現(xiàn)場(chǎng)鋼軌焊接施工技術(shù)

現(xiàn)場(chǎng)鋼軌焊接施工技術(shù)Thespotsteelrailweldsthetechnique葉鮑生BaoshenYe中鐵十六局膠濟(jì)鐵路工程指揮部摘要：本文簡(jiǎn)要介紹了膠濟(jì)鐵路電氣化改造工程中鋼軌焊接的施工方法、施工工藝、質(zhì)量控制措施，為此后無(wú)縫線路施工提供參考。關(guān)鍵詞：既有線長(zhǎng)軌條焊接施工1、工程概況：膠濟(jì)鐵路電氣化改造工程位于山東省的膠東半島，東起美麗的海濱城市青島，西至山東省會(huì)濟(jì)南市，膠濟(jì)線素有山東經(jīng)濟(jì)的“黃金大道”之稱(chēng)，它對(duì)推動(dòng)山東半島對(duì)外開(kāi)放的輻射，對(duì)保持山東半島經(jīng)濟(jì)連續(xù)健康發(fā)展，起到了積極的促進(jìn)作用，并為山東半島的經(jīng)濟(jì)騰飛發(fā)明了良好的基礎(chǔ)條件。我局指揮部擔(dān)負(fù)施工的ZH-4標(biāo)段位于膠州市、高密市、昌邑市境內(nèi)，DK70+800~K126+500既有線全長(zhǎng)52.3km，其中新建四線含雙繞段，疏解線32.574km，線路總長(zhǎng)84.824km。經(jīng)由九個(gè)車(chē)站，其中改造車(chē)站五個(gè)，封閉車(chē)站4個(gè)。改造封閉車(chē)站重要是滿(mǎn)足200km/h速度段，及160km以下速度段線路平面規(guī)定引起的新建高速線，大取直和既有線單、雙繞線，跨區(qū)建一次性鋪設(shè)無(wú)縫線路。無(wú)縫線路的長(zhǎng)軌條焊接和采用廠內(nèi)電弧閃光接觸焊，現(xiàn)場(chǎng)采用移動(dòng)閃光接觸焊，小型氣壓焊和法國(guó)鋁熱焊相結(jié)合的方式，我們標(biāo)段重要是采用小型氣壓焊和法國(guó)鋁熱焊兩種形式。下面重要是把法國(guó)鋁熱焊的情況介紹如下：2、焊接設(shè)備2.1重要設(shè)備：手動(dòng)推磨機(jī)，鋼軌對(duì)正架機(jī)，鋼軌切軌機(jī)，鋼軌仿性打磨機(jī)，頂磨機(jī)等。2.2消耗物品⑴、密封膏；⑵、QPCJ工藝專(zhuān)用密封箱泥；⑶、高溫火柴；⑷、動(dòng)力機(jī)器用汽、柴油；⑸、足夠的丙烷和氧氣；（6）、焊一個(gè)接頭所必需的QPC組件（2個(gè)包裝箱）；（7）軌枕塞；（8）備用鋼軌扣件；（9）準(zhǔn)備一些同型號(hào)的插入軌；（10）距軌專(zhuān)用鋸片；（11）MR150型專(zhuān)用打磨砂輪；（12）表達(dá)牌和粘貼標(biāo)簽；（13）表格和手冊(cè)安全防護(hù)文獻(xiàn)2.3金屬構(gòu)件（1）、砂輪磨夾具；（2）測(cè)磨夾具；（3）底板；（4）回碴板；（5）坩堝叉2.4焊前的預(yù)熱和焊后的保溫（1）、氧氣、丙烷預(yù)墊拴和預(yù)熱支架（2）、氧氣和丙烷調(diào)壓表（3）氧氣丙烷軟管(4)防回活塞（5）合格的點(diǎn)火裝置（6）保溫箱和保溫罩。2.5安全防護(hù)用品（1）焊工護(hù)目鏡；（2）面罩、手套、護(hù)腿、口罩;(3)急救和防火器材；2.6動(dòng)力機(jī)具（1）、HC355型鋸軌機(jī)；（2）、沖擊扳手；（3）TR75型液壓鋼軌拉伸器；（4）EGHZ型EPM2型液壓推瘤機(jī)；（5）MR150型鋼軌打磨機(jī)2.7輔助工具（1）活動(dòng)扳手、軌道扳手、套筒桿；（2）大錘；（3）軌道定位器；（4）堵漏棒；（5）、托軌器；（6）鏟子、楔子；（7）鋼絲刷；（8）標(biāo)記印模和標(biāo)記表；（9）、修理動(dòng)力機(jī)具的工具；（10）軌道校正裝置：CR75型鋼軌對(duì)正梁扛軌器，軌距桿等；2.8測(cè)量工具（1）、焊工直尺；（2）軌溫計(jì)；（3）鋼卷尺；（4）溫度指示計(jì)；2.9信息傳達(dá)工具（1）告知聯(lián)系封鎖線路；（2）、工作情況交底；（3）3.