具，应重新校准。4.1.3感应加热所使用的保温材料应对电磁场无屏蔽作用。保温材料的热阻R值不应小于4.1.4加热电源电气原理图参见图4.1.4-1，中频加热电源系统框图参见图4.1.4-2所示。图4.1.4-1加热电源电气原理图图4.1.4-2加热电源系统框图64.1.5感应加热过程的数据存储设备应具有数据加密功能，数据文件名称宜自动生成且不可更改。4.2设备性能4.2.1电磁感应设备应具有全过程温度自动测量和控制功能，并配备具有冷端温度自动补偿功能的温度自动记录装置；自动记录仪应定期进行检定。4.2.2电磁感应设备的控制精度应在±5℃以内。对计算机温度控制系统，其显示装置应有冷端温度自动补偿装置，且其显示温度应以自动记录仪的显示温度为准进行调整。4.2.3发电机组是正火综合作业车的综合动力源，发电机供电应稳定，不得出现较大的电压、电流波动。发电机额定功率不小于120kW，额定频率不小于50HZ，接线方式采用三相五4.2.4中频发生器的额定输出功率不小于160KW，输出功率可调范围5%～100%，输出频率可调范围1KHz～100KHz，可自动跟踪输出频率，效率不小于95%，功率因数不小于0.85，输入电压380VAC三相，工作环境温度不大于40℃,电源冷却方式采用全空冷。可选恒温、恒流、恒功率、分时段四种加热模式，自动采集加热温度。4.2.5仿形铜管开合式感应器与便携式变压器通过铜管直连，采用手动快速开合，采用云母板做简易定位支撑在钢轨上。4.2.6闭式循环工业冷水机的额定制冷功率不小于32KW，采用水箱满水不大于250KG，输入电源三相380V，50Hz（3P+PE工作环境温度不大于40℃,电源冷却方式采用风冷式。其具有错相、过载、水温、水位保护功能，并与电源实现联动。提供进口水流量监测和保护，可实时读取水流量值。4.2.7电磁感应设备的电气控制须在输入断电情况下进行连接，并注意380V和220V电源线路须连接到所标注的电源端。4.3技术指标4.3.1电磁感应正火设备行车速度不大于15km/h。4.3.2仿形铜管开合式感应器工作距离：轨顶不应大于30mm，轨腰不应大于30mm，轨底角不应大于50mm，轨底不应大于30mm，如图4.3.2所示。7钢轨加热器图4.3.2开合式加热器与钢轨距离示意图（单位：mm）4.3.3测温方式：四点耦合电阻测温，分布于轨顶、两侧轨腰、轨底，安装方式：导线粘合式，如图4.3.3所示。耦合电阻测温误差最大15℃。实际作业时按线圈距离参数，单点测定轨顶温度即可。钢轨加热器耦合电阻测温片图4.3.3耦合电阻测温片安装位置示意图4.3.4正火加热的起始温度应低于500℃（轨头表面轨头加热温度宜采用900℃±20℃,轨底脚加热温度宜采用800℃~850℃,升温速率宜不大于150℃/min，正火区域钢轨温差控制在50℃以内。加热时间不小于6min，热传导保温时间不小于200s，钢轨焊缝喷风冷却结束温度应不高于500℃,喷风时间不大于200s。4.3.5焊缝热处理作业时间宜在8min～10min之间，正火区域宽度不大于6cm。4.3.6接头显微组织应为珠光体组织，允许出现少量铁素体，不得出现马氏体组织。4.3.7外形精整机平直度检验应使用精磨机或仿形打磨机具对焊接接头的轨面及轨头侧面工作边进行外形精整，外形精整后轨头应保持与母材一致的轮廓形状。85施工准备5.1一般规定5.1.1钢轨焊缝电磁感应正火人员应符合现行国际标准《职业健康和安全管理体系》ISO45002的相关规定。5.1.2钢轨焊缝电磁感应正火设备应符合现行国际标准《机械安全—机器电气设备》IEC60204相关规定。5.1.3钢轨焊缝电磁感应正火设备的应符合现行国际标准《设施管理—管理系统》ISO41001的相关规定。5.1.4钢轨焊缝电磁感应正火设备的应符合现行国际标准《焊接—与焊接和相关工艺相关的热处理的质量要求》ISO17663的相关规定。5.1.5钢轨焊缝热处理工艺应符合《钢轨焊接》TB/T1632的规定进行评定，并包括焊缝热处理工艺的评定值。5.1.6应根据钢轨材质、规格、施工条件和焊缝工艺评定报告以及首件焊缝热处理实施的结果，编制钢轨焊缝热处理作业指导书或工艺卡。5.1.7钢轨焊缝电磁感应正火设备的应符合现行国家标准《轨道交通—设备环境条件》GB/T32347的相关规定。5.2人员准备5.2.1钢轨焊缝电磁感应正火人员包括焊缝电磁感应正火操作人员和焊缝电磁感应正火技术人员，钢轨焊缝电磁感应正火人员应经过专门的培训，取得合格证书后，方可从事焊缝电磁感应正火的工作。5.2.2焊缝电磁感应正火操作人员准备应符合以下规定：a）准备工作：操作人员应根据焊缝工艺要求，准备好所需的电磁感应正火设备、工具和材料等；应确保设备完好，并提前进行设备的检查和测试，以确保其正常运行和安全使用。b）检查准备：在进行焊缝之前，操作人员应对待焊钢轨进行彻底的清洁和检查；移除表面的污物和氧化物，并检查焊缝的几何尺寸、质量要求等是否符合规定标准；必要时，操作人员应进行表面处理和焊前热处理等操作。c）操作准备：操作人员应熟悉相关的安全规定和操作程序，准备好个人防护装备，注意火源控制、紧急停机等安全要求；在发现异常情况或安全隐患时，及时采取措施进行处理和报告。95.2.3焊缝电磁感应正火技术人员准备应符合以下规定：a）工艺准备：技术人员应根据焊缝要求和钢轨的特性，设计合理的电磁感应正火焊缝工艺和参数；应根据焊缝原理、钢轨材料特性、焊缝质量要求等，以确定最优的焊缝工艺路线。b）成套设备选型：应根据焊缝工艺要求，评估设备的功率、频率、加热效果等参数，选择符合需求的设备，并参与设备的验收和调试工作。c）控制准备：技术人员应制定焊缝质量控制方案和检测方法，监督焊缝过程中的质量控制工作；应进行焊缝质量评价、缺陷分析和改进措施的制定，确保焊缝质量符合相关标准和规范。d）应急准备：技术人员应具备及时处理焊缝过程中遇到的技术问题和突发情况的能力，采取相应的技术措施进行解决，保证焊缝工作的持续进行。e）记录准备：应准备焊缝过程记录的各种表格，对焊缝热处理过程进行资料的记录、收集和汇总。5.3.1对于钢轨焊缝电磁感应正火设备，应符合第4章的相关规定，并准备以下设备：1电磁感应加热设备：包括感应线圈、电源、温度控制器等。