中老鐵路500m長鋼軌廠焊施工技術(shù)研究

黃元平

（中鐵二局新運公司，四川 成都 610031）

0 引言

中老鐵路設(shè)計速度為160km/h 的無縫化單線電氣化鐵路，全長422.441km，由于老撾國內(nèi)工業(yè)基礎(chǔ)較差，道路運輸條件受限，中國國內(nèi)無縫線路通常采用的100m 定尺軌無法通過海陸聯(lián)運到達，經(jīng)過施工調(diào)查，能通過海陸聯(lián)運的鋼軌標準長度僅為25m，故需先行建廠實施25m 鋼軌廠焊為500m 長軌。由于具備焊軌廠選址條件的場地有限，無法滿足中國國內(nèi)縱向設(shè)計長度要求，故需研究適用于中老鐵路特點的焊接生產(chǎn)線，在保證焊接質(zhì)量同時，需按期完成1700 余根500m 長鋼軌。

1 工程概況

1.1 工程設(shè)計規(guī)模及工期

中老鐵路磨萬段起于老撾邊境口岸磨丁，向北接新建玉磨鐵路，再向南經(jīng)老撾北方的南塔省、烏多姆賽省、瑯勃拉邦省、萬象省后到達全線終點站——老撾首府萬象市，為單線電氣化鐵路，設(shè)計行車速度160km/h，線路全長414.332km，廠焊長軌工期約16個月，月均計劃完成焊軌27km。

1.2 主要技術(shù)標準

采用60N-U75V-25m 定尺熱軋無孔新鋼軌。一般地段采用熱軋鋼軌，困難地段半徑小于1600m 時采用熱處理鋼軌，正線上無縫道岔采用的鋼軌與兩端正線采用的鋼軌質(zhì)量相同。鋼軌質(zhì)量必須滿足有關(guān)要求。

1.3 工程特點、施工重點和技術(shù)難點分析及對策

1.3.1 工程特點

鋼軌焊接屬于特種作業(yè)，技術(shù)要求高，需要由專業(yè)技術(shù)人員操作，因老撾當?shù)貏趧恿θ狈?、語言溝通困難、作業(yè)效率低下且焊軌方面專業(yè)人員不足，故焊軌作業(yè)人員需從中國國內(nèi)調(diào)入，且需要有針對性地管理涉外勞務(wù)輸出。

1.3.2 工程重難點分析及對策

（1）焊軌難度大，廠焊焊頭數(shù)量大，長軌廠焊工藝在老撾首次采用，老撾境內(nèi)自然環(huán)境差，廠焊質(zhì)量控制要求高。對策措施：改良工藝，采用2 條熱線和1 條冷線鋼軌焊接車間，形成一套適用于熱帶季風氣候地區(qū)的廠焊施工工藝，同時嚴格控制焊接作業(yè)質(zhì)量。

（2）設(shè)備物資運輸困難，老撾當?shù)毓I(yè)落后，焊軌所需的專業(yè)設(shè)備物資需從中國國內(nèi)進口，海關(guān)審批、檢查和放行程序復雜，且供應周期長，物流組織任務(wù)繁重。對策措施：提前做好物資、設(shè)備的進場工作，對焊軌設(shè)備上的一些特殊易損配件及時備貨，鐵科院技術(shù)人員全程駐場，以免因設(shè)備問題影響焊軌進度。

2 適用范圍及施工原則

2.1 適用范圍

該技術(shù)適用于中老鐵路磨萬段廠焊500m 長鋼軌焊接施工。

2.2 施工原則

秉承“安全第一，施工與運輸統(tǒng)籌兼顧”的原則，嚴格按照中老鐵路工期要求，合理安排各項工程施工，所需的機械設(shè)備和技術(shù)管理人員等資源配置均符合中老鐵路建設(shè)工期要求。

3 施工計劃

3.1 施工工期及進度指標

鋼軌廠焊計劃2019 年12 月1 日開始，2021 年6 月30 日結(jié)束（含設(shè)備安裝調(diào)試周期約3 個月）。

鋼軌焊接進度指標：綜合進度約1km/d。

3.2 主要物資設(shè)備配置計劃

主要物資：60kg-25m-U75V 鋼軌約33700 根，計51000t。

主要設(shè)備：U 型雙熱—單冷焊軌生產(chǎn)線一條。

4 總體施工技術(shù)方案

4.1 總體施工方案

利用一臺固定式閃光焊機在基地焊軌作業(yè)線的焊接工位進行鋼軌焊接、粗磨及焊后熱處理后進入長軌存放區(qū)，使用32 臺群吊吊運，存放時效24h，之后將500m 長鋼軌吊裝至冷線，進行焊接接頭矯直、精磨及探傷后返回長軌存放區(qū)進行存放。