焊接工藝焊接工藝流程圖4．鋼軌焊接型式實(shí)驗(yàn)焊件由于膠濟(jì)線使用鋼軌廠家不同，鋼軌成分也就有所差異，上線施工前，必須對(duì)不同廠家的鋼軌進(jìn)行焊接，通過(guò)型式實(shí)驗(yàn)，拿出第一手資料，掌握全面的技術(shù)參數(shù)，指導(dǎo)上線施工。4.1、疲勞（焊頭）4.1.1數(shù)量：3~5件4.1.2長(zhǎng)度：1300mm4.2、拉力：4.2.1數(shù)量：1件焊頭+1件母材4.2.2長(zhǎng)度：110mm4.3.3試件加工：（見(jiàn)下圖）4.4沖擊：4.4.1數(shù)量：1件焊頭+1件母材4.4.2試件長(zhǎng)度：80mm，60mm（母材）4.4.3試件加工：（見(jiàn)下圖）圖2缺口深度為2mm的標(biāo)準(zhǔn)比U型缺口沖擊式樣4.5硬度：4.5.1數(shù)量：3件焊頭+1件母材，4.5.2試件長(zhǎng)度見(jiàn)上圖鋁熱焊頭中的一件按圖3加工軌頭，一件加工成縱向試片（圖4），另一塊加工成橫向試片（圖5）圖圖5鋁熱焊橫向硬度試片加工圖（單位：mm）說(shuō)明：1.硬度上端面（軌端面）和下端面（軌底面）不加工。制加工縱向大平面，粗糙度▽7。2.按上端面所示位置打上編號(hào)。4.6靜彎：4.6.1數(shù)量：10件4.6.2長(zhǎng)度：1200~1300mm5、實(shí)行過(guò)程根據(jù)型式實(shí)驗(yàn)結(jié)果，各項(xiàng)指標(biāo)都滿(mǎn)足TB/T1632-91鋼軌焊接接頭技術(shù)條件，為現(xiàn)場(chǎng)可以上線施工焊接提供了可靠成熟的技術(shù)參數(shù)。采用QPCJ鋁熱焊工藝完畢一個(gè)鋼軌街頭的焊接可分為13個(gè)環(huán)節(jié)，并且13個(gè)環(huán)節(jié)必須遵照以下特定規(guī)定。5.1.1到焊接現(xiàn)場(chǎng)前的準(zhǔn)備工作：在出發(fā)到施工現(xiàn)場(chǎng)前，必須依據(jù)設(shè)備機(jī)具表，認(rèn)真檢查貫徹是否已備齊焊接所必需的所有工具，材料設(shè)備。5.1.2焊接現(xiàn)場(chǎng)的準(zhǔn)備工作：到現(xiàn)場(chǎng)后，應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境，天氣情況進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，對(duì)任何也許導(dǎo)致火災(zāi)或安全事故的隱患務(wù)必進(jìn)行徹底清除。5.1.3軌道的準(zhǔn)備工作：采用適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施，避免鋼軌在對(duì)接對(duì)正，調(diào)整以及焊接過(guò)程中發(fā)生移動(dòng)。5.1.4動(dòng)鋼軌端頭的準(zhǔn)備：鋼軌端頭間隙位置不能位于軌枕之上，鋼軌端頭的斷面公差應(yīng)大于1.0mm，鋼軌端頭150mm范圍內(nèi)必須用鋼絲刷清刷干凈，既有線上的舊軌必須擬定鋼軌端頭以前為被氣焊或電焊過(guò)。否則會(huì)導(dǎo)致焊頭質(zhì)量的不合格。5.1.5鋼軌端頭的對(duì)正：鋼軌端頭的對(duì)正事任何鋁熱焊焊接工藝中最難也是最關(guān)鍵的一項(xiàng)工作。它將直接關(guān)系到鋼軌焊接接頭的外觀質(zhì)量和內(nèi)在質(zhì)量，所以、QPCJ鋁熱焊焊接鋼軌端頭對(duì)正歸納為四要素：軌縫調(diào)整、夾點(diǎn)設(shè)定、水平對(duì)正和不等傾斜調(diào)整。5.1.4.1軌縫間隙：鋼軌鋁熱焊軌縫間隙一般為≮23mm和≯27mm。