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罗宇航:高铁钢轨焊接“工艺定型师”

2017-8-25 13:55:00  来源:大河网  我要评论

 

  高铁,作为安全舒适便捷的交通方式,如今已成为人们出行的首选。老百姓在享受高铁优质服务的同时,并不一定清楚她的安全平稳源自哪里。让高铁陆地飞行,靠的是钢轨的顺直,钢轨的顺直靠的是每百米一处焊头的平顺和牢固。而这些钢轨焊头是从哪来的?又是谁来保证她的质量呢?下面,就带大家认识罗宇航,这位钢轨焊接"工艺定型师",来做一下了解吧。

  罗宇航,2011年从内蒙古工业大学毕业,来到郑州铁路局郑州工务机械段焊轨车间,担任工艺技术员,负责钢轨焊接、焊后热处理等核心工艺参数的确定和调整。

  在常人看来,钢轨不都是一样的吗?大家说的是外形。殊不知,钢轨根据内在元素不同,分为U71Mn、U75V、U78CrV等品种,根据交货状态的不同又划分为热轧钢轨和热处理钢轨。甚至各钢厂之间轧制钢轨的成分都大有不同。而郑州地处中原,几乎每种钢轨的型号都会有所涉及。因此,仅为焊接所设计的工艺参数,便有40余套之多。而在每一套参数中,变量都不下上百个,每一个变量都控制着焊接时的内在过程。钢轨对焊所产生的电流平均在60千安左右,是自然界中闪电平均电流的两倍之多。因此,在参数中,改变千分之几的量,便会使焊接过程产生很大的偏差。与此同时,焊接的过程中,钢轨要随着端面的融化向前推进,偏差量更是精确在毫米之间。从这些纷繁复杂的变量中,找到相互匹配最完美,焊接过程最稳定的一组参数,这便是钢轨焊接"工艺定型师"罗宇航所要做的。

  钢轨焊接的内在质量无法用肉眼观察。要想检验其是否合格,必须经过落锤试验。铁路标准规定,用一吨重的铁锤由5.2米的高空自由落体,锤击于钢轨焊缝上,一锤不断为合格。若砸断了,便需要对断口进行分析,重新调整焊接参数。罗宇航为了保证钢轨焊接质量,同时积累断口分析的经验,7年来,每一个试验焊头必须要砸两锤以上。在对一些最新调试的焊接参数,即便砸不断,他也会将焊缝切开,观察断口的撕裂情况,有无灰斑等常见的焊接缺陷,从而对焊接参数进一步优化,做到精益求精。2015年,为调试出完美的郑徐高铁所用钢轨的焊接参数,仅一年,所砸过的试验焊头,就达到了1000多个。正是这些沉甸甸的经验和一丝不苟的精神,保证着每一个焊头的焊接质量,保证着每一位旅客的生命安全。

  2015年3月的一个深夜,急促的电话铃声,将睡梦中的罗宇航惊醒。车间质检人员告诉他,昨天焊接的钢轨焊头,探伤结果,几乎一半以上不合格。罗宇航一听,顾不上门外还下着大雨,驱车赶往车间。他认真查看探伤波形,仔细地翻查了前两天的焊接及热处理图纸,却并未发现异常。他锯下5个带伤焊头,直接进行落锤试验,分析砸开的断口,依旧未发现有任何异常。大学课本上的知识和以往的经验告诉他,伤损应该来源于肉眼不可见的晶粒变化。于是,他马上将伤损焊头送往附近的金相研究所,将缺陷部位加工成试块,对其进行显微组织观察。在一千倍的电子显微镜下,罗宇航终于发现,伤损周边,有着脱碳的迹象。以此判定伤损的种类为过烧缺陷。他随即赶回车间,将焊接参数重新进行匹配后,进行更加严格的检验,直到缺陷消除。随后,他将此次的经验整理成文,发表在中国铁道出版社出版的《铁道工务》,供同行参考。

  2016年3月,罗宇航接到一项特殊任务。为了保证小曲线半径与直线轨道的相交平稳,需要将不同钢厂、不同轨种、不同交货状态的两种钢轨焊在一起。这样的混合焊接,在全国的焊轨厂中尚无先例。上级下了死命令,一个月内必须把焊接工艺参数拿下。罗宇航虽立下了"军令状",但心中却很忐忑。"不同的导电量、不同的熔化速度、不同的顶锻区间,两种完全不同的钢轨也能进行焊接?"罗宇航在心中反复质问着自己,"既然接下了任务,再困难,也要成功。"于是,他翻阅大量的资料,查清了两种钢轨间硬度、导电量及各项元素间的差异。他借鉴两种轨之前所使用过工艺参数的共通点,利用正交循环法对钢轨进行混合试焊。将近一个月的时间,他几乎没睡上一个囫囵觉,在失败了200余次,试验了近三十组参数后,终于合格通过落锤试验,圆满完成了任务。这次的混焊,是国内第一次进行的不同钢厂、不同轨种、不同交货状态的全混合型焊接。他将钢轨的混焊理论,提升了新到高度,为小半径曲线与直线轨道的连接,提供了更多技术上的支持。

  在动车飞速运行中,焊头极小的起伏波动都可能形成极大的冲击力,缩短焊头的寿命,甚至使焊头直接断裂。因此,在钢轨焊接前,两钢轨对接时的错边量,必须控制在0.2毫米以内。这仅为一根头发丝的直径。焊接时,对中臂夹持后,待焊焊缝两侧仅有一拳宽的距离,没有任何测量设备能放入其间,只能凭着经验徒手触摸测量。为了这0.2毫米,罗宇航用他的手指,触摸了不知多少个接头。在触摸时,手指时常被钢轨端部的铁刺划伤。"我摸钢轨的次数,比摸我爱人手的次数要多的多。"

