鐵路無縫線路鋼軌焊接技術(shù)分析

蔣玉飛

身份證號：410223198511153016

鐵路無縫線路鋼軌焊接技術(shù)分析

蔣玉飛

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文章對不同焊接方法的鋼軌焊頭質(zhì)量進行比較，深入分析各種焊接技術(shù)優(yōu)缺點，并提出了建議。

無縫線路；鋼軌；焊接

1　線路設(shè)計對鋼軌的要求

我國鐵路鋼軌產(chǎn)品長度在 300～500m范圍內(nèi)。鐵道部2004年2月1日實施的鐵路用熱軋鋼軌訂貨技術(shù)條件（TB/T2344-2003）中已將50m、100m長度鋼軌列入標準規(guī)定長度。鋼軌焊接后形成由焊縫和熱影響區(qū)組成的焊頭，其強度、塑性、韌性等力學性能出現(xiàn)不同程度降低，焊縫中也會出現(xiàn)焊接缺陷。這是無縫線路鋼軌的薄弱環(huán)節(jié)。我國客運專線確定為60kg/m軌型，抗拉強度為880MPa。斷面尺寸偏差直接影響焊接軌端面對正程度，偏差較大可出現(xiàn)焊頭錯位（錯口），導(dǎo)致外觀質(zhì)量缺欠。

2　無縫鋼軌的焊接方法及原理

2.1鋁熱焊接法

現(xiàn)如今鋁熱焊接法已被公認為是一種高效、快速的鋼軌焊接方法。鋁熱焊接法工藝簡單，適合工地流動作業(yè)，利于工地焊接聯(lián)合接頭和斷軌復(fù)原復(fù)焊。

工藝程序：1）制作砂型、坩堝。2）工地布置氧氣瓶、石油液化氣和乙炔瓶的布置應(yīng)距焊點5m以上，所有設(shè)備應(yīng)布置在施焊一側(cè)的路肩，烘烤坩堝時應(yīng)離所有氣瓶5m以上。3）切軌用于段軌再焊時，插入的焊接鋼軌長度應(yīng)大于6m，不得有彎曲、彎扭和損傷，并與線路上鋼軌磨耗相近。切軌應(yīng)采用雙向擺動式切軌機，切軌應(yīng)按照線切割，允許橫向誤差為1mm，垂直誤差2mm，切后應(yīng)用手提砂輪或銼刀除去切面的紫藍斑痕及氧化物，軌段各端應(yīng)倒角，無毛刺及金屬飛濺物。4）扣箱及封箱。扣箱：扣箱前應(yīng)清理砂型內(nèi)各通道，而后將砂箱吻合在鋼軌焊接的焊口上，砂箱如果有缺角、掉塊、裂紋、松脫者均不可使用。封箱砂應(yīng)焊前制備好，并置于容器內(nèi)密封，砂箱所有接縫及與鋼軌吻合處，均用封箱砂密封，兩側(cè)流鋼槽應(yīng)與砂箱冒口緊密結(jié)合。5）坩堝裝料裝料及安放支架在裝料之前，應(yīng)先烘干坩堝，裝料時坩堝應(yīng)穩(wěn)在專用支架上，封箱時應(yīng)預(yù)先測好安放在支架的位置。調(diào)整坩堝位置，使封口釘之端，與砂箱頂面相距（100±10）mm，并垂直對準砂芯座中心，將坩堝旋轉(zhuǎn)90°固定。6）將火嘴插入砂芯座中心呈垂直狀態(tài)，焰流對準砂箱底面而不沖向兩端剛軌面，根據(jù)兩側(cè)冒口焰流反彈高度，隨時調(diào)整手把，使其高度保持一致?？巯淙藛T隨時消除封箱部位的“跑火”現(xiàn)象，預(yù)熱3min，到時點火。7）澆筑點火時必須見到高溫火柴發(fā)出火花才能插入焊劑，確定點燃焊劑后方可關(guān)閉預(yù)熱器并密蓋砂芯，點燃焊劑冒出黑煙時才能加蓋坩堝蓋，然后迅速將坩堝推至封口釘與砂芯中心垂直對準的位置并固定，保證焊劑沸騰時不位移。8）拆除支架后，立即清除屏蔽軌面的砂土，一分鐘后松下緊箱器和砂箱托，抬上推凸機，2min后推凸機可緩緩加力，使刀具進入砂箱，隨砂箱開裂鋼水冷卻情況逐步加大進刀量。整修時先除掉推凸機后軌面剩余部分，然后打磨，打磨時先軌面后兩側(cè)。9）正火可在整修之后，軌溫降至500℃以下時進行。亦可在常溫下正火，加熱氧氣工作壓力0.6MP，液化石油氣工作壓力為0.04MP，氧氣流量為3000mL/h，焰心長度應(yīng)為10～20mm，火焰加熱器垂直于焊縫位置。每隔2min用測溫計測量軌溫一次，當軌溫在900～950℃時，保溫10 min之后拆除保溫箱自然冷卻［1］。