1）感应线圈：选用适当尺寸和形状的感应线圈，确保能够覆盖焊缝区域。感应线圈应具有良好的导热性能和耐高温性能。2）电源：选择与感应线圈匹配的电源，确保稳定的供电和满足加热要求。电源应具备过载保护和温度保护等安全功能。3）温度控制器：配备精度高、稳定性好的温度控制器，用于监测和控制焊缝区域的温度。2热电偶测温设备：包括热电偶、接线端子、测温仪表等。1）热电偶：选择适合焊缝温度范围的热电偶，如K型热电偶、S型热电偶等。热电偶应具备高温耐热、抗氧化和高精度的特性。2）接线端子：确保热电偶可靠地连接到仪表设备，并具备良好的导电性能。3）仪表设备：选择高精度、稳定性好的温度测量仪表，能够准确读取和记录热电偶的温度值。3钢轨正火后的修正和检验设备：包括钢轨矫直机、加热设备、超声波探伤设备等1）钢轨矫直机：用于对钢轨进行矫正，纠正可能产生的偏曲或扭曲。2）加热设备：如火焰喷枪或电热板，用于对局部区域加热，使钢轨更容易调整和修正。3）超声波探伤设备：用于检测钢轨内部的缺陷，如裂纹、夹杂物等。4）磁粉探伤设备：用于检测钢轨表面的缺陷，如裂纹、疲劳等。5）焊接设备：在修正过程中，如果需要进行焊接修复，需要配备适当的焊接设备。6）测量工具：如卷尺、游标卡尺、角度尺等，用于测量钢轨的尺寸、几何参数和偏差。7）校准工具：用于校准测量设备，确保准确度和可靠性。8）安全设备：如防护手套、护目镜、耳塞等，用于保护操作人员的安全和身体健康。5.3.2确定所需的钢轨焊缝电磁感应正火设备型号和规格，确保其功率、频率和加热效果符合要求；确保设备状态良好，正常运行。5.3.3准备适用于钢轨焊缝的工具和附件，如工作平台、夹具，用于支撑和定位钢轨；提供清洁剂，用于清洁钢轨表面污垢和氧化物。5.3.4确保设备和操作区域的电源、地面连接、干净度等环境符合要求；应考虑钢轨的过热问题，准备适当的冷却系统进行钢轨冷却和温度控制。5.4.1应根据具体情况制定详细的施工计划和程序，包括作业顺序、任务分工、操作流程、工艺参数等，在施工过程中，应按照相关标准和规程进行操作，并确保所有操作符合安全和质量要求。5.4.2应根据实际需求和设备可用性选择温度测试装置，包括热电偶测温、接触温度计、温度感应贴片等，对于电磁感应加热，宜使用热电偶接触法进行测温。5.4.3宜选择合适型号和规格的热电偶，根据需求确定接线方式（例如，使用补偿导线检查热电偶的接头和连接器是否完好无损。5.4.4焊缝正火前应确保热电偶接触表面良好，无氧化层或污染物；对于特殊应用，可能需要使用夹具或保护套管来固定和保护热电偶。5.4.5在安装热电偶时，应考虑到温度测量的准确性、可靠性和代表性；确定适当的安装位置和数量，以确保温度测量结果能够准确反映焊接热处理过程，并保证控温的有效性；另外，热电偶的引出方向应与感应线圈相垂直，以避免互相干扰和影响测温结果。5.4.6正火作业前的检查项目应包括以下内容：1加热及测温设备、器具及接线。2加热装置的布置、温度控制分区。3加热范围符合标准及规范要求，保温层的宽度、厚度合适。4温度测点的安装方式、位置和数量。5设定的加热温度、恒温时间，升温速度、降温速度等。6循环水冷却、风冷系统工作正常。5.4.7焊缝正火前宜将钢轨抬离道床面不小于150mm，保持纵向水平，确保焊缝正火过程不出现应力集中。5.5.1在进行钢轨焊缝电磁感应正火之前，应参考相关的工程规范、标准和操作指南，以确保环境准备符合要求，以获得稳定、安全和高效的正火效果。5.5.2清洁表面：在进行焊缝正火之前，需要确保焊缝区域的表面干净，无杂质和污染物。使用合适的清洁方法，如刷洗、喷砂等，将焊接区域表面彻底清洁。5.5.3遮盖与保护：在焊缝区域附近，应使用耐热材料或保护屏障覆盖周围的部分，以防止热辐射对周围设备和结构造成危害。5.5.4安全检查：在进行焊缝正火之前，需要进行安全检查，确保焊缝区域没有可燃物、易燃气体等危险物质。5.4.5气温低于0℃不宜进行工地焊后热处理；刮风、下雨天气焊后热处理时，应采取防风、防雨措施。6电磁感应正火工艺及质量控制6.1.1电磁感应正火作业组织流程包括：——钢轨的抬高与固定；——安装测温热电偶；——初始温度校核；——包裹隔热毯；——安装感应线圈；——线圈工作距离校核；——连接中频发生器；——连接冷却水箱；——将钢轨冷却至室温；——焊后热处理检查；——对不合格钢轨重新正火。6.1.2焊后感应正火工艺参数包括正火加热温度、加热温度速率、冷却方式、冷却速率和正火加热宽度等，用于正火的钢轨及设备应符合本标准3.0.1和3.0.2节的规定。6.1.3焊后感应正火质量控制包括平直度检验、显微组织检验、轨顶硬度检验和晶粒度检验等，相关检验应符合《钢轨焊接第1部分：通用技术条件》TB∕T1632.1的规定。6.1.4按设定加热模式和工艺参数控制正火效果，不得无故更改加热电源加热模式和参数。6.1.5调整热处理工艺参数或更火热处理设备后，需要重新对焊接接头试件进行硬度、宏观、显微组织和晶粒度等检验后方可投入使用。6.1.6钢轨正火完成后应检查热处理的接头，根据钢轨焊接标记编号，填写焊后热处理记录表。6.1.7热处理不合格的钢轨可进行重新正火，但不应超过两次。出现淬火裂纹的钢轨不应重新热处理。重新正火的起始温度无需等到500℃以下。6.2.7为保护钢轨，测温片不得直接点焊在钢轨上，应采取加工铜片连接耦合电阻线贴于轨面的形式，通过铜片二次传导测温。6.2.2耦合电阻安装后，需测量初始温度，用红外测温仪进行校核，避免出现安装不密贴导致较大的测温误差，影响正火质量。6.2.3确保隔热毯完好无损，隔热毯宜包裹三层，包裹钢轨长度不小于16cm，对称于钢轨焊缝布置。6.2.4感应线圈安装后对其位置进行校核，避免正火区域偏离轨缝。6.2.5线圈安装后检查确认各部位工作距离，避免过大温差。感应线圈距离轨顶不应大于30mm，距离轨腰不应大于30mm，距离轨底角不应大于50mm，距离轨底不应大于30mm，线圈距离钢轨极限距离与操作要求距离如表6.2.5所示。表6.2.5实际工作距离要求（单位：mm）钢轨位置实际工作距离要求轨顶30轨腰30轨底角50轨底306.2.6焊后热处理与焊接至少应隔一个工位，焊头粗打磨工位宜布置在热处理工位前。6.2.7钢轨接头加热至奥氏体化后，接头采用自然冷却，允许吹风辅助冷却。