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1、1津滨轻轨工程现场焊轨施工技术摘 要:天津市区至滨海新区快速轨道交通工程轨道采用无缝线路,先进行场焊,在场内将钢轨焊成 125m 的长轨条,然后进行现场焊接,形成无缝线路。本工程根据现场的施工特点,采用移动式气压焊,保证了施工质量与施工进度。关键词:无缝线路;焊轨;施工;技术1 工程概况天津市区至滨海新区快速轨道交通工程轨道工程,设计采用区间无缝线路。施工时先在工厂内将标准轨焊接成 125m 的长轨条,然后进行铺轨作业,铺完轨后,在现场将 125m 的长轨条焊接成区间无缝线路。本工程因地制宜,根据现场的施工特点,采用小型移动式气压焊,保证了施工质量与施工进度,对类似工程的施工具有借鉴意义。2
2、施工工艺现场焊接采用小型移动式气压焊机完成。工艺流程:作业准备拉轨轨端处理钢轨固定安装加热器点火焊接推凸正火焊缝打磨及矫直焊缝检查及探伤。2.1 焊前准备(1)设备检查发电机组运行状态及供电情况正常与否;压接机各部件完好状态及运动部件运动情况;加热器点火和试火,火焰情况,有无堵管;进、回水通畅与否;检查气路、水路、油路是否有跑、冒、漏情况;检查氧气、乙炔瓶现存气量是否够(至少够焊一个焊头);2遇有交叉作业时,穿越线路的所有气路、水路、油路、电路都要从轨底穿越;检查推凸装置,各部件运动灵活与否,刀刃完整与否,一切正常后把后垫、前刀体、底刀均放在便于操作的位置上,以备使用。(2)安全防护及人员安全
3、情况检查 因本线存在交叉作业,且目前线路情况不具备高速行车条件,可在前后打磨作业地点以外适当距离的左、右线上均设置安全防护标志,不允许在焊接时会车,并设专人负责瞭望;如发生焊接点会车,须待会车电焊轨完毕后,焊缝正火并自然冷却至常温后,设备下道、人员离开线路后方可进行(邻线行车不受正火工序限制);操作人员穿戴好各种劳动保护用品,包括工作服、安全帽、眼镜、长毛手套、长皮护脚等;氧气瓶、乙炔瓶、控制箱应布置在焊缝和切割火焰的上风或侧风方向,禁止布置在火焰的下风方向。现场备有遮阳设备,避免气体瓶受阳光暴晒;氧气瓶、乙炔瓶、控制箱和火焰,四者之间都应相距 5m 以上。乙炔瓶须离开火焰 10m 以上。过滤
4、瓶要垂直放置;施工地点附近不得有挥发性气体、易燃易爆物品等;轨道平车要有制动装置,防止在坡道上溜车;各种焊接设备及仪表工具都应轻拿轻放,严禁摔打、磕碰、划伤;搬运及作业时,严防人身被设备伤害;焊接过程中,加热器发生回火、放炮时,应立即关闭气门、熄灭火焰,防止出现其他严重事故。2.2 轨端处理(1) 钢轨外形尺寸偏差3轨头宽0.5mm;轨腰厚-0.5,+1.0mm;轨高-0.5,+0.8mm;不对称:轨头 0.5mm,轨底1.0mm;轨底宽-2.0,+1.0mm。钢轨表面不得有裂纹、折叠、横向划痕,允许有不超过 1mm 的结疤、压痕,纵向划痕不超过 0.5mm,轨底 1/3 处不得有划痕。(2)
5、 将钢轨用起道机顶起垫牢,清除钢轨端面 40mm 范围内的油污、铁锈、泥沙等。轨端 400mm 范围内保持干燥、无水气。若焊机卡紧部位的轨面和轨腰有较重污垢或钢轨标志时,亦须处理。(3)打磨时锉刀用四氯化碳清洗后应始终保持清洁,严禁手摸。打磨时要绝对保证两轨底角端不得凹于其他地方。锉刀和宽座角尺不得污染,锉刀严禁翻面。(4)打磨后钢轨端面应全面呈现金属光泽,端面与钢轨纵轴线不垂直度及端面平面度需0.15mm。粗糙度最大允许值为 12.5m(6.3)。(5)应保护好打磨后的钢轨端面,使之不受污染和碰撞或划伤,不许用手触摸,不许用嘴吹,否则应重新处理。处理好的端面应在 30min 内焊接。2.3