2.2接觸焊接法

我國鐵路的長鋼軌焊接已廣泛采用接觸焊接法，接觸焊接法焊接質(zhì)量好，效率高，世界各國廣泛采用，近年來我國鐵路焊軌廠全面配備了接觸焊機。其工藝要求如下：

1）焊軌前先在滾道上進行對軌，兩軌基本保持在同一水平面上，以作用面為準不得出現(xiàn)豎向和橫向錯位，各部偏差不大于0.3mm，并使端面間保持0.5～2.0mm間隙。2）焊機內(nèi)側(cè)涂刷防渣液，已利清除黏連在焊機上的焊渣。3）落下焊機夾緊鋼軌，再次檢查軌縫，確認無誤后開始焊接，焊后推瘤及清理焊瘤塊。4）焊接結(jié)束后，松開鋼軌，提升焊機。5）用卷揚機將鋼軌沿滾道線向前傳送。6）一個接頭焊接結(jié)束后，在熱態(tài)下進行調(diào)直。7）當鋼軌焊頭溫度降至500℃以下時開始正火，加熱器沿焊頭縱向擺動量7～10cm，用機械式凸輪控制行程，光電測溫計檢測正火溫度。8）焊頭打磨后用1m直尺檢查平直度，并用超聲波探傷。

2.3氣壓焊接法

氣壓焊接法自1937年在美國和加拿大得到廣泛應(yīng)用后，憑著設(shè)備簡單、成本低廉、焊接質(zhì)量優(yōu)良等優(yōu)點，自1955年以來在世界各國鐵路相繼采用，并得到了進一步發(fā)展。

接法多采用雙導(dǎo)柱臥式以斜鐵夾緊軌腰的新型移動式氣壓焊機。其焊接工藝如下。

施工準備→鋸配軌→拉軌→軌端處理→對軌固定→點火焊接→打磨及矯直→焊縫探傷→焊縫驗收→現(xiàn)場清理。

1）鋸軌配軌：用方尺檢查兩接頭的相錯量，如相錯量大于100mm，則需要鋸軌。2）松開鋼軌的扣件，將鋼軌支撐在滾輪上，用拉軌器拉軌。在鋼軌接頭處用枕木支撐，便于接頭對位。3）軌端處理。4）對軌固定，待焊軌裝壓接機并夾緊后，用300mm鋼板尺檢查。5）點火焊接。6）焊縫正火。7）焊后打磨并矯直。8）焊縫探傷［2］。

3　建議

為了滿足客運專線鋼軌焊頭高平順性和直線度要求，焊接用軌應(yīng)具有嚴格的斷面尺寸偏差和平順性。為避免運行線路出現(xiàn)低接頭，不僅要求焊后接頭縱向平直，而且還要求焊頭的軌頭硬度不低于鋼軌母材硬度，因此應(yīng)在熱軋軌焊頭正火后噴風快速冷卻。鋁熱焊接法焊接的接頭質(zhì)量優(yōu)于其他焊接方法，建議采用鋁熱焊接法進行線路長鋼軌、長軌節(jié)的焊接以及低溫拉伸鎖定焊接。低溫環(huán)境焊接時，應(yīng)采取防風和焊后緩冷措施。

4　結(jié)語

無縫線路技術(shù)含量是很高的，世界各國都在不懈地探索其中的問題及解決的方法，以追求鐵路的速度和安全系數(shù)。我國鐵路第六次大提速也是兩條鋼軌上不斷的科技突破，雖然如此，我們還要努力的探索新的技術(shù)，讓無縫線路更好的為人們服務(wù)。

［1］靳玉保.探秘鐵路無縫鋼軌［J］.現(xiàn)代物理知識，2010（1）.

［2］鄭小民.超長無縫鋼軌的焊接與安裝［J］.機電工程技術(shù)，2006（3）.