膠粘加強(qiáng)夾板在加固無縫線路傷損焊縫中的應(yīng)用

徐伏初

(廣鐵(集團(tuán))公司張家界工務(wù)段，湖南張家界 427000)

近年來，為適應(yīng)鐵路運(yùn)量的增加和列車速度的提高，跨區(qū)間無縫線路在干線鐵路上大規(guī)模鋪設(shè)，線路上鋼軌焊接接頭的數(shù)量越來越多，傷損焊縫的數(shù)量也呈逐年上升的趨勢。以廣鐵(集團(tuán))公司張家界工務(wù)段鋼軌焊縫重傷情況為例:2012年為90處，2013年為108處，2014年上半年68處，其中2014年焊縫傷損中的核傷、軌底橫向裂紋就有48處，占焊縫重傷的71%，嚴(yán)重威脅行車安全。2013年冬季張家界工務(wù)段采用膠粘加強(qiáng)夾板加固傷損焊縫(不鋸軌、不插軌)，效果良好，保證了鐵路行車安全。本文對(duì)此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)予以總結(jié)。

1 傷損鋼軌焊縫處理現(xiàn)狀

根據(jù)《鐵路線路修理規(guī)則》，探傷檢查發(fā)現(xiàn)鋼軌焊縫重傷時(shí)，應(yīng)當(dāng)及時(shí)組織對(duì)其進(jìn)行加固處理或者實(shí)施焊復(fù)。張家界工務(wù)段過去對(duì)重傷鋼軌焊縫均切除傷損部分實(shí)施焊復(fù)，不能及時(shí)焊復(fù)的重傷處所先鉆1，2，5，6位4個(gè)螺栓孔安裝臌包夾板予以加固過渡。而焊縫重傷實(shí)施焊復(fù)，較易產(chǎn)生以下新的問題:

1)鋸切鋼軌、插入短軌實(shí)施焊復(fù)的工序繁雜，猶如外科手術(shù)，由于焊接不正或曲線上鋼軌側(cè)磨不匹配極易造成次生病害，從而嚴(yán)重影響列車的平穩(wěn)運(yùn)行。

2)增加焊縫的同時(shí)還會(huì)導(dǎo)致新的安全隱患。每增加2個(gè)焊縫的同時(shí)，也隨之增加2個(gè)新的安全隱患，同時(shí)也增加了1個(gè)焊縫的全斷面探傷工作量。

3)實(shí)施焊復(fù)時(shí)間較長，一般需要90 min或以上天窗時(shí)間，且現(xiàn)場焊接作業(yè)會(huì)受到天氣條件的限制。

4)對(duì)于輕傷焊縫，全段大部分未采取相關(guān)措施，輕傷有發(fā)展的傷損才采取鉆4個(gè)螺栓孔安裝臌包夾板加固。兩次探傷期間輕傷很有可能發(fā)展為重傷或鋼軌直接折斷，這對(duì)鐵路的行車安全構(gòu)成較大的潛在威脅。

2 膠粘加強(qiáng)夾板加固焊縫技術(shù)

2.1 技術(shù)特點(diǎn)

用膠粘加強(qiáng)夾板加固傷損鋼軌焊縫，采用高強(qiáng)度、高韌性(搭接剪切強(qiáng)度≥45 MPa，剝離強(qiáng)度≥6 kN/m)的常溫快固膠，將特制的膠粘加強(qiáng)夾板與鋼軌焊縫緊密結(jié)合，再利用高強(qiáng)度螺栓進(jìn)行緊固，鎖定夾板與有傷鋼軌焊縫，使夾板、膠層與有傷鋼軌焊縫形成整體結(jié)構(gòu)，其豎向和橫向剛度較原有剛度能增大30%以上。

膠粘加強(qiáng)夾板加固主要應(yīng)用于鐵路軌道，作為加固修復(fù)鋼軌焊縫單一傷損的技術(shù)，其突出特點(diǎn)在于在不鋸切線上鋼軌、不插入短鋼軌的情況下，對(duì)傷損鋼軌進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)性的加固修復(fù)，使之恢復(fù)到與正常鋼軌焊縫等同的強(qiáng)度，在延長鋼軌焊縫使用壽命的同時(shí)，充分節(jié)約材料和費(fèi)用，提高鐵路線路行車的安全性和可靠性。

2.2 實(shí)物試件強(qiáng)度檢驗(yàn)

2013年4季度由遼寧省瓦房店市正通鐵路器材制造有限公司提供膠粘加強(qiáng)夾板和膠粘器材，張家界工務(wù)段組織制作鋼軌重傷焊縫加固實(shí)物試件，分別委托廣鐵紅海焊軌廠和鐵科院金化所進(jìn)行落錘、靜彎和疲勞檢驗(yàn)。

表1為落錘檢驗(yàn)結(jié)果，按照TB/T 1632.2閃光焊接的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，60 kg/m鋼軌閃光焊接接頭、錘頭質(zhì)量1 000 kg、落錘高度5.2 m，1錘不斷為合格，而膠粘加強(qiáng)夾板加固重傷焊縫試件的落錘檢驗(yàn)2錘未斷，第3錘斷，檢驗(yàn)結(jié)果高于規(guī)定的檢驗(yàn)值。

表2所列為靜彎檢驗(yàn)結(jié)果。按照TB/T 1632.2，60 kg/m鋼軌閃光焊接接頭，支距1 m，焊縫居中，焊縫中心承受集中載荷，軌頭受壓，載荷達(dá)到1 450 kN，試件不斷為合格。

