無縫線路鋼軌損耗的原因分析及降耗措施

曾紅安，姚 剛

（廣州鐵路（集團(tuán)）公司廣州工務(wù)大修段，1.工程師；2.高級(jí)工程師，廣東 廣州 510100）

近年來，在鋪設(shè)無縫線路施工中，鋼軌費(fèi)用約占大修總成本的83%。長鋼軌從廠焊到鋪成無縫線路，損耗在9‰左右，如果年換軌500 km，損耗鋼軌將達(dá)到4.5 km，鋼軌損耗費(fèi)用達(dá)270余萬元，造成了相當(dāng)大的浪費(fèi)。因此，綜合分析各環(huán)節(jié)鋼軌損耗的原因，并制定行之有效的降低消耗的措施，就顯得尤為重要?，F(xiàn)對(duì)廠焊鋼軌和工地現(xiàn)場更換鋼軌2種情況下，鋼軌損耗的原因及降耗的措施分別進(jìn)行分析。

1 廠焊鋼軌

1.1 損耗的原因分析

1.1.1 軌種 既有線用于重載線路及山區(qū)小半徑曲線較多的線路，通常使用U75V等軌種，但不同軌種焊接易于產(chǎn)生質(zhì)量問題；客運(yùn)專線主要使用U71Mnk鋼軌，焊接工藝要求更高，鋼軌焊接的損耗率會(huì)加大。

1.1.2 鋼軌長度 目前我國出廠的鋼軌分為100 m定尺軌和25 m標(biāo)準(zhǔn)軌2種，25 m標(biāo)準(zhǔn)軌鋸切次數(shù)多，損耗相對(duì)較大。

1.1.3 軌端傷損及硬彎鋸切 為了切實(shí)保證焊軌質(zhì)量，依據(jù)TB/T 1632.2-2005標(biāo)準(zhǔn)要求，根據(jù)焊軌作業(yè)線的具體情況，并結(jié)合ISO9000質(zhì)量管理體系要求，進(jìn)軌焊前檢查距軌端200 mm以內(nèi)的硬彎及其它無法矯直的硬彎必須鋸掉。

1.1.4 焊軌基地站臺(tái)平整度不達(dá)標(biāo) 焊軌基地不平整會(huì)造成鋼軌硬彎變形，導(dǎo)致基地和現(xiàn)場鋸切鋼軌較多。

1.1.5 檢驗(yàn)焊頭引起損耗 根據(jù)部標(biāo)要求，連續(xù)焊接500個(gè)接頭后，須連續(xù)隨機(jī)焊接5個(gè)焊頭（1.3m）進(jìn)行實(shí)物落錘試驗(yàn)，作為周期性生產(chǎn)抽樣檢驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果合格后方可繼續(xù)生產(chǎn)。因此，檢驗(yàn)焊頭所需的鋼軌數(shù)量較多，引起鋼軌損耗增大。

1.1.6 焊接質(zhì)量不高 由于焊接質(zhì)量不高，在鋼軌焊接后發(fā)現(xiàn)傷損焊頭時(shí)，需切除焊縫進(jìn)行返工重焊，增加損耗。

1.2 降低鋼軌損耗的措施

1.2.1 軌種選擇 鐵路速度160 km/h正線使用攀U75V、武U75V及包U75V。鐵路速度250 km/h及以上客運(yùn)專線正線使用攀、武U71Mn（k）鋼軌。U75V鋼軌較多適用于山區(qū)及重載鐵路且易于焊接，損耗較少。在無試驗(yàn)論證情況下，原則上不允許不同軌種焊接（同廠同軌型最佳），為防質(zhì)量問題，應(yīng)研究適用不同軌種的工藝參數(shù)，以保證焊頭質(zhì)量。

