新型75N鋼軌移動(dòng)閃光焊接施工工藝★

宋宏圖　程星璠（.中國(guó)鐵道科學(xué)研究院金屬及化學(xué)研究所，北京　0008；.中鐵一局集團(tuán)新運(yùn)工程有限公司，陜西　咸陽(yáng)　7000）

?

·施工技術(shù)·

新型75N鋼軌移動(dòng)閃光焊接施工工藝★

宋宏圖1程星璠2
（1.中國(guó)鐵道科學(xué)研究院金屬及化學(xué)研究所，北京100081；2.中鐵一局集團(tuán)新運(yùn)工程有限公司，陜西咸陽(yáng)712000）

摘要：以某重載鐵路75N新型鋼軌焊接施工為例，介紹了移動(dòng)閃光焊接施工工法的特點(diǎn)、適用范圍及工藝原理，闡述了該工法的施工流程及質(zhì)量控制要點(diǎn)，列舉了所使用的主要機(jī)具，并提出了焊接施工的安全和環(huán)保措施，指出采用移動(dòng)閃光焊接提高了焊接的質(zhì)量和效率，可獲得良好的社會(huì)及經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：鋼軌，閃光焊，質(zhì)量控制，重載鐵路

★：中國(guó)鐵道科學(xué)研究院院基金課題（課題編號(hào)：2014YJ059）

0　引言

隨著時(shí)代的發(fā)展，能較大程度上提升貨運(yùn)能力的重載鐵路得到了世界各國(guó)的重視，發(fā)展速度大為提高。國(guó)際重載協(xié)會(huì)2005年要求新的重載鐵路需具備下述三條件中的兩條：列車重量不少于8 000 t；軸重達(dá)27 t以上；在長(zhǎng)度不少于150 km線路上年運(yùn)量不低于4 000萬t。重載列車的開行對(duì)軌道的質(zhì)量也有了更高的要求，為此中國(guó)鐵路總公司特設(shè)立西中南部鐵路通道30 t軸重重載鐵路試驗(yàn)段進(jìn)行全面的重載試驗(yàn)，其中軌道采用75N新型鋼軌。75N無縫線路鋼軌現(xiàn)場(chǎng)閃光焊接尚無施工先例，為盡可能的做好山西中南部鐵路通道30 t軸重重載鐵路試驗(yàn)段鋼軌現(xiàn)場(chǎng)焊接工作，課題組經(jīng)聯(lián)合攻關(guān)，形成了75N鋼軌移動(dòng)閃光焊接施工工藝，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用表明其施工效率和質(zhì)量能夠滿足要求。

1　工法特點(diǎn)

現(xiàn)場(chǎng)采用移動(dòng)閃光焊方式焊接長(zhǎng)鋼軌，其焊接接頭外觀質(zhì)量高、內(nèi)在質(zhì)量好，焊接工藝簡(jiǎn)單、勞動(dòng)強(qiáng)度小，使用安全便利；可以自行發(fā)電，也可以外接電源，方便靈活。另外，閃光焊接熱量集中，加熱時(shí)間短，無需要填充金屬，冶金過程簡(jiǎn)單，熱影響區(qū)窄，易獲得較好的接頭，設(shè)備自動(dòng)化程度高，生產(chǎn)率高，外觀質(zhì)量好。

2　適用范圍

本工藝適用于75N鋼軌無縫線路現(xiàn)場(chǎng)閃光焊接施工。鋪設(shè)采用一次性鋪設(shè)方式，焊接采用線上焊方式，焊接完成后進(jìn)行放散施工。

3　工藝原理

閃光焊接是壓力焊的一種，通過在待焊端面接通電源并使其斷面逐漸移近達(dá)到局部接觸，利用電阻加熱這些接觸點(diǎn)（產(chǎn)生閃光）使其斷面金屬融化，直到端面部位在一定深度范圍內(nèi)達(dá)到預(yù)定溫度時(shí)，迅速施加頂鍛量完成焊接，閃光焊焊接接頭是在熱及機(jī)械（力）聯(lián)合作用下形成的，閃光焊由預(yù)閃、脈動(dòng)閃光、加速閃光、頂鍛、保壓等過程組成。

4　施工工藝流程及要點(diǎn)

4.1施工工藝流程

施工工藝流程見圖1。

4.2施工要點(diǎn)

