移動(dòng)氣壓焊軌車道上焊施工工藝研究

楊建兵 張海龍

摘 要：換軌一體化課題中移動(dòng)氣壓焊軌車道上焊施工工藝是課題的主要內(nèi)容之一。本文重點(diǎn)對移動(dòng)氣壓焊軌車道上龍口焊接的關(guān)鍵工藝進(jìn)行總結(jié)，為換軌一體化課題實(shí)施提供支持。

關(guān)鍵詞：換軌一體化；道上焊接；鋼軌對位法；直接焊接法

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.06.174

0 前言

換軌一體化課題的主要研究內(nèi)容是：卸軌、換軌、焊軌、放散等需要多個(gè)天窗完成的內(nèi)項(xiàng)目，集中到一個(gè)天窗內(nèi)完成的施工工法，課題組于2017年7月在新建高鐵茂深線馬塔至陽西DK236.746--DK316.246進(jìn)行了全流程驗(yàn)證性試驗(yàn)，檢驗(yàn)課題的實(shí)際效果。移動(dòng)氣壓焊軌車道上龍口焊接作為課題的重點(diǎn)項(xiàng)目與傳統(tǒng)的氣壓焊軌車道上焊接方式有了比較大的變化。傳統(tǒng)的施工工藝從時(shí)間和質(zhì)量控制方面不能滿足換軌一體化施工的需要，需要尋找一種有效的施工工藝使道上龍口焊接在換軌一體化中順利實(shí)現(xiàn)預(yù)定目標(biāo)。

1 氣壓焊軌車道上焊施工工藝研究主要內(nèi)容

（1）為滿足氣壓焊機(jī)對軌縫的要求，研究長軌車輸送裝置與移動(dòng)氣壓焊軌車道上焊之間準(zhǔn)確配合的工藝，滿足移動(dòng)氣壓焊機(jī)對軌縫的要求。（2）為滿足一體化施工對于時(shí)間節(jié)點(diǎn)的要求，研究移動(dòng)氣壓焊軌車在不撥彎條件下焊接的可行性，確保焊軌時(shí)效性和質(zhì)量的穩(wěn)定性的焊接工藝。

2 起點(diǎn)龍口焊縫控制工藝研究

移動(dòng)氣壓焊軌車道上焊作業(yè)工序分為：焊接前準(zhǔn)備、焊接作業(yè)、焊后處理三個(gè)階段。其中鋼軌端頭處理是關(guān)鍵質(zhì)量控制環(huán)節(jié)，對焊接質(zhì)量具有決定性影響。

在一體化換軌模式下待換鋼軌狀態(tài)發(fā)生了明顯變化，由常規(guī)的提前卸到砟肩再換入承軌槽，改變?yōu)橛砷L軌車直接輸送到承軌槽中，這個(gè)變化導(dǎo)致對軌模式發(fā)生了根本的變化，待換鋼軌在長軌車上經(jīng)過處理以后直接進(jìn)入承軌槽，到達(dá)焊接位置，節(jié)約了封鎖點(diǎn)內(nèi)時(shí)間同時(shí)也帶來了新的問題，如何保證輸送車上的鋼軌能夠平穩(wěn)的到達(dá)龍口且精準(zhǔn)對位。為了解決這個(gè)問題先后試驗(yàn)了直接輸送法、過量輸送法、以及二次輸送法。

直接輸送法：長軌運(yùn)輸車把鋼軌直接輸送到焊縫，期望達(dá)到直接對位滿足氣壓焊接目的。由于長軌向龍口送輸?shù)倪^程中長軌伸出的位置和既有鋼軌之間是存在一個(gè)角度，輸送到龍口時(shí)把枕木撞翻，既不能達(dá)到直接對軌的目的，又給已經(jīng)處理好端面造成了二次污染，這種方法適用效果較差。

過量輸送法：長軌運(yùn)輸車把鋼軌輸送到超過既有軌1米位置，然后用鋼絲繩固定牢固，長軌車開始走行卸軌、換軌。由于受到了阻力的影響，軌頭會(huì)隨著長軌車走行方向跟進(jìn)，由于鋼軌出現(xiàn)了搭接達(dá)不到直接對軌的目的，也沒有起到效果。

二次輸送法：經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，我們尋找到了一種既能夠保證焊縫位置，又不需要重新鋸軌、打磨的對軌方法。既二次對位法。具體工藝如下：