6、钢轨固定 (1)将焊接前进方向的长轨条扣件解除,用起道机顶起并垫以滚筒后串轨。拨正 2条待焊钢轨,焊缝每侧垫 2 处短木枕(配以薄木板和薄铁皮),第 1 个距轨端1.21.5m,第 2 个距轨端 20m。轨缝 815mm,并随气温调整。由专人在距轨缝20m 外目测,使之达到以轨缝为中心 40m 范围内钢轨顺直平整,待焊缝处无高、低接头。用 1m 直尺测量,两轨焊缝拱度0.5mm,不允许下凹;工作边应平直,误差0.5mm。直尺底角对齐,两轨如有误差,相差量应对称布置。(2)装卡固定时,注意对已打磨好的轨端一定要保护好,不要滑伤,或被污染;轨顶螺栓紧固程度不伤母材。固定好后,即可进行预顶,压力为
7、24MPa,并观察是否打滑。4预顶后用 1m 直尺检查应达到以下标准: 两轨顶面焊接处拱度0.4mm,高低错牙0.3mm,不允许下凹;两轨工作边平直,误差0.3mm,当轨头宽度偏差过大或轨端有旁弯无法调直时,应保证内侧工作面在 1m 内偏差0.5mm;两轨底面平行,错牙1.0mm;两待焊端面间隙在预顶后0.3mm,两轨底角必须密贴;在固定过程中,如达不到上述要求,应对钢轨重新处理,不得强行焊接。2.4 压机的安装过程(1)压接机的安装。将压接机从轨顶向下“骑放”在被焊接钢轨上。压接机四角装有提手,供搬动压接机使用。(2)摆动机构安装与调整。焊接加热时,将加热器安放在压机的导柱上,并与装在压机上
8、的摆动机构相联结。把“摇把”套在“摇杆”端部的“方头”上,当摇动“摇把”时,通过连杆机构驱动加热器作加热摆动。两侧连杆端头的调整螺丝可以保证加热器火焰平面与焊缝平面平行,其中纵向位置调整既要考虑到焊瘤推凸工作的正常进行,又要保证加热器对焊缝的对称加热。压机安放好以后将“摇把”保持在竖直位置,而后沿钢轨纵向移动压机,在不安放加热器的情况下,通过调整螺丝自由端的“销钉”大体估计一下压机位置,能使加热器火孔平面与焊缝平面重合即可。(3)夹钢轨。钢轨是由轨顶螺栓、轨底螺栓和斜铁来实现上、下左右夹紧的,顺序如下:先要落下压机,穿好轨底螺栓。注意要使轨底螺栓根部的止转键嵌入槽中,带好螺母,然后将两被焊轨底
9、面一平。当两轨高度不同时,为保证两轨顶面一平,需要在轨底与轨底螺栓之间加平垫调整。这时打紧 4 块斜铁,二次拧紧轨顶螺栓,使两被焊钢轨轨底紧靠在轨底螺栓上和二5次打紧斜铁。最后用专用搬手拧紧轨底螺栓端部的螺母,先拧紧内侧,再拧紧外侧螺母,交替进行。(4)预顶及顶锻是由外接电动油泵来实现的。高压油由一侧的接口进入,经过三通分别进入两侧的油缸,推动左横梁在两卧式导柱上滑动。右横梁与两卧式导柱固联。左、右横梁内都夹持着钢轨,当左横梁沿两卧式导柱与右横梁左相对运动时,则可实现预顶及顶锻。2.5 点火、加热点火前先确认水后点火,且要求 4 瓶乙炔分开。投掷爆鸣点火,调整为微碳化焰。安装加热器时,应防止水