1.2.2 鋼軌長度選擇 100 m定尺軌與25 m標(biāo)準(zhǔn)軌的出廠單價(jià)相差較大。以2010年攀鋼出廠的U75V鋼軌為例，100 m軌的單價(jià)為5450元/t，而同等材質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)軌單價(jià)為4 650元/t，使用標(biāo)準(zhǔn)軌較100 m軌每公里可節(jié)約成本約10萬元；但25 m標(biāo)準(zhǔn)軌接頭較多，損耗相對(duì)較大。客運(yùn)專線采用100 m定尺軌，主要正線上也應(yīng)盡量選用100 m定尺軌焊接，因其鋪設(shè)時(shí)焊頭少，鋼軌損耗和傷損概率也將大為降低，從而節(jié)約運(yùn)營成本。

1.2.3 減少軌端傷損及硬彎鋸切 輸送鋼軌時(shí)應(yīng)仔細(xì)調(diào)整輸送滑道的直線度和平順度，對(duì)鋼軌前進(jìn)方向的端部采取保護(hù)措施，嚴(yán)禁使用金屬工具擊打鋼軌，以降低鋼軌的損傷和硬彎幾率，保證鋼軌無傷損。

1.2.4 提高基地站臺(tái)平整度 焊軌基地站臺(tái)水平面應(yīng)精確調(diào)整，存軌垛間距5～6 m，順站臺(tái)水平方向垛間高度差小于10 mm；相鄰垛高度差小于10 mm；整體高度差小于20 mm。因此，存軌時(shí)必須用方鋼墊平，避免鋼軌彎曲變形。

1.2.5 提高焊接工藝 要通過優(yōu)化技術(shù)參數(shù)，按計(jì)劃制作焊頭檢驗(yàn)，努力提高焊軌工藝，盡量減少因焊接質(zhì)量不良造成損耗鋼軌。同時(shí)，因現(xiàn)場插入焊損耗遠(yuǎn)大于廠焊，為此要加強(qiáng)鋼軌廠焊探傷，傷頭在廠內(nèi)處理，嚴(yán)禁傷頭出廠，實(shí)現(xiàn)出廠零缺陷。

2 工地現(xiàn)場更換鋼軌

2.1 損耗的原因分析

2.1.1 鋼軌對(duì)位不準(zhǔn)確 卸軌時(shí)，未經(jīng)計(jì)算或作業(yè)不正確，造成曲線地段空、搭頭位置不正確，導(dǎo)致鋸切鋼軌，引起損耗。

2.1.2 膠結(jié)絕緣接頭或鋁熱焊接頭質(zhì)量不高 膠結(jié)絕緣接頭要求絕緣性能強(qiáng)度較高，作業(yè)人員的操作工藝水平及原材料質(zhì)量，直接影響施工質(zhì)量。當(dāng)絕緣性能不達(dá)標(biāo)發(fā)生紅光帶及強(qiáng)度不足被拉開時(shí)，膠結(jié)接頭需重新處理，返工時(shí)，接頭處需插入一對(duì)12.5 m鋼軌，造成鋼軌損耗。鋁熱焊質(zhì)量受施工封鎖時(shí)間長短、焊工的操作水平及天氣等因素影響，發(fā)生質(zhì)量問題需插入鋼軌重焊，也會(huì)引起鋼軌損耗。

2.1.3 道岔區(qū)段配軌難度大 正線道岔區(qū)段由于配軌難度較大，需鋸切鋼軌較多而造成損耗大。

2.1.4 作業(yè)損傷 當(dāng)鋼軌有小彎或改道困難，作業(yè)人員用鐵錘擊打，可能造成軌頭損傷。

2.2 降低換軌損耗的措施

2.2.1 精確定位長軌條軌端位置 每車長軌按實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)長度計(jì)算，為此要提前計(jì)算曲線地段長軌條空搭頭量，確保撥軌就位后曲線或直線處長軌搭頭量小于0.2 m，這樣可以最低限度降低鋼軌損耗。

調(diào)查丈量既有鋼軌時(shí)，從換軌起點(diǎn)按長鋼軌實(shí)際長度測量，在軌頭非作用邊用白油漆畫上長軌接頭位置，卸軌前事先計(jì)算每條長軌端空搭頭量，卸軌落地時(shí)準(zhǔn)確定位?？沾铑^計(jì)算圖示見圖1。