特殊情况（如夏季高温温度降至300℃以下，可以淋水降温。6.2.8感应线圈与中频发生器连接，感应线圈接水口与循环水箱水管连接，将供电设备与中频发生器设备、循环水设备连接，检查供电电路、感应线圈线路、循环水线路、测温线路是否连接牢固，支架有无松动，限位是否紧固。6.2.9感应线圈供电停止后，快速卸除连接铜块螺丝，打开并起升移走线圈、拆除隔热毯和耦合电阻，检查轨顶及轨头焊缝两侧各0.5m范围内的钢轨接头的平直度，符合要求后在自然环境中冷却或者验证后的风冷。6.2.10记录正火开始时间、钢轨焊接接头编号，初始温度，每隔2min记录各点温度，实时测温达到控制温度后，系统自动进入热传导保温阶段，保温持续时间不少于200s，再次记录各点温度和时间。6.3.1正火加热宽度正火加热宽度的选择原则是完全覆盖住焊接热影响区，一般焊接热影响区宽度宜为40mm。6.3.2正火加热温度正火加热的起始温度应低于500℃（轨头表面晶粒在加热过程中存在低温缓慢长大区和高温快速长大区，高温快速长大区的晶粒长大速率为低温缓慢长大区的7.5倍，为了避免生成粗大晶粒，正火加热温度要求不高于950℃。6.3.3为了完成奥氏体转变，对于U75V热轧钢轨，温度最低的轨底侧部位加热温度应大于774℃,按照实际经验，轨顶终了温度可以达到910℃~920℃。6.3.4加热速度对于电感应加热正火，频率为1kHz~2kHz的中频电源，计算得到涡流透入深度约为10~15mm。按照实际经验，采用1kHz的中频电源时，冷态焊头加热时间应大于180s，热态焊头应大于120s。6.3.5正火冷却方式喷风位置宜对轨顶、轨腰两侧和轨底进行全断面喷风冷却，喷风压力不大于0.3MPa，喷风停止温度不大于580℃,喷风时间应大于180s。6.3.6正火冷却速度对正火接头轨顶进行喷风冷却，考虑到珠光体转变温度以及软化区硬度不低于0.9HP的要求，对于U75V热轧钢轨，冷却速度应为2℃/s~3℃/s；对于U71Mn热轧钢轨，冷却速度应为0.5℃/s~1.0℃/s，焊后喷风冷却应冷至580℃以下。6.4.1焊接接头及其附近钢轨表面不应有裂纹、明显压痕、划伤、碰伤、电极灼伤、打磨灼伤等损伤。对钢轨母材的打磨深度宜小于0.5mm。6.4.2平直度检验平直度检验按照《钢轨焊接第1部分：通用技术条件》TB/T1632.1规定的方法进行。焊接接头平直度的测量位置分别在：轨顶面纵向中心线、轨头侧面工作边上距轨顶面16mm处的纵向线；测量应以焊接中心线两侧各500mm位置的钢轨表面作为基准点，测量长度1m，焊缝居中。6.4.3显微组织检验显微组织检验应符合《金属显微组织检验方法》GB/T13298规定的方法进行。纵断面热影响区形貌：将接头沿钢轨长度方向剖开，用角磨机打磨光滑后用5%的硝酸酒精进行腐蚀。焊缝及热影响区组织：采用蔡司光学显微镜观察焊缝及热影响区微观组织，试样经砂纸粗磨后使用抛光机抛光至镜像，用4％的硝酸酒精腐蚀之后进行观察，对于接头轨顶组织的观察，均从轨顶面以下1mm处取样。6.4.4显微组织钢轨接头显微组织应为珠光体组织，允许出现少量铁素体，不得出现马氏体组织。6.4.5轨顶硬度检验按照《钢轨焊接第2部分：闪光焊接》TB/T1632.2硬度试验标准要求，对轨顶面加工除去1mm后，进行布氏硬度试验，试验条件HBW10/3000，轨顶面测试点如图6.4.5所示，两条测试线对称分布，相邻测试点相距15mm。图6.4.5TB/T1632-2014轨顶面硬度测试6.4.6轨顶硬度测试测试数据计算得到接头硬度平均值（HJ）和母材平均值（HP硬度值小于0.9HP的点称为软化点，软化点的硬度平均值记为HJ1。轨顶硬度应满足1.10HP≥HJ≥0.95HP，HJ1≥0.8HP，且软化区宽度w≤20mm。6.4.7晶粒度检验晶粒度检验按《金属平均晶粒度测定方法》GB/T6394规定的方法进行，也可以根据显微组织中的铁素体网评级。6.4.8晶粒度要求轨头和轨脚边缘晶粒度要求不低于8级，轨底三角区不低于6级。7作业安全7.1.1钢轨焊缝电磁感应正火作业应遵循作业人员、个人防护、设备安全、工作区域安全、应急预案、操作规程、培训与考核以及监控与检查等方面的相关要求。7.1.2作业人员应持有相关焊接证书、操作许可证等，进行焊接技能、应急响应等方面的知识培训。7.1.3作业前正确佩戴并妥善使用安全帽、防护眼镜、焊接手套等个人防护装备，严禁作业人员携带心脏起搏器靠近电磁感应设备；进行必要的电气检查，确保设备与电源分离以避免电击或火灾等风险。7.1.4制定设备的定期检查与维护计划，避免设备使用前潜在的故障或问题影响安全；编制明确的设备操作规程，确保操作人员能够正确操作设备启动和关闭顺序、仪表使用等。7.1.5配备应急停机按钮、防护罩等必要的设备安全设施，操作人员与设备之间应保持安全距离，防止意外接触或伤害发生。7.1.6明确标识现场危险区域、安全出口等，指导相关人员识别和遵守；保持工作区域干净整洁，避免杂物或垃圾对工作产生影响；提供良好的通风系统，排除有害气体、烟尘等；制定火灾灭火和应急预案，配备合适的灭火器材，制定工作区域的紧急疏散计划。7.1.7编制明确的设备启动顺序、操作步骤、监控参数等操作程序；规定对操作结果的检验和验证要求；记录每次操作的日期、时间、操作人员等关键信息。7.1.8制定对作业人员的初次和定期安全培训计划，提供设备操作指导、安全手册和培训材料，进行模拟训练和实地实操。7.1.9及时记录和报告有关人身伤害、设备损坏或环境污染等安全事件；建立事故分析方法，分析和评估事故原因并采取措施进行预防；根据事故分析结果，修订标准和规程，加强培训和安全宣传。7.1.10建立关于安全培训记录、作业安全检查与评估报告、事故记录及其分析报告的归档系统，确保归档记录的可靠性和保存性；根据相关法律法规的要求，保持归档记录的合规性和持续更新。7.2.1焊后热处理作业范围区间应封闭，避免转动部件外漏，工作过程中使人体无法接近危险部分，防止对作业人员的伤害。7.2.2采用红外线测温仪式，应避免激光直接或间接射入人眼。7.2.3钢轨热处理、打磨冷却、探伤等工序温度测量必须使用钢轨测温仪检测，不得用手触摸检测。