4.2 總體施工順序

鋼軌配對—焊前檢驗和處理—焊前打磨除銹—焊接和推凸—粗磨—焊后熱加工—時效處理—焊接接頭矯直—外形精整及平直度檢驗—探傷檢測。

5 施工工藝及方法

5.1 短軌裝卸及堆碼

鋼軌經(jīng)海運到港轉(zhuǎn)路運到貨后，首先確定鋼軌長度、牌號、形式、標準、交貨狀態(tài)、數(shù)量等，確認無誤后至短軌存放區(qū)，采用2 臺門式起重機吊裝水平起吊、平穩(wěn)下落至短軌存放區(qū)臺座上。

鋼軌堆放平臺選用鋼筋混凝土地基梁，結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)穩(wěn)固。堆放平臺兩端橫擔離軌端不超過2m，第2 個橫擔離軌端不超過6m，中間橫擔跨距不超過6m。每根橫擔頂面水準誤差不超過1cm，相鄰橫擔之間的水準誤差量不超過1cm，整體水準誤差量不超過2cm。鋼軌存放的橫擔上需鋪墊1cm 扁鐵，多層堆放時，宜在每橫擔上布設(shè)層墊物，層間墊物選用方鋼（50×50×5mm），各層墊物宜與橫擔中心垂直對齊，整體誤差量不超過5cm。

5.2 鋼軌焊接施工方法及工藝

5.2.1 施工準備

采用2 臺門式起重機將短鋼軌從存軌臺座吊裝到輥輪輸送線上運輸至生產(chǎn)線，將待焊鋼軌輸送至校驗工位后，檢查鋼軌端頭軌腰，如果有熱軋形成的出廠凸起標識，對凸起標識進行打磨。

5.2.2 焊前檢查及配軌

（1）焊前檢查作業(yè)內(nèi)容，焊前檢驗，主要是確定鋼軌牌號并對鋼軌表面質(zhì)量、外觀尺寸及規(guī)格等進行檢查。檢查驗收后，做好該鋼軌的生產(chǎn)廠家、品種、型號、熱壓標識(爐號）、狀態(tài)、長度、表面質(zhì)量、軌頭寬度、軌底寬度、截面對稱度等相關(guān)信息的記錄。

（2）配軌作業(yè)內(nèi)容，配軌是根據(jù)生產(chǎn)安排編制當日焊軌計劃表，焊軌計劃表內(nèi)容應包括以下內(nèi)容：待焊長軌條編號，鋼軌牌號、型號及技術(shù)等級；焊接標軌及配軌數(shù)量；配軌長度、短軌組成及焊接順序。

5.2.3 焊前除銹

對待焊鋼軌端部與閃光焊電極接觸部分進行除銹，鋼軌除銹部位待焊時間超24h 或磨后有水、油脂、臟漬等污染后，均應進行再處理。除銹完畢后檢測除銹質(zhì)量，對未除銹干凈的部位可進行二次除銹，也可采用人工輔助除銹。

5.2.4 焊縫粗銑

首先應檢查上道工序作業(yè)質(zhì)量，無明顯傷損時再進行作業(yè)。用鋼絲刷對鋼軌焊頭表面焊渣進行清潔，并檢查焊接接頭表面有無焊渣嵌入（無焊渣嵌入為合格）。啟動鋼軌焊縫粗銑設(shè)備，對鋼軌焊頭頂面、側(cè)面焊瘤進行粗銑加工。鋼軌焊頭頂面、側(cè)面使用鋼軌焊縫粗銑設(shè)備進行粗銑加工，此環(huán)節(jié)不應出現(xiàn)鋼軌表面銑削灼傷。銑削時選擇合適的進刀速度和進刀量，且必須嚴格控制進刀量，一般每次進刀量不得超過0.35mm。

使用手持式砂輪機對軌底上表面及軌底邊焊瘤進行打磨，軌底上表面焊瘤橫向打磨范圍不小于50mm（從軌底邊緣算起）；軌底的垂直及水平方向錯邊應平順過渡，軌顎和軌底邊緣棱角應倒棱，使鋼軌保持圓弧形狀。打磨完成后檢查軌底焊瘤余高、軌腰焊瘤余高、軌腳厚度，用300mm 直尺和塞尺檢查軌腳邊水平方向錯邊量，并填寫打磨記錄。