  说到爱人,罗宇航心中存在着太多的愧疚。他是车间唯一的工艺技术员,任务紧时,在车间一待就是一个星期,连夜进行落锤试验,回家也常常只是为了拿些换洗的衣服。节假日加班是常事,自打结婚后,也没给过妻子一次像样的旅行。然而最令他愧疚的还是他未满周岁的女儿。去年9月份,一批紧急的焊接任务,突然下达至车间。此种型号的钢轨,自建厂以来都未曾焊接过,没有任何经验可以汲取,而且任务必须在一个月之内完成。焊接难度之大远远超出了罗宇航的想象。但作为工艺技术员的他二话没说,收拾好行囊,在车间安下了家,开始了新轨种的焊接试验。而这一住就是一个多月。妻子老家远在内蒙古,而她也不想给家里和爱人造成心里上的负担,因此每天白天上班,下班后还要自己洗衣做饭,收拾家务,终于在10月29日病倒在了家中。腹中的胎儿,虽经医生抢救得以保全,但却提前来到了这个世界近三个月,出生时体重也仅有三斤。这个打击对罗宇航来说是巨大的,亲朋好友纷纷劝他说,让他调离现在的岗位。甚至他的岳父都质问他说:"钢轨焊接,说到底不过是庞大工务系统中的一个旁支,担负的责任却又是没有哪个岗位能比的。你在这儿扛着这么大的压力干啥?"他却说:"我大学学了四年焊接,从事这个专业,有时候感觉像是自己的使命,像是这个岗位选择了我,而非我选择了它。每一个乘客都将他的生命交付在了我的手中,我若逃避,恐怕我的一生都会不安的。既然干了这个岗位,我就要对它负责。"

  7月13日,车间接到为郑万高铁供轨400公里的焊轨计划。郑万高铁钢轨主要是由武钢生产的71MnG型号的钢轨,此种钢轨中锰元素含量较多,在焊接过程中易形成不导电的化合物,对焊接造成了非常大的困难。而且该车间此类型钢轨仅有一条生产线通过了型式检验,但仅单线生产是肯定完不成任务的。时间紧迫,繁重的任务让大家感到焦虑,如何使另一条生产线也能通过型式检验的重担,就落到了罗宇航的身上。他对以往的焊接数据进行分析,对焊接热量及烧化过程匹配进行详细策划,仔细观察调节焊接过程中焊接图纸的变化过程,尽量保证焊接电流平稳,达到减少灰斑的效果。在焊接过程中打开焊接窗,观察预热后轨缝宽度,专注的他,忘却了工作服被飞溅的铁屑烫的都是窟窿眼儿。"焊接是个细活,哪怕对接出现零点几毫米的偏差,或者加热中两三秒的相差,都会产生完全不同的结果。"罗宇航说。接下来的一个多月,他吃住在车间,白天泡在焊机房、实验室不断进行试验,反复对参数进行调整,不断查找断口中的缺陷,期间所进行的落锤试验多达400余次。夜幕降临,机器的轰鸣声格外响亮,罗宇航仍在挑灯夜战。他查看焊缝宽度、是否有夹渣物、打磨部位是否有凸起。焊机房内,他对照说明书,操作焊机查看调试是否正常。操作间里,他查看当天的焊接图形,与之前所焊接的标准图纸进行对比。他通过电子显微镜将每一个焊缝放大到100倍、400倍,观察其中的金相组织,查找焊接缺陷,确保焊头质量。这期间,他共调试焊接工艺参数近30组。终于在8月7日,通过铁路总公司的型式检验,使两条生产线同时具备生产W71MnG型高铁钢轨的能力,保证郑万高铁焊轨任务能够顺利展开。

  精益求精的他,敢于攻克技术难关。7月23日下午,正在对GAAS80/580型直流焊机参数调试的罗宇航,突然发现焊机对中出现严重偏差,自动加持后,钢轨扭曲变形,且错边量严重变化。他二话不说,拿起扳手,一头钻进满是油污的焊机内,对整机状态进行测量调试。心细如发,探手轻柔,这个时候他所有的功力都汇聚在手上。从焊机的整机水平,到辊道线高度的检测。从轨腰加持块位置的测量,到起拱油缸的伸缩量。大到对中臂上的动作、定位顶针的伸出长度、上下电极的位置,各个油缸的活动状态,小到每个传感器、液压阀、紧固螺栓他都挨个检查,生怕错过一个细微之处。他一遍遍对焊机状态进行调试,仅用两天就排除了故障,完成了对整机的调试。经焊接试验,焊缝错边量仅为0.01毫米,远远小于0.2毫米的行业标准,恢复了正常生产。

  功夫不负有心人。七年来,罗宇航为钢轨焊接进行工艺定型,这些钢轨先后铺设在京沪、郑徐、郑焦等高铁,近2000公里。他注重总结,撰写的《关于钢轨闪光焊接接头探伤出波问题浅析》、《浅析钢轨焊接接头轨底三角区晶粒粗大问题》等近十篇论文,在《铁道工务》、《郑铁科技》等期刊发表,为同行提供了有益借鉴。

  未来的时间里,随着中原“米”字形高铁的建设推进,罗宇航一定会在高铁钢轨焊接“工艺定型师”的岗位,技术会愈发成熟,脚步也会更加稳健。

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