無(wú)縫線路焊接修復(fù)施工技術(shù)研究

魏 敏

(中國(guó)鐵建高新裝備股份有限公司 北京 100070 )

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無(wú)縫線路焊接修復(fù)施工技術(shù)研究

魏 敏

(中國(guó)鐵建高新裝備股份有限公司 北京 100070 )

通過(guò)優(yōu)化移動(dòng)式氣壓焊軌車液壓支腿，滿足焊接修復(fù)作業(yè)時(shí)將整車頂起的要求，并制定了相應(yīng)的作業(yè)方法，為解決傷損線路的永久修復(fù)提供了一種新的施工方案。

氣壓焊軌車；焊接修復(fù)；無(wú)應(yīng)力焊；帶應(yīng)力焊

1 技術(shù)背景

無(wú)縫線路鋼軌在服役過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一些局部傷損(見圖1)，在線路維護(hù)過(guò)程中，需要將損傷鋼軌切除，并插入新鋼軌。按照線路鋪設(shè)的要求，分別將新鋼軌進(jìn)行無(wú)應(yīng)力焊接和帶應(yīng)力焊接，從而連入線路當(dāng)中，使線路快速恢復(fù)到運(yùn)營(yíng)狀態(tài)。由于閃光接觸焊對(duì)帶應(yīng)力焊接工況適應(yīng)性差，閃光過(guò)程難以穩(wěn)定控制，不得不采用鋁熱焊方法對(duì)傷損鋼軌進(jìn)行修復(fù)。然而鋁熱焊焊接接頭綜合性能差，在線服役焊接接頭斷頭率高，危及行車安全[1]。

圖1 鋼軌局部傷損

氣壓焊軌車的作業(yè)全過(guò)程采用了恒位移控制和保壓焊接、熱處理工藝，對(duì)帶應(yīng)力焊接具有良好的適應(yīng)性和焊軌工藝穩(wěn)定性。恒位移控制焊軌工藝能自動(dòng)補(bǔ)償鎖定線路阻力，施工過(guò)程穩(wěn)定、安全性好，易于實(shí)現(xiàn)線路一次鎖定，不需二次放散。如今移動(dòng)式氣壓焊軌車(以下簡(jiǎn)稱氣壓焊軌車)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各鐵路局的線路換鋪?zhàn)鳂I(yè)中，在焊接修復(fù)(以下簡(jiǎn)稱焊復(fù))作業(yè)中進(jìn)行帶應(yīng)力焊接時(shí)，需將兩股鋼軌墊起形成10‰的坡道，氣壓焊軌車爬坡至施工位置進(jìn)行作業(yè)(見圖2)。采用爬坡的施工方式，不僅會(huì)對(duì)沒有傷損的鋼軌產(chǎn)生擾動(dòng)，而且會(huì)占用“天窗”時(shí)間。因此需對(duì)氣壓焊軌車及施工方法進(jìn)行研究，有效解決無(wú)縫線路傷損段焊復(fù)作業(yè)的問(wèn)題。

圖2 焊復(fù)作業(yè)

2 車體的優(yōu)化

氣壓焊軌車配備了GPW-1200氣壓焊軌機(jī)，焊機(jī)作業(yè)時(shí)，加熱器需穿過(guò)鋼軌軌底面，同時(shí)焊接時(shí)加熱器擺動(dòng)需高過(guò)道釘，因此焊口處鋼軌需抬高200mm。 但是目前的氣壓焊軌車配備的支腿無(wú)法滿足施工要求，需對(duì)液壓支腿進(jìn)行優(yōu)化。移動(dòng)式氣壓焊軌車車架總長(zhǎng)為17 400mm，心盤距11 200mm，軸距1 800mm，焊口距心盤5 200mm，焊機(jī)重3.5t。氣壓焊軌車軸重分布如下：輪對(duì)1為13.58t，左輪重6.74t，右輪重6.84t；輪對(duì)2軸重為14.85t，左輪重7.46t，右輪重7.39t；輪對(duì)3軸重為14.9t，左輪重7.83t，右輪重7.1t；輪對(duì)4軸重為14.23t，左輪重7.51t，右輪重6.72t，其中輪對(duì)4為焊機(jī)方向。

頂車時(shí)支腿需傳遞較大的側(cè)向力，因此支腿采用套筒形式，外套筒采用300mm×12mm方管，內(nèi)側(cè)配有12.5mm尼龍板，內(nèi)套筒采用250mm×10mm方管，外側(cè)配有12.5mm尼龍板(見圖3)，支撐油缸外徑180mm，缸徑150mm，桿徑105mm，行程900mm。油壓為16MPa，每個(gè)液壓支腿可承受28.8t，完全滿足頂車的要求。

1—外套筒；2—內(nèi)套筒；3—支腿油缸；4—支座；5—下尼龍板；6-上尼龍板。(a) 液壓支腿結(jié)構(gòu)

(b) 液壓支腿分布圖3 優(yōu)化后的液壓支腿

頂升車體時(shí)，轉(zhuǎn)向架通過(guò)鎖閉油缸來(lái)懸掛。鎖閉油缸參數(shù)：內(nèi)徑80mm，活塞桿36mm，油壓設(shè)為20MPa，拉緊力80.1kN，從動(dòng)轉(zhuǎn)向架重約4t，彈簧剛度系數(shù)為1 450.8N/mm，自由高429mm，全壓縮高285mm，4個(gè)拉緊油缸拉力為320.5kN，采用拉緊油缸懸掛轉(zhuǎn)向架，彈簧高332mm，彈簧裝車高度為340mm。因此，在頂車過(guò)程中，彈簧不會(huì)釋放。