7.2.4开始热处理前应先供足循环水，确认感应加热器已被冷却水冷却，水温高于40℃时及时更换循环水。7.2.5吊挂起升系统，点动起升前确认牢固，观察吊挂物有无变形、干涉等情况，正常后方可起升作业，避免脱钩扭伤设备；因操作空间有限，操作指挥人员必须岗前培训，合格后方可上岗，确保人员安全。7.2.6正火设备行车速度控制在15km/h以内，停稳后安装防溜铁鞋进行二次固定。7.2.7发电机、水箱、加热电源按设备操作说明书专人操作，安装接地线，电路、循环水路连接完毕后，须检查无误方可进行下一步作业。7.2.8先启动循环水给线圈降温，再启动加热，避免线圈热熔，断电时先断开加热电源，再断开水箱连接。7.2.9采用感应加热应符合相关的安全防护要求。7.3.1严格按照作业计划执行，不得擅自更改。7.3.2操作时，应注意安全，随时保持警觉。7.3.3严格遵守规程，不得违反安全标准和操作规范。7.3.4对于出现问题，应及时报告上级领导和相关人员。7.3.5禁止在作业过程中吸烟、喝酒、闲聊等不安全行为。7.3.6严格遵守作业时间规定，不得超时作业。7.3.7严格遵守作业人员配备规定，不得擅自增减作业人员。7.3.8严格遵守作业环境要求，不得在不符合要求的环境下进行作业。7.3.9严格遵守安全设备使用规程，不得擅自更改安全设备的使用方法。8质量检验与验收8.1.1常见的设备进场工作的质量检验与验收内容，具体的内容和要求可能会根据不同的设备类型、行业标准和项目需求而有所不同。在进行质量检验与验收时，需要严格按照相关合同、技术规范和验收标准进行操作，确保设备的质量和可靠性符合要求。8.1.2材料进场验收项目及要求应包括下列内容：1核对钢轨的型号、规格、批次、生产厂家等信息是否符合要求。2检查材料标识和清单是否与实际送货一致，并包括必要的信息。3检查材料外观是否完好无损，无锈蚀、变形、划痕、损伤等。4对钢轨进行化学成分分析，检测其含碳量、含硫量、含磷量等是否符合标准要求。5进行拉伸试验、冲击试验等机械性能测试，确保钢轨的强度、韧性等性能满足要求。6检验钢轨的长度、高度、宽度、轮廓形状等尺寸参数是否符合标准规定。7使用超声波探伤技术，检查钢轨内部是否存在裂纹和夹杂物等缺陷。8依据供应商提供的材料证书，核对材料的生产批次、化学成分、机械性能等信息。8.1.3设备进场验收项目及要求应包括下列内容：1检查设备外观是否完好无损、无变形、无明显瑕疵。2验证设备的部件、组件和附件是否完整、无遗漏或缺损。3核对设备上的标识、标牌、铭牌等信息是否准确、清晰可读。4核对设备的规格和型号是否与采购合同或要求文件一致。5验证设备所使用的材料、配件和耗材是否符合规范和质量要求。6检查设备的运输和包装是否符合要求，是否有损坏或破损。7检查设备是否提供了准确、完整的操作手册、技术文件和相关文档。8核对设备上的安全设施和警示标识是否齐全、明确、符合规范。9使用电气测试仪器对设备的电气性能进行测试，确保符合安全和技术规范。10对设备的各项功能进行测试，确保设备能够正常运行和完成预期任务。11如果设备需要校准或验证，进行相应的校准和验证，确保设备准确可靠。12核对设备的保养记录和保修期限是否符合要求，以确保后续维护和保修的可行性。13提供设备操作及维护人员的培训，确保人员熟悉设备操作并具备相应技能。8.1.4型式试验报告验收应包括下列内容：1试验报告完整性验收：确保型式试验报告包含所有必要的信息，如设备型号、参数、试验过程、测试结果和评估等。2测试准则和标准验收：验证型式试验是否符合相关的测试准则和标准，如国家标准、行业标准或技术规范。3数据分析和结果评估：对型式试验报告中的测试数据进行分析和评估，判断设备的性能和功能是否满足设计要求。4安全性和可靠性验收：评估设备的安全性和可靠性，包括分析设备的结构强度、电气安全、防护措施等方面。5设备标志和鉴定验收：验证设备上的标志和鉴定是否清晰、准确，包括设备型号、生产商标识、安全警示标识等。6文件和文档审核：审查型式试验报告、相关测试记录、设备说明书等文件和文档，确保其准确、完整、合规。7验收结果和决策：综合评估型式试验报告的验收结果，根据结果作出是否接受设备的决策，如需重新试验或进行改进等。8.2.1型式试验的目的是验证钢轨焊缝电磁感应正火技术的可行性和质量合格性，确保焊接工艺和焊缝质量符合要求。在进行型式试验时，需要严格按照相关要求进行操作和记录，并对试验结果进行分析和评估。8.2.2试验目的：验证钢轨焊缝电磁感应正火工艺的可行性和稳定性，确认焊缝区域的组织、硬度、晶粒度等质量指标是否符合要求。8.2.3准备工作应包括下列内容：1确定参与试验的钢轨焊缝样品，包括焊缝位置、长度、焊缝类型等详细信息。2获得焊接材料的批次证书，核对材料的化学成分和机械性能等数据。3准备试验设备，包括加热设备、冷却设备、显微镜、硬度试验仪等。4制定试验计划，明确试验过程和所需参数；检查试验装置和设备的正常运行状态，进行必要的校准和调整。8.2.4试验过程应包括下列内容：1根据试验计划，将焊缝样品放置在加热设备中，并设置适当的加热温度和保持时间。2在加热过程中，记录并监测焊缝区域的温度变化，确保加热温度达到要求并保持恒3加热完成后，立即进行喷风冷却，调整喷风冷却的位置、压力和时间，以实现规定的冷却速度。4冷却完成后，对焊缝样品进行显微组织观察，评估组织类型和晶粒度等指标的质量。5使用硬度试验仪对焊缝区域进行硬度测试，记录平均硬度值和软化点硬度值。测量并记录试样的冷却速度，通过温度变化曲线计算得出冷却速度数据。8.2.5试验结果分析应包括下列内容：1对焊缝样品的显微组织、硬度、冷却速度等数据进行分析和解读。2比较试验结果与规定要求的标准值进行对比，评估焊缝正火工艺的合格性。3根据试验结果给出针对性的结论和建议，如针对异常组织、过高/过低硬度等问题提出优化措施。8.2.6报告编制应包括下列内容：1编写型式试验报告，包括试验目的、方法、结果、结论等内容。2描述试验过程中所使用的设备、试样信息、检测结果和分析等详细信息。3根据试验结果评定焊缝正火工艺的合格性，并提供针对性的优化建议。8.2.7验收和审查应包括下列内容：1将试验报告提交给相关部门或质量管理机构进行验收和审查。2根据验收标准和判定方法，确定试验结果是否合格，是否满足规范和要求。