5.2.5 焊縫熱處理

作業(yè)前檢查設(shè)備是否正常工作，正火小車走行正常，冷水機工作正常，無漏水、漏風現(xiàn)象；測溫探頭測量位置正確，安裝穩(wěn)固。檢查焊接接頭及附近表面質(zhì)量，清除焊接接頭及其附近200mm 范圍內(nèi)的氧化皮、砂輪灰及油污。

鋼軌進入設(shè)備，加熱線圈的中線應和焊接中線相對正，線圈在鋼軌兩端的間距基本一致，軌頂紅外線測溫點在軌頂焊縫中線，軌腳紅外線測溫點應在距軌腳邊0～10mm 范圍，且鋼軌不得與加熱線圈任何部位有接觸。鋼軌的焊接接頭在工作溫度小于500℃時可進行熱處理，同時將軌頭加熱器溫度控制在900℃，將軌底加熱器溫度控制在800～850℃（軌腳測溫定位在軌腳邊沿向內(nèi)1cm 范圍內(nèi)），在熱處理過程中注意觀察加熱器溫度控制、中頻及高頻初始功率、風壓、噴風時間、加熱時間與相關(guān)工藝參數(shù)是否一致。加熱結(jié)束時軌腳邊與軌頂面溫度差不得大于100℃。

5.2.6 長軌存放及時效

鋼軌通過輥輪輸送線傳輸至長軌存放區(qū)時，使用32 臺群吊吊運長軌。群吊升降裝置須具備集中控制功能，以做到同步升降及橫移。

吊運分為起吊、橫移、下降三個階段。鋼軌宜水平吊運，起升到位后方可走行。走行期間應防止鋼軌搖晃，走行到位確保鋼軌穩(wěn)定后可下降。吊掛和走行時應保持鋼軌平順。長軌存放后，貼上標識并記錄存放時間，經(jīng)過不低于24h 的時效，方可進行下一道工序。

5.2.7 焊縫精調(diào)

時效達到工藝規(guī)定要求后，將長軌吊裝至輥輪輸送線上傳至矯直機，檢查設(shè)備狀態(tài)并核對鋼軌信息。將該長軌的長軌條編號錄入系統(tǒng)后，焊接接頭與矯直機中心對正，根據(jù)鋼軌工作邊方向選擇與之相對應的測量探頭，啟動自動測量程序，根據(jù)測量結(jié)果，選擇受力點及支點位置，對焊縫中心兩側(cè)各500mm 范圍內(nèi)的平直度偏差進行垂直和水平方向的精矯直并做好矯直工位記錄。矯直后再次啟動自動測量程序，判斷結(jié)果是否滿足技術(shù)要求，若符合技術(shù)要求，發(fā)出走軌信息，若不符合技術(shù)要求，則重復執(zhí)行以上作業(yè)過程。

5.2.8 焊縫精磨及平直度檢驗

精磨作業(yè)開始前，按設(shè)備操作規(guī)程啟動精磨機進行預熱，根據(jù)軌型確定精磨參數(shù)（打磨長度不超過焊縫中心線兩側(cè)各400mm，軌溫應控制在50℃以下）。當鋼軌端部被送入精磨工位后，通知走軌人員停止走軌，取下軌端導向梭頭后移動精磨機，待鋼軌進入精磨機后，通知走軌人員走軌，待鋼軌穿過精磨機停止走軌，恢復梭頭，通知走軌人員走軌，使焊縫到達精磨工位。鋼軌停穩(wěn)后精磨機對位，啟動開始按鈕，檢測烙鐵頭平整度，并按照檢測結(jié)果完成磨削（作業(yè)人員在打磨過程中應隨時留心察看精磨機狀態(tài)，若有非正?，F(xiàn)象應盡快停機檢查）。精磨結(jié)束后，檢查焊接接頭是否滿足技術(shù)要求。若焊接接頭不滿足技術(shù)要求，重新進行精磨作業(yè)。

精磨達到技術(shù)要求后，用電子平直度測量儀，對鋼軌焊縫接頭上下段各500mm 的頂面部和工作邊平直度進行檢測，將尺子中心線對準焊接中心，分析、判定電子平直儀檢測曲線，并進行檢測記錄（測量結(jié)果有異議時，用鋼直尺和塞尺對焊頭進行測量確認）。