1）施工準(zhǔn)備。a.通過工藝調(diào)試確定工藝參數(shù)，滿足質(zhì)量要求。由于試驗(yàn)段線路鋪設(shè)有U75V，U77MnCr，U78CrV，貝氏體軌等多種材質(zhì)的鋼軌，同時(shí)這些鋼軌又包括熱軋和熱處理兩種交貨狀態(tài)，因此在工程開始前期，即需要對(duì)閃光焊機(jī)的焊接工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。通過設(shè)置電壓、電流、前進(jìn)后退速度等參數(shù)，使所焊接的接頭達(dá)到型式檢驗(yàn)相關(guān)要求。b.根據(jù)施工計(jì)劃，配備施工工機(jī)具。75N鋼軌相對(duì)于已有且比較成熟經(jīng)驗(yàn)的60鋼軌，截面積的增加使得單位長(zhǎng)度鋼軌重量增加了25%，因此從工機(jī)具的選擇方面應(yīng)加以注意。首先，焊接設(shè)備應(yīng)選擇功率高、頂鍛力大的YHG-1200TH型閃光焊機(jī)，以保證焊軌質(zhì)量；其次，對(duì)于正火設(shè)備選擇能滿足75N鋼軌大截面加熱要求的75型正火機(jī)；再次，對(duì)輔助的拉軌器、撞軌小車、鋸軌機(jī)等需考慮到鋼軌定尺重量的變化，提出相應(yīng)設(shè)備要求。c.待長(zhǎng)軌鋪設(shè)達(dá)到7 km以上時(shí)，即可趁鋪軌間隙進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)焊接，待焊區(qū)段鋼軌需滿足焊機(jī)機(jī)組走行需要，扣配件和臨時(shí)夾板均滿足工程車行車要求。d.待焊鋼軌焊前準(zhǔn)備。焊接前松開待焊軌頭后方10 m范圍內(nèi)的扣件及前方一節(jié)待焊軌的扣件（長(zhǎng)鋼軌焊接時(shí)長(zhǎng)度為500 m，應(yīng)力放散與鎖定時(shí)單元軌節(jié)長(zhǎng)度為2 000 m），待焊軌下每隔12.5 m安放一個(gè)滾筒，以便鋼軌可以縱向移動(dòng)，滿足焊接要求。

圖1　施工工藝流程

在待焊軌的非焊接端用撞軌器撞鋼軌，同時(shí)在焊接端用拉伸器配合拉伸。在軌節(jié)長(zhǎng)度較長(zhǎng)或竄軌距離比較遠(yuǎn)時(shí)應(yīng)增設(shè)撞軌器的數(shù)量。為了防止長(zhǎng)軌端面被撞傷應(yīng)在端面加裝撞軌包，撞軌作業(yè)時(shí)長(zhǎng)軌條前后端加強(qiáng)聯(lián)系，防止撞軌過頭，導(dǎo)致需增加反撞工序，同時(shí)加強(qiáng)觀察被撞軌條，防止長(zhǎng)軌側(cè)翻。

長(zhǎng)鋼軌焊接時(shí)不需預(yù)留搭接量和撥彎，直接按照預(yù)設(shè)參數(shù)焊接即可。進(jìn)行單元軌節(jié)焊接時(shí)，應(yīng)根據(jù)焊接參數(shù)，預(yù)留搭接量作為鋼軌消耗量。單元軌節(jié)鋼軌焊接時(shí)，采用撥彎的方法預(yù)留頂鍛量，在距離待焊焊縫50 m～75 m處起向單元軌節(jié)終點(diǎn)方向撥移曲線，曲線長(zhǎng)度約30 m；直線地段左右股均往道心方向撥移，曲線地段左右股鋼軌均往砟肩方向撥移，撥移量約0.7 m，即可滿足鋼軌消耗量35 mm的要求。

焊接前必須檢查鋼軌端面垂直度和鋼軌端面、軌腰導(dǎo)電面除銹質(zhì)量，應(yīng)滿足焊接要求。將兩待焊軌端抬起一定高度進(jìn)行焊機(jī)對(duì)位夾持，抬起高度應(yīng)根據(jù)軌枕和扣件類型確定。

2）焊接、粗磨、精磨、探傷、質(zhì)檢和恢復(fù)線路。焊接、粗磨、精磨和探傷過程和普通60 kg/m鋼軌一致，在此不再贅述。

3）熱處理。在正火后用壓力為0.15 MPa～0.2 MPa的壓縮空氣對(duì)焊縫及熱影響區(qū)冷卻2 min，提高焊縫區(qū)硬度。

5　施工難點(diǎn)

焊前準(zhǔn)備過程中需針對(duì)75 kg/m鋼軌的特殊性進(jìn)行處理，對(duì)拉伸力的計(jì)算等應(yīng)考慮到拉伸設(shè)備的性能，合理設(shè)置焊接時(shí)間，減少大溫度區(qū)間的拉伸。焊接過程中需注意的是應(yīng)對(duì)焊接記錄進(jìn)行仔細(xì)判讀，積累75 kg/m鋼軌的焊接經(jīng)驗(yàn)。打磨時(shí)注意推凸余量與鋼軌母材之間的過渡應(yīng)圓滑，防止應(yīng)力集中過大對(duì)后期接頭在重載鐵路運(yùn)行中承載時(shí)的不利影響。熱處理作業(yè)時(shí)注意對(duì)熱處理鋼軌進(jìn)行欠速淬火噴風(fēng)處理，對(duì)熱軋鋼軌焊接接頭建議也采用噴風(fēng)處理提高硬度。