10、滴入焊缝。整个加热过程中,严禁踩踏各种胶带管路,以防加热器放炮回火。(1)气体参数出口压力:氧气 0.50.6MPa;乙炔 0.160.17MPa。控制箱流量:氧气 3.64.0m3/h;乙炔 4.04.4m3/h。(2)加热器安装、调整,试摆动后应达到下列要求加热器火孔平面垂直于钢轨纵轴线与焊缝平行,加热器本身上下部偏斜1.0mm;加热器火孔端面与轨外轮廓面距离为(251)mm,且两侧及上下距离要均匀;加热器的摆动量、频率和加热时间原则按通过型检的参数进行,并应根据当时的气候、气温等情况适当调整;加热温度表面温度 13501400、心部 1250,轨端呈塑性状态,即可进行顶锻,并避免出现欠热
11、和过烧现象的发生。2.6 顶锻采用三段压力法,向加热后的轨端施以 201030MPa 的顶紧压力,钢轨互相挤进 2832mm 时熄火,熄火后再继续顶 2mm,从而使钢轨接头焊接在一起。6因故中断焊接时,当顶锻量6mm 可保持压力,排除故障后继续焊接;当顶锻量6mm 时应锯掉焊缝重焊。2.7 推凸当钢轨处于高温塑性状态时(1250950),用焊机上的附加推除刀,将焊接凸出量推除。推凸过程中压机油缸应有不小于 90mm 的工作行程,然后将钢轨焊缝移至固定夹钳下,上下挤压,以提高钢轨强度及耐磨性,装刀时间不超过 10s,若推凸压力超过 40MPa,应改用专用除瘤割焰除瘤。2.8 正火在钢轨焊缝区冷却
12、到 400500(黑色)时,用焊接加热器再次加热,使用比焊接火焰稍弱的火焰(弱碳化焰)。加热器摆动以焊缝为中心,总宽为 60mm,4050 次/min。加热至 820920或 850920时熄灭火焰,使其在空气中自然冷却。在现场正火时,被加热部分降温至全黑后再撤掉垫轨用的枕木墩。否则,会使钢轨产生变形。正火后的焊缝位置在 300以上后,不允许敲击、火烤和引起塑性变形的一切操作,更不允许在红热状态下浇水。2.9 打磨及探伤(1)用手砂轮或专用打磨机打磨,主要对钢轨 150mm 长度范围内轨头的踏面、侧工作面、轨底平面、两轨角上侧面(3540mm)进行打磨。其他凡有凸出量的部位均应打磨圆顺,避免因
13、钢轨截面的突变,出现应力集中,形成疲劳源,进而发展成裂纹,造成钢轨断裂。用手砂轮打磨时注意要顺着钢轨的纵轴方向,严禁垂直钢轨的纵轴线方向打磨。打磨后的钢轨应达到以下要求:焊缝处不得凹下高出相邻轨面 0.2mm 以上;轨顶面用 1m 直尺量,中间拱度不得超过 0.5mm;轨头工作侧面用 1m 直尺量,不直度0.5mm;轨底部不得有凹陷,高出原轨应1.0mm;轨角呈圆角,棱角可磨掉,但不能7磨超;发现重伤的接头,应切除重焊。(2) 以轨底两角为重点,对焊缝进行全面超声波探伤,做好记录。发现内、外伤及时采取补救措施。2.10 遇到下列情况应停止焊接,重新处理端面(1)4min 以前加热发生回火,或焊接初期发生放炮时。(2)压机夹轨不紧,发生打滑跑轨现象。(3)点火以达 2min 发现加热器未供冷却水,此时若开始供应冷却水会损坏加热器。(4)加热器摆放歪斜,发生便烧现象。(5)因氧气、乙炔等燃料中断而熄灭。(6)影响焊接质量的其他设备及人为故障。(7)遇雨天、5 级以上风不能焊轨。3 结语根据本工程及施工现场的特点,本工程钢轨的现场焊接采用移动式气压焊,投资小,焊接速度快,保证了工期。在施工现场加强了各关键工序的质量控制,经超声波无损检测,合格率达到 100%,对同类型工程的施工具有重要的参考意义。参考文献:1 王敬安.跨区间无缝线路技术综述J.铁道标准设计，2004（3）.