3完成型式试验后，可以生成型式报告，其中包含了试验的结果、评估和结论。然后，该型式报告需要经过合适的部门或机构进行评审和验收。4验收型式报告的目的是确认型式试验的完整性和可靠性，并确保所验证的产品符合相关标准、规范和要求。验收过程可以由质量管理部门、外部认证机构或相关的监管机构进行。8.2.8试验目的：本试验旨在对钢轨焊缝电磁感应正火技术进行型式试验，验证其功能性能、加热效果、焊缝质量和安全性能等。8.2.9试验方法应包括下列内容：1检验正火设备的各项功能是否正常，如电源供应、控制系统、报警功能等。2验证正火设备的温度控制性能，检测设备是否能够按照要求进行有效的温度控制。3测试设备的加热效果，检查设备能否实现预定的焊接温度并保持一定的持续时间。4对正火焊接产生的焊缝进行质量评估，包括焊接缺陷、表面质量等方面的检查。5评估正火设备的安全性能，包括正常操作时的安全防护措施、紧急停机功能等。6记录型式试验的数据，并进行数据分析和结果评估，形成详细的试验报告。7对设备操作人员进行操作和维护培训，确保其熟悉设备的操作和维护。8.2.10试验结果应包括下列内容：1经过功能性测试，正火设备的各项功能正常工作，电源供应稳定，控制系统准确可靠，报警功能正常响应。2试验结果表明，正火设备的温度控制精度在设定范围内，温度响应能力良好。3根据加热效果测试，正火设备能够按照预定的焊接温度进行有效加热，并保持稳定的加热时间。4对焊接产生的焊缝进行检查，未发现明显的焊接缺陷，焊接表面质量符合要求。5正火设备配备了完善的安全防护措施，紧急停机功能响应迅速、可靠。8.2.11根据对《钢轨焊缝电磁感应正火技术》进行的型式试验，确认设备的功能性能、加热效果、焊缝质量和安全性能均符合设计要求和相关标准。试验报告中的数据分析和评估结果表明设备在质量检验与验收中通过了测试，并可获得合格认可。建议根据检验报告，对设备进行进一步生产或使用。8.3.1在进行正火质量检验与验收时，应参照相关标准和规范，并记录和整理检验与验收结果。正火质量检验与验收内容应包括下列内容：1记录正火过程中的温度变化曲线，包括时间和温度数据。2评估正火过程中钢轨表面的温度均匀性，确保整个焊缝区域达到相同的正火温度。3评估正火所需时间是否符合要求，确认钢轨完全达到所需正火温度并保持一定时间。4评估正火过程中温度控制的精度，检查是否能够准确控制温度在要求的范围内。5根据具体要求，对正火过程中的其他相关参数进行评估，例如温度升降速度、加热功率等。6对正火后的钢轨焊缝进行外观检查，包括焊缝形状、表面缺陷、气孔、裂纹等。7对正火后的焊缝进行性能检测，如强度、韧性、硬度等。8对正火后的钢轨焊缝进行物理性质的评估，如晶粒度、晶界特征等。9对正火工艺现场进行检查，包括设备的运行情况、温度控制系统的稳定性等。10对正火后的焊缝进行全面评估，确认正火效果是否符合技术要求。11对正火后的钢轨焊缝进行性能测试，如超声波检测、磁粉探伤等，以评估焊缝的质量和可靠性。12审查正火质量检验报告、参数记录和相关文档，以确保符合验收标准和规范。8.3.2超声波探伤应包括下列内容：1确定探伤目标，焊缝区域，包括位置、长度等信息；获取焊接材料的批次证书，核对化学成分和机械性能数据；准备超声波探伤设备和相关探头。2根据焊缝类型和预期缺陷尺寸选择合适的频率；调整增益以获得良好的信号强度；设置信号强度的阈值，用于识别缺陷；选择适当的扫查方式，如直线扫查、扇形扫查等。3在焊缝表面涂抹适当的超声波传导介质，以提高超声波信号的传导效果。4将探头与焊缝表面贴合，保持稳定的接触；调整探头位置和角度，以使探头与焊缝垂直并最大限度地覆盖焊缝区域。5移动探头，沿着焊缝进行扫描检测，注意保持匀速且连续的扫描；通过监视超声波信号和回波图像，检测焊缝内部的缺陷。6根据超声波信号的反射和传播特征，判断焊缝内部的缺陷类型（如裂纹、夹杂物）及其尺寸、深度等；通过对比基准信号或参考信号，进行缺陷评定，确定缺陷的合格性。7根据超声波探伤结果给出针对性的结论和建议，如修复、返工等措施；根据焊缝质量和缺陷情况，评估焊缝的可接受性，并提供相应的改进建议。附录A.1中频电磁感应正火基本原理A.1.1感应加热原理是通过仿形感应线圈，发生器为感应线圈产生交变的电流，从而线圈产生交变的磁场，再利用交变磁场在工件上产生涡流达到加热的效果。通过改进电磁感应系统设计，能同时进行双股钢轨同时感应正火。改进循环水冷却系统，实现恒水温持续不间断感应正火。改进感应线圈开合结构，实现感应线圈快速拆装。参见图A.1.1-1所示。图A.1.1-1感应加热原理图A.1.2说明：紫色圆环代表线圈，红色圆环为工件（例如钢管、铁轨等在线圈中施加交变电流后，可在工件上产生感应电流，进而使工件发热。在工程应用时，为了提高加热效率，有如下几个基本要素：1需要较高的频率，常为数千赫兹以上2需要很大的线圈电流，常为数百安培至数千安培3加热功率和温度需要按照一定的热处理工艺进行控制4线圈需要根据工件的形状、不同的工艺设计形状和圈数感应加热的原理：当交变电流通入感应圈时，感应圈内就会产生交变磁通Φ,使感应圈内的工件受到电磁感应电势e，设工件的等效匝数为N2，则感应电势：e=-N2（A.1.2-1）e=N2=N2ΦMωcosωt（A.1.2-2）工程上常用有效值简化计算：①=2πf代入（f为频率且正弦波的峰值为有效值的1.414倍，则有效值为：=4.44fN2（A.1.2-3）感应电势E在工件中产生感应电流I2使工件内部开始加热，其焦耳热为：Q=0.24IRt（单位卡A.1.2-4）焦耳热公式是：Q=IRt（1焦耳＝0.24卡）式中：I2感应电流有效值（安R——工件电阻（欧感应加热（加热工件表面）与燃气加热，电阻炉加热等其它的加热方式不同，它把电能直接作用于工件上，使工件发热。而其它的加热方式是通过热传导、热辐射等间接的方式使工件发热。因此感应加热的效率更高，能量密度大，可控性好。感应电势和发热功率不仅与频率和磁场强弱有关，而且与工件的截面大小、截面形状等有关，还与工件本身的导电、导磁特性等有关。金属中产生的加热功率为：（A.1.2-5）其中：R为工件的等效电阻。由于工件的等效电阻R不仅与工件材质的电导率成反比，还与工件的截面大小、截面形状等有关，在交变电流下，还与导磁特性有关，在高温下，还与电阻温度系数、磁导率与温度的关系有关。