6　機(jī)具設(shè)備

主要機(jī)具設(shè)備配置見表1。

表1　主要機(jī)具設(shè)備

7　質(zhì)量控制方法及目標(biāo)

7.1質(zhì)量控制

1）焊接接頭的設(shè)計(jì)文件、焊接參數(shù)、焊接記錄、正火、探傷質(zhì)量記錄和檢驗(yàn)記錄等資料由工程技術(shù)部負(fù)責(zé)保管及備案，不得更改。2）工程技術(shù)部對(duì)工地焊接接頭焊接外觀質(zhì)量進(jìn)行全面檢查。3）現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)填寫《工地鋼軌焊接接頭檢驗(yàn)表》。接頭檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題，必須及時(shí)報(bào)告現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人，以確定處置辦法。處理后仍不符合要求，應(yīng)鋸開重焊。4）各工序作業(yè)人員必須如實(shí)填寫質(zhì)量記錄表格，質(zhì)量記錄填寫應(yīng)清晰、規(guī)范。5）每班作業(yè)前應(yīng)檢查設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)記錄。焊機(jī)經(jīng)試運(yùn)轉(zhuǎn)至工作狀態(tài)后，方可進(jìn)行作業(yè)。班后應(yīng)如實(shí)填寫設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)記錄。6）經(jīng)型式試驗(yàn)確定的焊接參數(shù)，嚴(yán)禁修改。若需要針對(duì)天氣等因素進(jìn)行微調(diào)，需進(jìn)行生產(chǎn)檢驗(yàn)，防止焊接質(zhì)量波動(dòng)。

7.2質(zhì)量檢驗(yàn)

1）鋼軌焊接接頭平直度允許偏差按表2執(zhí)行。

表2　鋼軌焊接接頭平直度允許偏差

2）型式檢驗(yàn)、生產(chǎn)檢驗(yàn)嚴(yán)格執(zhí)行TB/T 1632.2—2005鋼軌焊接第2部分：閃光焊接中有關(guān)規(guī)定。

8　安全措施

設(shè)置專門安全管理機(jī)構(gòu)，實(shí)行安全生產(chǎn)崗位責(zé)任制，明確責(zé)任，把安全工作落實(shí)到個(gè)人，加強(qiáng)員工安置知識(shí)教育，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置專職安全監(jiān)控人員。

針對(duì)焊接施工過程進(jìn)行全程監(jiān)控，定期對(duì)設(shè)備及安全防護(hù)裝備進(jìn)行例行檢查和維護(hù)，施工前對(duì)施工人員進(jìn)行安全交底和安全教育。

施工現(xiàn)場(chǎng)必須配備消防器材，焊軌作業(yè)中須嚴(yán)防火災(zāi)事故發(fā)生，每日作業(yè)結(jié)束后，必須在嚴(yán)格檢查確保無火險(xiǎn)隱患后方可離開現(xiàn)場(chǎng)。

線路恢復(fù)時(shí)，扣配件應(yīng)安裝正確、配件齊全；將軌道恢復(fù)到正常狀態(tài)并清理焊接現(xiàn)場(chǎng)，保證列車運(yùn)行安全。

9　環(huán)保措施

焊接作業(yè)時(shí)，應(yīng)避免火花對(duì)周圍其他材料造成燒損；焊接完畢清理焊接作業(yè)區(qū)域，焊渣、廢棄物、易燃物統(tǒng)一清理收回；設(shè)備維修時(shí)，在道床面鋪設(shè)隔離物，避免油污等污染道床。

10　效益分析

采用移動(dòng)閃光焊大大提高了焊接的質(zhì)量和效率，確保了焊接接頭性能，減少了勞動(dòng)力使用數(shù)量，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短了施工周期，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益。

11　應(yīng)用實(shí)例

75N鋼軌現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)式閃光焊接已在中南通道重載鐵路綜合試驗(yàn)段成功應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

［1］賈晉中，程建平.重載鐵路75 kg/m鋼軌移動(dòng)閃光焊焊接施工技術(shù)［J］.鐵道建筑，2014（7）：17-20.

中圖分類號(hào)：U213.4

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-6825（2016）06-0092-02

收稿日期：2015-12-15

作者簡(jiǎn)介：宋宏圖（1979-），男，碩士，副研究員；程星璠（1979-），男，工程師

Mobile flash butt welding construction method and technology of new 75N rail★

Song Hongtu1Cheng Xingfan2
（1.Metal and Chemical Research Institute，China Academy of Railway Sciences，Beijing 100081，China；
2.Xinyun Company，China Railway No.1 Engineering Group Co.，Ltd，Xianyang 712000，China）

Abstract：Taking an overloaded railway 75N new rail welding construction as an example，this paper introduced the characteristics，application scope and process principle of mobile flash welding construction methods，elaborated the construction process and quality control key points of the method，illustrated the used main machine，and put forward the welding construction safety and environmental protection measures，pointed out that using mobile flash welding could improve the welding quality and efficiency，could obtain good social and economic benefits.

Key words：rail，flash welding，quality control，overloaded railway