利用寬焊縫對普通鐵路線路傷損焊縫處理及工藝研究

白鵬鵬 劉偉

摘 要：鋼軌焊縫接頭在列車的碾壓、高頻率的沖擊作用下，其使用壽命逐漸縮短，全路每年都有因傷損焊縫處理不及時造成斷軌事故的發(fā)生。本文主要提出了線路鋼軌重傷焊縫處理的技術(shù)及工藝上。

關(guān)鍵詞：鋼軌;寬焊縫;焊接;工藝

1 ?前言

隨著我國鐵路建設(shè)的飛速發(fā)展，鐵路軌道由原來的夾板式連接逐漸被接觸焊、閃光焊、鋁熱焊所取代。然而，在列車荷載的長期沖擊作用下，焊縫接頭的抗疲勞能力逐漸降低，伴隨著時間出現(xiàn)不同程度的傷損。為了確保行車安全和列車的舒適度，及時對傷損的焊縫進行處理，一般采用插入短軌或更換道岔軌件，給日常養(yǎng)護維修帶來了較大的工作量。

2 ?提出利用寬焊縫處理鋼軌焊縫的原因

2017年，我段管內(nèi)京滬、膠濟等線傷損焊縫多大上百處，由于沒有有效實用的重傷焊縫處理技術(shù)及方案，全部重傷焊縫暫時采用有損夾板加固。2017年11月-12月我段聯(lián)合鐵科院采用50mm寬軌縫原位復(fù)焊的方法對其中的5處重傷接頭進行原位切除復(fù)焊處理，效果良好。初步現(xiàn)場試驗發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)傷損焊縫處理方法相比：

①從考慮成本的角度看，采用利用寬焊縫原位切除傷損焊縫復(fù)焊的方法比插入短軌的方式節(jié)約成本約5000元/處;

②從施工時間來說，僅需要一次天窗時間就可以，比傳統(tǒng)傷損焊縫處理方法要節(jié)省1-2個天窗;

③從焊縫接頭養(yǎng)護來說，比統(tǒng)傷損焊縫處理方法少1個接頭。

同時，寬軌縫原位復(fù)焊在滿足天窗施工條件下，保證接頭性能和焊接成功率。

3 ?寬焊縫處理傷損焊縫復(fù)焊工藝

3.1 傷損切除

利用探傷儀對重傷焊縫傷損大小、位置精確定位。鋸軌前通過焊縫探傷儀對重傷焊縫精確傷損定位，在軌頂面及軌底處標(biāo)記，并保證完全切除焊筋一側(cè)，然后利用鋼板尺測量軌縫寬度上部50mm、下部50mm，再次進行鋸軌，（原焊筋寬度40mm），最后用手（戴手套）觸摸軌底焊筋是否切除干凈進行確認，未切除或帶有毛刺進行打磨處理。對兩側(cè)軌端進行打磨除銹。同時安排緊固焊縫前后50米扣件。（保證預(yù)留寬焊縫為50mm，保證傷損完全切除）

3.2 對尖點

軌端干燥后進行對軌。尖點值在3～4mm范圍。安裝底盤后進行二次對軌。

3.3 安裝卡具砂型封箱

首先，要檢查砂型有無損壞、附有雜物，其次進行與鋼軌磨合，縫隙大，貼合不好時（鋼軌垂磨、軌頭壓坍），對砂型軌顎處進行修復(fù)，直到貼合良好。然后進行封箱，要封實，不要用力太大（防止封箱泥擠入砂型腔內(nèi)部），用力均勻。封箱后換一人進行檢查確認，防止漏封。最后檢查型腔有無雜物。

3.4 預(yù)熱

焊接所采用鋼軌材質(zhì)為60kg/mU71Mn鋼軌，焊接前待焊兩鋼軌間隙為47～53mm。點燃并調(diào)節(jié)火焰。預(yù)熱火焰的焰心長度為25mm，預(yù)熱丙烷壓力為0.10MPa，氧氣壓力為0.30MPa。將預(yù)熱器放在調(diào)節(jié)好的預(yù)熱器支架上，注意觀察使預(yù)熱器加熱嘴出口與軌縫平行，同時不要使預(yù)熱器加熱嘴不要與砂型接觸，防止加熱不均勻或加熱嘴燒損。加熱時注意觀察從砂型兩邊冒口反上來的火焰是否通暢，是否一樣高。預(yù)熱過程中注意觀察預(yù)熱情況，隨時保證預(yù)熱器的正確位置。

3.5 ?點火、反應(yīng)

3.6 ?澆筑、拆模

鋼液澆注后第10min拆模，11min敲掉軌頭砂型。

3.7 ?推瘤

澆注后第13min推瘤。

3.8 ?打磨

澆注后第23min平直度打磨后，進行外觀打磨，并剔除焊筋周圍溢流飛邊、焊渣。

3.9 ?恢復(fù)線路

澆注后第43min整個焊接操作全部結(jié)束，開始恢復(fù)扣件。用道尺測量軌距、水平，對超標(biāo)進行改道，作業(yè)后回檢，確認線路可以達到準(zhǔn)許放行列車狀態(tài)。

4 ?50mm寬軌縫接頭性能檢驗

依據(jù)TB/T1632.1-2014《鋼軌焊接第1部分：通用技術(shù)要求》、TB/T1632.3-2014《鋼軌焊接第3部分：鋁熱焊接》，進行了不同軌縫寬度情況下鋼軌鋁熱焊接頭靜彎、斷口、疲勞、硬度、拉伸和金相組織檢驗。

4.1靜彎試驗

依據(jù)TB/T1632.3-2014《鋼軌焊接第3部分：鋁熱焊接》，對焊頭進行靜彎試驗，靜彎試驗方法如圖1所示，靜彎支距1m，焊縫位于正中間，從焊縫正中間施加壓力直至焊頭斷裂。試驗結(jié)果見表1。

4.2 疲勞試驗

依據(jù)TB/T1632.3-2005《鋼軌焊接第3部分：鋁熱焊接》，焊頭進行了疲勞實驗。疲勞載荷為70kN/350kN，試件支距為1.0m，焊縫居中，軌頭向上。

4.3 拉伸性能

對焊頭試件縱向斷面依據(jù)TB/T1632.3-2005《鋼軌焊接第3部分：鋁熱焊接》進行抗拉性能測定。

4.4 硬度試驗

依據(jù)TB/T1632.3-2005《鋼軌焊接第3部分：鋁熱焊接》，對焊頭進行硬度測量。

4.5 顯微組織

依據(jù)TB/T1632.3-2005《鋼軌焊接第3部分：鋁熱焊接》，在焊頭上截取軌頭部位，軌腰部位和軌底部位的顯微組織試樣，進行檢測，均為珠光體和少量鐵素體

5 ?結(jié)論

通過聯(lián)合鐵科院利用寬焊縫對傷損焊縫原位切除復(fù)焊技術(shù)的研究，寬焊縫鋼軌鋁熱焊接頭性能滿足TB/T1632-2014《鋼軌焊接》要求。如果利用50mm寬焊縫處理傷損焊縫，可減少線路修復(fù)插入短軌的使用數(shù)量，對降低線路維修成本，減少線路接頭數(shù)量，適應(yīng)線路高密度運輸是有利的。