假如軌縫小于23mm，將達(dá)不到預(yù)熱效果，并且溶化的鋼水會(huì)因過(guò)量而溢出灰茶盤(pán)，假如軌縫大于27mm，遇熱也達(dá)不到效果，并且溶化的鋼水還局限性以填滿(mǎn)整個(gè)間隙。所以軌縫的大小必須為：25±2mm，在軌頭和軌底面進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量。5.1.4.2夾點(diǎn)（垂直對(duì)正）：將焊工專(zhuān)用直尺至于鋼軌運(yùn)營(yíng)表面正中央，直尺端頭與鋼軌運(yùn)營(yíng)表面的間隙的夾點(diǎn)設(shè)定的所需要的測(cè)量尺寸，夾點(diǎn)值木枕3.2m，水泥區(qū)為1.6m。調(diào)整夾點(diǎn)使用的起道機(jī)必須一直放置鋼軌上，直至焊頭冷卻至370℃以下方可取下起道機(jī)，在鋼軌對(duì)正和澆注結(jié)束過(guò)程以前任何人不得站在焊接區(qū)域5.1.4.3水平對(duì)正：用焊工專(zhuān)用的直尺分別緊貼鋼軌的軌頭，軌腰和軌底，假如一側(cè)的鋼軌頭軌腰或軌底比另一側(cè)寬，將兩側(cè)鋼軌的中心線對(duì)齊，差異均分。5.1.4.4傾斜對(duì)正：根據(jù)目測(cè)鋼軌端頭以及直尺測(cè)量情況，鑒定那一側(cè)鋼軌偏離中心線，將偏離的干軌調(diào)整到最后對(duì)正。值得注意的是：軌縫大小不對(duì)的會(huì)導(dǎo)致鋼軌焊頭的結(jié)合質(zhì)量不高；尖頭設(shè)立不好，焊頭冷卻后，鋼軌的運(yùn)營(yíng)表面會(huì)出現(xiàn)過(guò)高或過(guò)低；對(duì)正不好，將會(huì)導(dǎo)致軌距不一致；鋼軌端頭間的不等傾斜將會(huì)導(dǎo)致焊頭因疲勞過(guò)度而斷裂；過(guò)早拆除起道機(jī)對(duì)正夾會(huì)產(chǎn)生焊頭的偏離；必須認(rèn)真用好專(zhuān)用直尺。5.1.6砂模的準(zhǔn)備：認(rèn)真檢查砂模設(shè)備是否齊全，砂模是否受潮，若受潮要更換。將兩側(cè)的砂模在鋼軌上輕輕的進(jìn)行摩擦，使與鋼軌更密貼，然后取砂模底板按規(guī)定涂上密封膏，先安裝底砂模板，在安裝側(cè)模，擰緊固定，蓋上砂?？冢苊饣覊m和雜物進(jìn)入砂模內(nèi)。將專(zhuān)用的封箱泥均勻的抹在砂模與鋼軌的各處縫隙處。5.1.7預(yù)熱：5.1.7.1壓力調(diào)節(jié)：將丙烷和氧氣調(diào)壓器上的壓力完全釋放歸零，把預(yù)熱器上的兩個(gè)閥門(mén)完全打開(kāi)，踢過(guò)氧氣和臂彎的調(diào)節(jié)閥將壓力調(diào)節(jié)到丙烷壓力為10psi（相稱(chēng)于0.07mpa）、氧氣壓力為70psi（相稱(chēng)于0.49mpa），關(guān)掉預(yù)熱器上的兩個(gè)閥門(mén)，這時(shí)壓力調(diào)節(jié)已完畢。5.1.7.2預(yù)熱：記錄好鋼軌溫度，在砂模外快速打開(kāi)預(yù)熱器丙烷閥門(mén)，點(diǎn)燃火焰稍稍開(kāi)大，慢慢打開(kāi)預(yù)熱器氧氣閥門(mén)，在預(yù)熱器上的噴嘴出獲得一個(gè)大約12mm藍(lán)色火焰處，將預(yù)熱器放置在預(yù)先定好位的預(yù)熱架上，并將預(yù)熱器在砂模中迅速居中定位，火焰從砂模兩側(cè)冒出，均勻?qū)ΨQ(chēng)，火焰的聲音均勻，立即按下跑秒計(jì)時(shí)。時(shí)間約6分鐘。在規(guī)定的時(shí)間結(jié)束后，撤走預(yù)熱器鋼軌中間及軌頭顏色發(fā)紅。預(yù)熱工作已完畢。5.1.8焊藥包的準(zhǔn)備：在預(yù)熱之前或在預(yù)熱過(guò)程中，檢查包裝箱內(nèi)的組建是否齊全，藥劑包是否有破損或受潮，坩堝是否有損傷。假如以上完好無(wú)損，打開(kāi)藥劑慢慢旋轉(zhuǎn)倒入一次性坩堝內(nèi)，將高溫火柴插入焊藥包內(nèi)蓋上坩堝蓋。