圖1 曲線地段截面間內(nèi)外鋼軌縮短量

在曲線上，Q1Q2，Q3Q4分別為曲線法線方向上任意2個(gè)斷面，其所夾中心角為da，內(nèi)側(cè)鋼軌中線弧長Q1Q3=⊿ L1，外 側(cè) 鋼 軌 中 線 弧 長 Q2Q4=⊿ L2，Q1Q2=Q3Q4=d（新舊鋼軌中心距），根據(jù)圖1得如下計(jì)算公式：

1）長軌條在圓曲線內(nèi)側(cè)或外側(cè)時(shí)

式中：d為新舊鋼軌中心距；

R為圓曲線半徑。

即空搭頭量（⊿1）=（新舊軌中心距×圓曲線地段新軌長度）÷圓曲線半徑。

2）長軌條在緩和曲線內(nèi)側(cè)或外側(cè)時(shí)

式中：l1、l2分別為緩和曲線起點(diǎn)至緩和曲線上任一點(diǎn)的距離。

2.2.2 提高膠結(jié)和鋁熱焊接頭的焊接質(zhì)量 選擇有資質(zhì)的廠家，對(duì)原材料質(zhì)量進(jìn)行必要的檢驗(yàn)；嚴(yán)格控制膠結(jié)工藝，提高職工標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)水平，膠結(jié)絕緣接頭可達(dá)合格率達(dá)95%～98%，減少返工對(duì)新軌的鋸切。同時(shí)，加強(qiáng)培訓(xùn)，提高焊接人員的技能水平。要加強(qiáng)與運(yùn)輸部門的協(xié)調(diào)，爭取施工封鎖時(shí)間180 m in以上，確保工藝要求時(shí)間達(dá)標(biāo)及大雨天氣不應(yīng)焊接等措施，保證焊接質(zhì)量，焊頭合格率達(dá)95%～98%。

2.2.3 正確使用作業(yè)機(jī)具 施工作業(yè)時(shí)嚴(yán)禁使用金屬工機(jī)具錘擊鋼軌。

2.2.4 充分利用鋸切鋼軌

1）正線道岔兩端分別鋸軌后，剩余鋼軌應(yīng)充分利用，大于12.5～25 m以上的鋼軌作為下一單元軌條使用。

2）短軌頭再利用。每年鋼軌焊接質(zhì)量檢測要使用400～500個(gè)短軌頭，可將長0.75～6.0 m的下道短軌運(yùn)回焊軌廠備用，作為每次焊軌開工前及不同鋼廠軌種試驗(yàn)焊接檢測用軌；對(duì)于長0.75 m的短軌頭每年需50～150個(gè)，作為移動(dòng)焊軌車試驗(yàn)焊接使用；長1.3 m的短軌頭，每年需250～350個(gè)用于廠焊試驗(yàn)焊接短軌，使用量較大；大于6～7 m以上新軌，可作為大修備用軌，也可作為現(xiàn)場處理傷頭插入焊軌。通過這樣再利用，可節(jié)約大量鋸新鋼軌的數(shù)量。

3 結(jié)束語

無縫線路長軌施工，鋼軌損耗是不可避免的，若不加以控制，鋼軌損耗率是驚人的，以前總損耗曾經(jīng)達(dá)到11‰。近期來，通過卸軌計(jì)算控制及精確對(duì)位，尤其對(duì)曲線地段新軌空搭頭量嚴(yán)格控制，同時(shí)不斷提高焊接及膠結(jié)質(zhì)量，充分利用鋸切短軌的方法，最大限度的減少了鋼軌損耗，實(shí)現(xiàn)了廠內(nèi)損耗率控制在3‰以內(nèi)，現(xiàn)場損耗率控制在2‰～5‰，降低鋼軌損耗的效果非常明顯。