（1）利用長軌運(yùn)輸車上的輸送機(jī)液壓輸送裝置有微動(dòng)功能的特點(diǎn)，在鋼軌輸送過程中到達(dá)龍口前轉(zhuǎn)換到微動(dòng)功能使鋼軌能夠緩緩的向前移動(dòng)。

（2）第一次輸送時(shí)：把長軌輸送過焊縫大約200-300mm的位置這樣可以避免長軌撞擊枕木。用鋼絲繩固定后，開始卸軌、換軌，由于受到摩擦阻力作用長軌條被帶動(dòng)使龍口呈現(xiàn)空隙。此時(shí)長軌車?yán)^續(xù)走行，在長軌條入槽后大于100米時(shí)停車進(jìn)行第二次輸送，此時(shí)液壓輸送機(jī)要轉(zhuǎn)換到成微動(dòng)模式，緩緩輸送鋼軌直至焊縫處使焊縫完全貼合，此時(shí)鎖定起點(diǎn)十根枕木，長軌車?yán)^續(xù)走行，起點(diǎn)龍口完成對位。這種方法能夠完全達(dá)到焊接需要。二次輸送法能夠很好滿足氣壓焊機(jī)對龍口焊縫寬度和端面質(zhì)量的需求。

3 道上焊焊接施工工藝的研究

傳統(tǒng)換軌施工采用的撥彎法和兩段拉伸法進(jìn)行龍口焊接的施工工藝不適應(yīng)課題需要，為了滿足課題對時(shí)間和質(zhì)量要求，根據(jù)作業(yè)工況的特殊性尋找適合課題特點(diǎn)的工藝，確保焊軌質(zhì)量的穩(wěn)定性和可靠性是道上起點(diǎn)龍口氣壓焊的核心內(nèi)容，為滿足換軌一體化課題特有的工藝特點(diǎn)以及時(shí)效性的要求實(shí)現(xiàn)直接焊接的方式，對焊機(jī)和線路的應(yīng)力進(jìn)行了校核為工藝提供理論支持。

①拉力計(jì)算：假定固定端在200米處，在軌縫為10mm的情況下直接拉伸焊接的情況。頂鍛量30mm。計(jì)算拉伸力鋼軌彈性模量E=2.1x1011Pa L=200m ΔL=0.04m 鋼軌橫截面積S=7.745x10-3 Pa=

計(jì)算公式：

=2.1x1011Pa x7.745x10-3xm=3.295xN=325.29KN

②靜摩擦阻力計(jì)算：假定在200米處鋼軌不動(dòng)，用大膠靜摩擦系數(shù)為μ=0.3-0.6之間取較大值0.6，此時(shí)不考慮墊滾筒的情況，如果采用滾筒墊的方式摩擦系數(shù)可降到0.1。因動(dòng)摩擦系數(shù)小于靜摩擦系數(shù)，所以僅計(jì)算靜摩擦系數(shù)，取靜摩擦力作為參考值。

=0.6x120 =72KN （靜摩擦）或 = 0.1x120 =12KN（動(dòng)摩擦）

焊機(jī)在頂煅需要的壓力為20MP，為了克服拉應(yīng)力和摩擦阻力的影響，焊機(jī)至少應(yīng)提供397KN的力，焊機(jī)要提供10MP壓力。

在曲線地段可以把鋼軌定義為柔性條。拉力如上述①公式。摩擦阻力為縱向摩擦力和垂向摩擦力的合力。

所以：

（1）進(jìn)行道上焊接作業(yè)時(shí)曲線起點(diǎn)至在200米以外較好。

（2）在曲線起點(diǎn)至焊接位置應(yīng)設(shè)置滾筒，使靜摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦。減小摩擦阻力。

（3）道上焊接時(shí)焊機(jī)頂鍛壓力應(yīng)設(shè)置為28-30MP。

4 氣壓焊軌車道上焊施工工藝研究主要結(jié)論

（1）在換軌一體化施工，長鋼軌輸送時(shí)必須考慮龍口焊接的配合問題，采用二次輸送法能夠滿足精確對位的要求。（2）換軌一體化施工，采用直接焊接的方法，設(shè)置合理的參數(shù)能夠滿足焊接效率和焊接質(zhì)量的要求。

參考文獻(xiàn)：

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本文系中國鐵路總公司2016年重點(diǎn)課題 “換軌一體化施工模式的研究與應(yīng)用”研究成果（課題編號2016G003-M）

作者簡介：楊建兵（1970-），湖南常德人，本科，副段長，研究方向：鐵路工務(wù)大修施工技術(shù)與安全管理。