5.1.9澆注在規(guī)定預(yù)熱時(shí)間結(jié)束后，將分流塞放入頂部的入口處，將一次性坩堝放置在砂模的正中央，點(diǎn)燃點(diǎn)火引信，將引信插入焊藥中，最深為25mm，蓋上坩堝蓋，做好堵漏準(zhǔn)備，當(dāng)費(fèi)碴停止流出，按下跑表開(kāi)始計(jì)時(shí)五分鐘后開(kāi)始拆模。5.1.10拆模及推瘤：在澆注結(jié)束五分鐘后，移走坩堝、灰碴盤(pán)、拆除砂模夾具、夾板和底板，用熱切鑿劃去焊頭頂部，除掉冒出的焊料，將鋼軌運(yùn)營(yíng)表面以變干的封箱泥稍加清理。六分鐘后將多余的焊料切除，將軌底處冒出的焊料打彎，以便打磨的進(jìn)行。5.1.11熱打磨：打磨人員要穿戴防護(hù)用品，調(diào)整的熱打磨機(jī)先進(jìn)行焊頭表面，將焊料頂部表面打磨至距軌面1mm左右，決不能打磨至母材平齊，這樣冷卻后將會(huì)出現(xiàn)凹陷現(xiàn)象，鋼軌兩側(cè)與軌面的圓弧形處打磨至于既有鋼軌平齊。5.1.12冷打磨：在澆注結(jié)束一小時(shí)后，拆除軌底抬高器，目測(cè)夾點(diǎn)，對(duì)鋼軌表面進(jìn)行打磨使其整體平齊，冷打磨的速度不要過(guò)快過(guò)猛，否則會(huì)導(dǎo)致鋼軌淬火或發(fā)藍(lán)。5.1.13檢查收尾：檢查焊好的鋼軌接頭表面，軌頂表面應(yīng)凸出為0.25~0.3mm，凹陷為0，做好焊接記錄，并貼好標(biāo)記，將軌道恢復(fù)至標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，收拾工具清理現(xiàn)場(chǎng)，取消線路封鎖，恢復(fù)開(kāi)通線路。6.質(zhì)量控制：6.1準(zhǔn)確了解鋼軌的化學(xué)成分，機(jī)械性能，低倍組織等應(yīng)符合GB2585及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)定，對(duì)鋼軌母材質(zhì)量有疑義的要進(jìn)行再檢查。6.2上線進(jìn)行鋼軌焊接前，必須做靜彎、破斷荷載、落錘、疲勞荷載，全項(xiàng)組織及晶粒度等型式實(shí)驗(yàn)。6.3現(xiàn)場(chǎng)每個(gè)焊接接頭必須進(jìn)行超聲波探傷。6.4鋼軌焊頭平直度必須達(dá)成以下規(guī)定。焊接接頭平制度規(guī)定（mm/m）序號(hào)項(xiàng)目氣壓焊、鋁熱焊1軌頂面+0.3，02軌頭內(nèi)側(cè)工作面+0.33軌底+0.3，07.施工注意事項(xiàng)：7.1必須按審定的施工方案計(jì)劃組織施工，做好施工安全管理和現(xiàn)場(chǎng)控制，施工前的準(zhǔn)備工作要做到“三必須”，即必須制定切實(shí)可行的安全防護(hù)措施，對(duì)施工人員要進(jìn)行崗前培訓(xùn)和技術(shù)交底，必須明確施工領(lǐng)導(dǎo)負(fù)責(zé)人，必須四到位（人員到位、職務(wù)到位、責(zé)任到位、業(yè)務(wù)水平到位）。7.2對(duì)施工單位負(fù)責(zé)人施工人員講清作業(yè)程序時(shí)間人物和質(zhì)量規(guī)定。7.3鋼軌焊縫兩側(cè)各10mm范圍內(nèi)不得有明顯壓痕、硬痕、劃傷，電擊等缺陷。7.4長(zhǎng)軌條在焊接前必須撥正，未撥對(duì)正嚴(yán)禁焊接。7.5砂模安裝必須牢固穩(wěn)定，封箱泥必須抹平抹實(shí)。7.6預(yù)熱時(shí)間一定要把握好，拆模熱打磨必須要嚴(yán)格控制好時(shí)間8.施工體會(huì)：我局膠濟(jì)指揮部在膠濟(jì)電氣化工程施工中，全管區(qū)內(nèi)進(jìn)行鋁熱焊街頭400多個(gè)，通過(guò)自探和濟(jì)南鐵路局工務(wù)部門(mén)復(fù)探。鋼軌焊接街頭合格率達(dá)成97%，在整個(gè)膠濟(jì)線鋼軌接頭焊接質(zhì)量是最佳的。我們焊接任務(wù)即