5.2.9 焊縫探傷

用鋼軌探傷儀檢驗焊縫質(zhì)量，以檢測內(nèi)部是否存在裂縫等問題。探傷檢測前校準偵察系統(tǒng)，探傷檢測時焊縫接頭的表層工作溫度不得超過40℃，若焊縫接頭表層工作溫度超過40℃，可灑水制冷。在探傷檢測的同時進行探傷記錄，探傷記錄中包含儀器設(shè)備、探頭、焊縫接頭序號、檢查數(shù)據(jù)、探傷結(jié)論和處理意見。

5.3 鋼軌焊接質(zhì)量要求

鋼軌閃光焊接接頭質(zhì)量標準以《鋼軌焊接第1 部分：通用技術(shù)條件》（TB/T 1632.1—2014）和《鋼軌焊接第2 部分：閃光焊接》（TB/T 1632.2—2014）為準[1-2]。

6 保證措施

6.1 質(zhì)量保證措施

第一，請鐵科院專業(yè)人員對長軌廠焊設(shè)備進行安裝和調(diào)試，同時對焊接作業(yè)的每道工序嚴格按照質(zhì)量標準進行控制，確保焊軌接頭質(zhì)量。此外，由于老撾雨季時間長、雨量大，需在焊軌生產(chǎn)車間設(shè)防雨棚，做好閃光焊施工的保護措施，保證焊接接頭質(zhì)量。第二，把好規(guī)范與標準關(guān)，進行層層技術(shù)交底，做好對設(shè)計文字和現(xiàn)場情況的審查工作，并做好施工記錄。第三，嚴格控制原材料，嚴格按照有關(guān)材料標準對各種進場的材料進行抽樣檢驗，之后報監(jiān)管單位檢驗，合格后方可使用。第四，做好對所有成品、半成品的質(zhì)量檢驗，進一步完善成品、半成品的質(zhì)量保護機制，并明確落實主體責任。

6.2 安全保證措施

第一，場地的布設(shè)須滿足耐火、防雷、防洪、防觸電等安全技術(shù)規(guī)范和安全技術(shù)施工管理的需要。第二，變壓器保護系統(tǒng)須設(shè)有接地安全保護器，在變壓器保護系統(tǒng)周圍設(shè)置鐵圍欄，設(shè)門加鎖，由專人負責管理，并懸掛“高壓電危險，切勿靠近”的警示牌。第三，在室內(nèi)外供電箱、供電柜之間設(shè)置電纜絕緣墊，并配備漏電防護裝置。第四，所有帶電控制器和裝置的金屬材料殼體上，均應安裝接地或接零保護，同時做好防潮、防雨措施。第五，移動設(shè)備的供電線路應使用橡皮線纜，在穿越結(jié)構(gòu)物時，埋管入地敷設(shè)。

6.3 工期保證措施

第一，按照工期要求編制具體施工計劃，確保工程順利實施。第二，協(xié)調(diào)鐵科院專業(yè)人員駐場，進行專業(yè)的設(shè)備調(diào)試和保障工作。第三，配備好關(guān)鍵項目技術(shù)力量和施工力量，確保設(shè)備正常運轉(zhuǎn)，同時加強部門及工位間的溝通協(xié)調(diào)。第四，老撾國內(nèi)物資匱乏、工業(yè)落后，幾乎所有物資都需從國內(nèi)進口，涉及出關(guān)物資設(shè)備通關(guān)問題，運輸周期長，故需提前做好物資、設(shè)備的進場工作，對焊軌設(shè)備的一些特殊易損配件及時備貨，以免因設(shè)備問題影響焊軌進度。

7 結(jié)語

綜上所述，采用該技術(shù)生產(chǎn)的焊接接頭順利通過中國鐵科院形式檢測，焊接接頭質(zhì)量合格。萬象焊軌廠在確保工程施工質(zhì)量和施工安全的同時，連續(xù)三個月月產(chǎn)超30km，并創(chuàng)日產(chǎn)1.2km 和月產(chǎn)35km 的好成績。萬象焊軌廠生產(chǎn)期多次接受老中公司和老撾當?shù)卣囊暡欤⒌玫綐I(yè)主和老撾政府的一致好評。中老鐵路的按期優(yōu)質(zhì)開通也為“一帶一路”沿線的工程項目建設(shè)樹立了良好信譽。