由此可见，感应发热功率与很多因素有关，它们主要有：2线圈圈数和宽度3施加在线圈上的电流大小4工件截面积和形状5工件材质的电磁特性及温度系数特性在感应加热设备中存在着三个效应——集肤效应、近邻效应和圆环效应。集肤效应：当交变电流通过导体时，沿导体截面上的电流分布是不均匀的，最大电流密度出现在导体的表面层，这种电流集聚的现象称为集肤效应。近邻效应——当两根通有交流电的导体靠得很近时，在互相影响下，两导体中的电流要重新分布。当两根导体流的电流是反方向时，最大电流密度出现在导体内侧；当两根导体流的电流是同方向时，最大电流密度出现在导体外侧，这种现象称为近邻效应。圆环效应：若将交流电通过圆环形线圈时，最大电流密度出现在线圈导体的内侧，这种现象称为圆环效应。感应加热电源就是综合利用这三种效应的设备。在感应线圈中置以金属工件，感应线圈两端加上交流电压，产生交流电流I1，在工件中产生感应电流I2，此两电流方向相反，情况与两根平行母线流过方向相反的电流相似。当电流I1和感应电流I2相互靠拢时，线圈和工件表现出邻近效应，结果，电流I1集聚在线圈的内侧表面，电流I2聚集在工件的外表面。这时线圈本身表现为圆环效应，而工件本身表现为集肤效应。交变磁场在导体中感应出的电流亦称为涡流。工件中产生的涡流由于集肤效应，沿横截面由表面至中心按指数规律衰减，工程上规定，当涡流强度从表面向内层降低到其数值等于最大涡流强度的1/e，该处到表面的距离△称为电流透入深度。由于涡流所产生的热量与涡流的平方成正比，因此由表面至芯部热量下降速度要比涡流下降速度快的多，可以认为热量大部分集中在厚度为△的薄层中。透入深度△由下式确定：（A.1.2-6）式中:ρ—工件电阻率(Ωmμ。—真空磁导率4π×10(H/m)；μ—工件磁导率(H/m)；μr—工件相对磁导率；ω—角频率(rad/s)；f—频率(Hz)。将μ。和π的数值代入，即可得公式:从上式可以看出，当材料电阻率、相对磁导率给定后，透入深度△仅与频率f平方根成反比，此工件的加热深度可以方便地通过调节频率来加以控制。频率越高，工件的加热深度就越浅。对于一般碳钢，有如下经验公式：δ=500/√f(800°C)。式中：f为频率，单位为Hz；δ为加热深度，单位为毫米（mm）。对于导磁钢，应该考虑其居里温度点问题：即在居里温度点以下，工件材质表现为导磁（磁导率为数百至数千当温度上升至居里点以上时（一般为710℃-760℃),工件材质的磁导率变为1。结合钢材的电导率和温度系数，这也是上述经验公式的由来。附录A.2感应加热发生器基本原理A.2.1感应加热发生器基本原理：感应加热电源主要由逆变器、谐振单元、变压器和感应器组成。其中逆变器是一个交－直－交的变流器，将工频交流电能变换成为几千至几百千赫兹的中频或高频电能。谐振单元和变压器一端连接逆变器，另一端连接感应器，将高压变成隔离的低压并进行阻抗匹配。加热时，感应器中流过强大的高频电流，在导体内产生感应电流，因此导体迅速被加热。感应加热电源的谐振频率根据被加热对象和工艺的不同而不同，一般从一千至几十千赫兹最为常用，谐振频率在10KHz以下的称为中频感应加热电源，10KHz以上的称为高频感应加热电源。参见图A.2.1所示。图A.2.1中频感应加热电源主回路原理图附录B资料性附录钢轨焊缝电磁感应正火技术工艺卡、钢轨焊缝电磁感应正火技术操作记录、钢轨焊缝电磁感应正火技术工作统计表、钢轨焊接检验批质量验收记录表见表B.1～表B.4。表B.1钢轨焊缝电磁感应正火技术工艺卡工程名称里程材质规格左股右股焊后热处理加热方式电磁感应升温速率降温速率加热宽度运行速度mmVA功率kW正火温度℃正火时间h热电偶型号数量工艺曲线图：注意事项：编制审核表B.2钢轨焊缝电磁感应正火技术操作记录工程名称：日期：天气：环境温度：里程接头编号材质规格加热方式升降温速率正火温度正火时间工艺卡号h温度℃h温度℃记录要求：1）严格按照热处理作业指导书或热处理工艺卡作业。2）认真记录，填写清晰、完整。3）每0.5h记录一次。4）至少每0.5h到热处理现场巡查一次。5）当连续工作时间较长时，应每隔3h记录一次环境温度。交接班记录异常情况记录：记录人接班人开始时间结束时间表B.3钢轨焊缝电磁感应正火技术工作统计表第页工程名称工程里程工程部位施工单位监理单位焊缝接头编号升温速率)功率开始结束运行速度（km/h）正火温度操作人：审核人：表B.4钢轨焊缝检验批质量验收记录表单位工程名称分部工程名称分项工程名称验收部门施工单位项目负责人施工质量验收标准名称及编号《铁路轨道工程施工质量验收标准》TB10413-2003施工质量验收标准的规定施工单位检查评定记录监理（建设）单位验收记录主控项目1钢轨焊接接头的型式检验和周期性生产检验第7.2.2条2钢轨焊接接头的探伤检查第7.2.3条3钢轨焊接接头外观质量第7.2.4条4钢轨胶接绝缘接头焊接前的电绝缘性能测定第7.2.4条5许偏差（mm)焊接接头平直度允轨顶面+0.30轨头内侧工作面轨底（焊筋）+0.50一般项目1焊接接头编号、标记及记录第7.2.7条施工单位检查评定结果专职质量检查员分项工程技术负责人分项工程负责人监理单位验收结论监理工程师本标准用词说明1为便于在执行本标准条文时区别对待，对要求严格程度不同的用词说明如下：（1）表示很严格，非这样不可的：正面用词采用“必须”，反面词采用“严禁”；（2）表示严格，在正常情况下均应这样做的：正面词采用“应”，反面词采用“不应”或“不得”；（3）表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样做的：正面词用“宜”，反面词用“不宜”；（4）表示有选择，在一定条件下可以这样做的，采用“可”。2条文中指明应按其他有关标准执行的写法为：“应符合……的规定”或“应按……执行”。