3 施工方案

由于重傷線路需要切除傷軌，插入新軌，需要焊接2個(gè)接頭，因此該種施工工序主要分為無(wú)應(yīng)力焊頭和帶應(yīng)力焊頭2個(gè)作業(yè)工序。根據(jù)傷損情況及位置，確定插入鋼軌長(zhǎng)度A，對(duì)施工線路進(jìn)行排尺作業(yè)，確定鋼軌焊復(fù)位置，即無(wú)應(yīng)力焊接1#頭和帶應(yīng)力焊接2#頭位置。

3.1 無(wú)應(yīng)力焊頭

(1)焊前準(zhǔn)備：①?gòu)臒o(wú)應(yīng)力焊頭側(cè)倒序向帶應(yīng)力焊頭排尺、鋸軌；②松開無(wú)應(yīng)力焊頭遠(yuǎn)端單股30m扣件、鋼軌墊高出槽，放置于距本線500mm位置；③按線下焊工況進(jìn)行原始軌、插入軌的墊軌，端磨除銹、順軌，使焊口平順。

(2)焊軌作業(yè)：焊軌車運(yùn)行至無(wú)應(yīng)力焊頭施工處，完成1#保留舊軌與插入新軌的焊接及熱處理。

(3)焊后處理：鋼軌撥入槽、焊頭粗打磨、矯直、精整、探傷、平直度測(cè)量、軌距調(diào)整，線路鎖定，作業(yè)數(shù)據(jù)歸檔、質(zhì)量驗(yàn)收。

3.2 帶應(yīng)力焊頭

1#頭無(wú)應(yīng)力焊接完成后，收回焊機(jī)，焊軌車退出鋼軌插入施工區(qū)域。

3.2.1 焊前準(zhǔn)備

(1)根據(jù)施工條件，計(jì)算出傷損的鋼軌需鋸切的長(zhǎng)度，并對(duì)舊軌排尺、鋸軌。按公式(1)計(jì)算鋼軌鋸切長(zhǎng)度(該長(zhǎng)度指端磨完之后的值)：

X=A-2×B+C+(T-T1)×A×а

(1)

式中：X 為鋸切長(zhǎng)度，mm；A為插入鋼軌長(zhǎng)度，mm；B為單個(gè)焊接接頭的頂鍛量，mm；C為調(diào)節(jié)參數(shù)(施工時(shí)給線路提高鎖定軌溫的調(diào)節(jié)值)，mm；T為鎖定軌溫，℃；T1為施工軌溫，℃；a為鋼軌溫度線長(zhǎng)系數(shù)， a=0.0118mm/m·℃[2]。

(2)根據(jù)焊接頂鍛量、施工軌溫和鎖定軌溫等實(shí)際情況，在撥彎前，計(jì)算出兩端鋼軌支墊好之后的搭接量，再進(jìn)行鋸軌、除銹和端磨。

(3)將插入鋼軌端進(jìn)行撥彎，撥彎位置從焊接工位起往1#頭方向大于50m處，將鋼軌向外撥一小彎；使焊縫處最終保留20mm的縫隙，可利用焊機(jī)的拉伸能力完成焊接合縫。

(4)在進(jìn)行撥彎的同時(shí)，焊軌車運(yùn)行至2#帶應(yīng)力焊焊頭施工處，并解除車體下方鋼軌的扣件。焊軌車開始作業(yè)，轉(zhuǎn)向架與車架鎖閉油缸小腔進(jìn)油，轉(zhuǎn)向架與車體鎖閉。采用車體端部的液壓支腿將車頂起，當(dāng)支腿油缸行程s=720mm時(shí)，車體升起后再通過(guò)起壓機(jī)將靜端線上鋼軌(即車體下方鋼軌)頂起，并在距離心盤處1 095mm處的鋼軌下方放置靜端支撐工裝，從而使焊口處鋼軌抬升200mm，滿足焊機(jī)工作要求。動(dòng)端方向距離焊口1 535mm處安裝動(dòng)端支撐工裝，施工示意圖如圖4所示。

3.2.2 焊軌作業(yè)及焊后處理

按一次鎖定線路施工要求、基本焊軌作業(yè)工序完成2#頭的焊接、熱處理作業(yè)。焊后處理與線上焊的工序相同。

4 結(jié)論

(1)氣壓焊軌車可用于無(wú)縫線路鋼軌焊復(fù)施工，需完成無(wú)應(yīng)力焊和帶應(yīng)力焊2個(gè)接頭。

1—支腿；2—?jiǎng)佣虽撥墸?—?jiǎng)佣酥危?—靜端支撐。圖4 2#帶應(yīng)力焊頭施工示意圖

(2)氣壓焊軌車在焊復(fù)作業(yè)中焊接帶應(yīng)力接頭時(shí)，采用支腿將車體前端頂起，并通過(guò)起壓機(jī)抬升靜端待焊鋼軌可以滿足施工要求，該施工方法只對(duì)傷損股進(jìn)行支墊等作業(yè)，對(duì)未傷損股不做任何擾動(dòng)。

[1] 劉國(guó)用.青藏鐵路自行式氣壓焊軌車線上鎖定焊接施工技術(shù)[J].電焊機(jī),2014(12):21-24.

[2] 戴 虹.一種高速鐵路線路在線高品質(zhì)永久焊復(fù)施工方法：中國(guó)，201410820466.6[P].2015-04-01.□

(編輯：林素珍)

2095-5251(2016)04-0045-02

2016-02-04

魏 敏(1981-)，女，碩士研究生學(xué)歷，工程師，從事國(guó)際商務(wù)及技術(shù)管理工作。

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