表1 膠粘加強(qiáng)夾板加固重傷焊縫試件落錘檢驗(yàn)結(jié)果

表2 膠粘加強(qiáng)夾板加固重傷焊縫試件靜彎檢驗(yàn)結(jié)果

由表2可見，3個(gè)膠粘加強(qiáng)夾板加固重傷焊縫實(shí)物試件施加的集中載荷都超過1 450 kN，且未斷，檢驗(yàn)結(jié)果高于TB/T 1632.2規(guī)定的檢驗(yàn)值。表3所列為疲勞檢驗(yàn)結(jié)果，按照TB/T 1632.2，60 kg/m鋼軌閃光焊接接頭，支距1 m，載荷 Fmax=470 kN，F(xiàn)min=95 kN，作用于中央焊縫處，軌頭向上，試驗(yàn)頻率f=5 Hz，載荷循環(huán)次數(shù)2×106次不斷為合格。由表3可見，試件檢驗(yàn)結(jié)果達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的檢驗(yàn)值。

表3 膠粘加強(qiáng)夾板加固重傷焊縫試件疲勞試驗(yàn)結(jié)果

2.3 技術(shù)優(yōu)勢

膠粘加強(qiáng)夾板與臌包夾板比較，有以下幾個(gè)方面的技術(shù)優(yōu)勢:

1)臌包夾板中部彎成直徑90 mm圓弧，在此范圍內(nèi)鋼軌失去夾板支承，對(duì)焊縫受力不利，且臌包夾板接觸焊筋造成應(yīng)力集中的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生;而膠粘加強(qiáng)夾板對(duì)鋼軌焊縫的加固能較好地支承鋼軌且不會(huì)與焊筋接觸。

2)膠粘加強(qiáng)夾板的中間3～4螺栓孔間距設(shè)計(jì)較大，盡量遠(yuǎn)離焊縫的熱影響區(qū)，不會(huì)損傷焊接焊縫，不影響探傷時(shí)對(duì)焊縫的快速檢查。

3)臌包夾板僅設(shè)置4個(gè)螺栓孔，用4套魚尾螺栓緊固夾板和鋼軌，緊固力顯然不足，鋼軌一旦折斷，將拉大軌縫甚至拉斷魚尾螺栓。而膠粘加強(qiáng)夾板設(shè)置6個(gè)螺栓孔，使用12.9S級(jí)高強(qiáng)度螺栓，緊固力顯著增大，即使鋼軌焊縫折斷也不致將斷縫拉大，從而保證行車安全。

4)膠粘加強(qiáng)夾板與鋼軌形成整體，能提高鋼軌焊縫的剛度和強(qiáng)度。

3 膠粘加強(qiáng)夾板實(shí)際應(yīng)用效果

2013年11月份張家界工務(wù)段開始采用膠粘加強(qiáng)夾板加固重傷鋼軌焊縫技術(shù)，至2014年7月底累計(jì)加固正線鋼軌焊縫核傷(氣孔)、軌底橫向裂紋重傷共85處。每月由探傷車間對(duì)膠粘加固的焊縫進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控，部分膠粘傷損焊縫經(jīng)歷了冬季低溫的考驗(yàn)，探傷檢查證明，全部加固的焊縫傷損均無發(fā)展，取得良好效果。

4 結(jié)語

通過張家界工務(wù)段的試用檢測可知，相較于臌包夾板臨時(shí)加固和實(shí)施焊復(fù)，膠粘加強(qiáng)夾板加固無縫線路傷損焊縫具有以下明顯的優(yōu)勢:

1)焊縫為原位加固，不鋸切鋼軌、不插入短軌，不增加焊縫，杜絕了因焊接不正或曲線鋼軌側(cè)磨不匹配而產(chǎn)生的次生病害，不影響列車平穩(wěn)運(yùn)行，且減少了全斷面探傷工作量。

2)加固作業(yè)時(shí)間不需要90 min及以上的天窗時(shí)間，且受天氣條件的影響較小。

3)隧道內(nèi)、橋上的焊縫單一輕傷采用膠粘加強(qiáng)夾板加固處理可恢復(fù)焊縫處鋼軌強(qiáng)度，最大限度地減少傷損焊縫對(duì)鐵路行車安全的潛在威脅。

4)與插入短軌實(shí)施焊復(fù)兩個(gè)焊頭相比，膠粘加強(qiáng)夾板加固一處傷損焊縫的方式更為經(jīng)濟(jì)。

［1］中華人民共和國鐵道部.鐵運(yùn)［2006］146號(hào) 鐵路線路修理規(guī)則［S］.北京:中國鐵道出版社，2006.

［2］中華人民共和國鐵道部.鐵運(yùn)［2012］83號(hào) 高速鐵路有砟軌道線路維修規(guī)則(試行)［S］.北京:中國鐵道出版社，2013.

［3］盧耀榮.傷損鋼軌及焊接接頭加固修復(fù)方法和器材:中國，200610090617.2［P］.2007-05-09.

［4］邢麗賢，鄒定強(qiáng)，楊其全.鋼軌閃光焊焊縫斷裂原因分析［J］.鐵道建筑，2014(9):109-112.

［5］陳偉國，高成鋼，鄒良甫.鋼軌閃光焊接頭熱處理工裝和工藝的優(yōu)化［J］.鐵道建筑，2014(11):167-170.