引用标准名录1《职业健康和安全管理体系》ISO450022《机械安全—机器电气设备》IEC602043《设施管理—管理系统》ISO410014《焊接—与焊接和相关工艺相关的热处理的质量要求》ISO176635《轨道交通—设备环境条件》GB/T323476《电热装置基本技术条件》GB/T10067.37《电热装置的安全》GB5959.38《金属热处理生产过程安全、卫生要求》GB157359《金属显微组织检验方法》GB/T1329810《金属平均晶粒度测定方法》GB/T639411《地下铁路工程施工标准》GB/T5131012《地下铁道工程施工质量验收标准》GB/T5029913《铁路轨道工程施工质量验收表》TB1041314《热轧钢轨订货技术条件》TB/T234415《钢轨焊缝第1部分：通用技术条件》TB/T1632.116《钢轨焊缝第2部分：闪光焊缝》TB/T1632.217《钢轨焊缝第3部分：铝热焊缝》TB/T1632.318《钢轨焊缝第4部分：气压焊缝》TB/T1632.219《无缝线路铺设及养护维修方法》TB/T209820《铁路轨道工程施工安全技术规程》TB10305团体标准T/JSTJXHX-2023条文说明 342术语与符号 352.1术语 353基本规定 374设备性能及技术指标 394.1一般规定 394.3技术指标 395施工准备 405.2人员准备 405.3仪器设备准备 405.4正火作业前的准备 405.5环境准备 416电磁感应正火工艺 426.1一般规定 426.3电磁感应正火 436.4焊后热处理检查 437作业安全 447.1一般规定 447.2安全防护措施 448质量检验与验收 458.1一般规定 458.2型式试验 458.3正火质量检验与验收 461.0.1本条是编制本标准的宗旨和原则，以规范城市轨道工程钢轨焊缝电磁感应正火的施工、安全防护及质量验收，标准实施后能更好地指导工程建设，提升轨道交通工程盾构隧道建设水平。1.0.3城市轨道工程钢轨焊缝电磁感应正火的施工、安全防护及质量验收涉及的工程技术较多，本标准不可能包括全部内容。为满足道工程钢轨焊缝电磁感应正火的施工、安全防护及质量验收需要，除应执行本标准的规定外，尚应符合国家、行业和江苏省现行有关标准的规定。2术语与符号2.1.1钢轨焊缝电磁感应正火技术钢轨焊缝电磁感应正火技术是一种用于钢轨焊缝正火的热处理技术。该技术利用电磁感应原理，通过中频率交流电和特制的电磁感应线圈产生强磁场，以加热钢轨焊缝区域，使之达到正火温度，从而进一步提高焊缝的强度和韧性。具体工作原理是通过电感线圈产生的交变磁场，穿过钢轨焊缝区域，由于焊缝材料的电阻，产生局部加热，从而实现正火处理。该技术具有快速加热和冷却、均匀加热、热处理范围可控等特点，能够提高焊缝质量，简化热处理工艺，提高工作效率，并减少热影响区域的大小，改善焊接质量。此外，该技术操作简便、可靠性高，并适用于不同材料和规格的钢轨焊缝，具有广泛的应用价值。2.1.3接触法测温为了便于在实际工程中监测钢轨的温度，考虑到无法直接将传感器贴附在加热的钢轨上，本标准结合了大量实际经验，采用了将耦合电阻线连接到加工的铜片上，并贴附在钢轨表面的方式。这种方法通过铜片的二次传导进行温度测量，因此存在一定的测温误差。与此相比，红外测温仪采用两点聚焦测温的方式，可以提供更高的精度和准确性。使用红外测温仪和耦合电阻同时对不同温度和不同部位的点进行测量，并通过系统分析耦合电阻测温与红外测温仪的差值，可以最大限度地减小测温误差。因此，通过这种科学的组合方法，在实际工程中可以同时利用红外测温仪和耦合电阻进行温度监测。其中，红外测温仪提供了较高的测量准确性和精度，而耦合电阻则提供了实际接触钢轨的位置信息。通过对两者测量结果的对比与分析，可以更准确地评估钢轨的温度变化，并及时采取必要的措施来保证工程安全和可靠性。2.1.5焊后热处理钢轨的正火热处理是通过将钢轨加热到特定温度范围并保温一段时间，然后以适当速率进行冷却的过程。这个过程的目的是改善钢轨的组织和性能，如晶粒细化、均匀化组织结构和消除内部应力。标准中应包括以下方面的规定：确定钢轨正火时应达到的温度范围，以材料种类、钢轨类型和性能要求等因素为依据；规定钢轨在正火温度下应保持的时间，通常考虑钢轨的尺寸和材料特性等因素；规定钢轨在正火后的冷却方式，如空冷、水淬或其他特定的冷却方法；规定正火后钢轨应满足的性能要求，如强度、硬度、韧性等指标。这些要求与具体的应用环境和使用要求密切相关。需要根据实际的标准文件和规范来了解具体的定义和规定。2.1.6钢轨正火钢轨正火是一种热处理工艺，用于提高钢轨的硬度和强度，以增加其耐久性和承载能力。正火是通过将钢轨加热至一定温度，然后迅速冷却的过程来实现的。钢轨正火的步骤包括：加热：钢轨首先被放入高温炉中，使其均匀加热到适当的温度。这个温度通常比钢轨的临界点（A3点）稍高，以确保钢的组织达到最佳的变形能力；保温：一旦达到目标温度，钢轨会在炉中保持一段时间，使其整个截面的温度达到均衡状态，这有助于减少钢轨的内部应力；冷却：完成保温后，钢轨迅速从高温状态冷却下来。通常采用水淬（快速冷却）的方式进行，以确保钢轨表面和内部组织达到所需的硬度。钢轨正火工艺的优点是能够提高钢轨的耐磨性、抗疲劳性和强度，从而延长其使用寿命。然而，正火处理过程中也可能产生一些不利影响，如可能引起变形和开裂。因此，在进行钢轨正火处理时，需要严格控制处理参数，以确保获得理想的性能和质量。2.1.7中频电磁感应中频电磁感应技术，频率范围1~10kHz，可以在焊接过程中利用中频电流对钢轨进行加热，实现钢轨的火焰正火。中频感应加热具有以下优点：首先，由于中频电磁波的频率较高，加热效果非常快速且均匀。可以在较短的时间内将焊接区域加热至所需温度，提高生产效率和节约时间。其次，中频电磁感应加热具有较高的热效率，能够将大部分输入能量转化为加热能，减少了能量浪费。此外，中频感应加热不需要直接接触钢轨，减少了对设备的磨损和焊接质量的影响。最后，中频感应加热通过快速、均匀的加热效果和高效能量转化率，提高了钢轨焊缝的加热效率和焊接质量，是一种高效可靠的加热方式。2.1.9热电偶测温热电偶测温是一种基于热电效应原理来测量温度的方法，热电偶由两种不同材质的金属线（或合金线）连接成一个回路。热电偶测温具有广泛的应用范围，包括工业领域的温度控制、炉温监测、物料加热等，以及实验室、科研等领域的温度测量需求，具有快速响应、高精度、耐高温、良好的线性特性等优点；本标准将热电偶用于钢轨焊缝测温，为确保测温结果的准确性和可靠性，热电偶测温需要遵循相关的标准和规程。总之，热电偶测温是一种通过测量热电势来推算温度的方法，通过合理选择热电偶的材料和监测环境，以及遵循相关标准与规程的要求，可以实现准确可靠的温度测量。2.1.10仿形铜管开合式感应器仿形铜管开合式感应器是一种新型的电磁感应器，用于完成焊缝全断面正火。通常情况下，为了进行焊缝的正火处理，采用环形圈套感应器，将长钢轨穿过环形感应器进行加热。然而，在工地现场，钢轨已经焊接成一条长线，无法将环形感应器套在连成线的钢轨为解决这个问题，仿形铜管开合式感应器应运而生。该感应器由多根铜管组成，每根铜管都可以独立运动。当需要进行焊缝正火时，两侧铜管可以分开，使其围绕钢轨周围形成一个环形结构。通过电磁感应的作用，铜管产生涡流，将热能传导到钢轨焊缝区域，以完成正火处理。3基本规定3.0.1目前城市轨道交通钢轨焊缝热处理中，一般均使用中频电磁感应设备，不涉及高频电磁感应设备。3.0.3根据《特种作业人员安全技术培训考核管理规定》（原国家安全监管总局令第30号进行焊接与热切割作业，需要获得焊接与热切割特种作业操作证后，方可上岗。作业人员的主要职责包括以下几点：1作业严格执行施工方案、作业指导书、工艺卡等相关规程；2记录钢轨焊缝电磁感应正火的操作过程；3在作业完成后进行自检。3.0.4钢轨焊缝正火工艺方案包括正火作业指导书、工艺卡。正火过程记录表、正火汇总表等，其编制依据为钢轨的材质、服役条件、焊接工艺规程等因素。3.0.8根据《钢轨第1部分：43kg/m~75kg/m钢轨》TB/T2344.1和《钢轨焊接第2部分：闪光焊接》TB/T1632.2的相关规定:钢轨焊缝在正火后应经过不少于24h的时效，方可进行矫直和外形精整。钢轨焊缝质量要求检验项目包括：外观（平直度、表面质量）、探伤、落锤、静弯（轨头受压、轨头受压）、疲劳、拉伸性能、冲击性能、硬度、宏观、显微组织和端口。相关质量要求的规定按照《钢轨焊接第1部分：通用技术条件》TB/T1632.1执行。施工单位可根据自己的特点，编制相应的质量检查表单。出现下列情况之一时应进行与表1相对应的检验：(a)移动式闪光焊每焊接200个接头；(b)焊机工况变化，对某个焊接参数进行修正之后；(c)焊机出现故障、记录曲线异常，故障排除之后；(d)焊机停焊钢轨1个月以上，开始焊接生产前；(e)每隔3个月或移动式闪光焊接生产600个接头；(f)调整热处理工艺参数之后；(g)更换热处理设备之后；(h)加热器（感应）的供方或加热器的结构、尺寸改变之后。表1检验的项目以及焊接接头试件数量单位：个检验条件检验项目外观探伤落锤断口硬度宏观硬度宏观、显微组织和晶粒度试件数量52121注1：外观和探伤检验合格后的试件作为落锤试件。注2：硬度试件2个，包括测试轨顶面硬度1个和测试纵断面硬度1个。注3：宏观检验、显微组织和晶粒度检验利用硬度试件。4设备性能及技术指标4.1一般规定4.1.1根据《电热装置基本技术条件第3部分：感应电热装置》GB/T10067.3、《电热装置的安全第3部分：对感应和导电加热装置以及感应熔炼装置的特殊要求》GB5959.3和《钢结构焊接热处理技术规程》CECS330的相关规定，电磁感应加热设备主要由感应电热设备、机械传动装置、主电路供电系统、控制系统、水冷系统等组成。电磁感应加热设备的功率应能满足热处理升温、恒温等工艺要求、参数调节灵活、方便，通用性好，运行稳定、可靠，并满足安全要求。计算机温度控制系统，其显示装置需要有冷端温度自动补偿装置，并要求其显示温度应以自动记录仪现实的温度为准进行调整。电磁感应加热设备应符合下列规定：1感应线圈的匝间距离应根据钢轨的壁厚、拟定的加热宽度确定；2感应线圈应采取绝缘措施；3感应加热器的输出功率和频率应能自动响应，并能满足正火工艺要求。4.1.3保温层的隔热性能影响温度的分布，因此推荐保温材料的热阻P值小于0.35℃·m2/W，热阻可表示为保温层的导热性的倒数，即保温层的厚度与热导率之比。可以通过控制保温材料的厚度来满足推荐的热阻值。4.3技术指标4.3.4我国钢轨焊接标准TB/T1632.2-2014《钢轨焊接第2部分：闪光焊接》规定：焊后热处理包括正火以及恢复轨头硬度使用的焊后欠速淬火，采用中频电感应方式时，轨头表面~起始加热温度需小于500℃,加热峰值温度900℃±20℃,轨底脚加热温度宜采用800℃~850℃,轨头欠速淬火应采用喷射压缩空气冷却。405施工准备5.2.1合格证书是对使用电磁感应正火技术进行钢轨焊缝正火处理的人员或单位的资质认定文件。该证书是由相关机构或认证机构颁发，证明持有人或单位在钢轨焊缝电磁感应正火技术方面具备一定的专业知识和技术能力。证书的颁发通常需要通过一系列的培训、考试和评估程序来评定候选人或单位的合格性。相关内容包括对电磁感应正火技术的理解、操作技巧、安全规范、故障排除等方面的知识和能力要求。持有证书的人员或单位可以被信任和委派执行钢轨焊缝电磁感应正火工作，以确保焊缝的质量和强度。持有钢轨焊缝电磁感应正火技术合格证书的人员或单位可以根据需要应用该技术，确保钢轨焊缝的质量和安全性。这一证书的颁发也标志着持有人或单位在该领域具备一定的专业能力和责任，能够为相关项目提供可靠的服务和支持。5.3.1~5.3.5在准备钢轨焊缝电磁感应正火设备时，需要考虑多个方面。首先，要选择适用于钢轨焊缝的电磁感应正火设备，确保其功率、频率和加热效果符合要求，并确保设备状态良好、正常运行。其次，准备适用于钢轨焊缝的工具和附件，如工作平台、夹具，用于支撑和定位钢轨，以及清洁剂，用于清洁钢轨表面的污垢和氧化物。此外，还需确保设备和操作区域的电源、地面连接以及干净度等环境符合要求，考虑到钢轨的过热问题，需要准备适当的冷却系统进行钢轨的冷却和温度控制。操作设备之前，还要确保熟悉设备的使用说明和安全要求，并遵守相关操作规范。另外，根据具体情况选择适合的打磨设备，如手持式角磨机、焊缝磨光机、振动式打磨机、手持式砂纸或砂布，并根据工程要求进行打磨，以确保焊缝质量和轨道的平顺性。5.4.6在焊缝正火过程中，如果钢轨与道床面接触，由于热膨胀的影响，可能会导致应力集中。为了避免这种情况，需要将钢轨抬离道床面约150mm。这个高度是通过经验和实践得出的，可以提供足够的空间给钢轨膨胀，从而减轻应力集中