无缝线路焊接施工工法

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1、2013年度参评三级工法无缝线路焊接施工工法无缝线路焊接施工工法1、前言随着我国城市建设的迅猛发展，地铁以其大容量、快捷、安全、经济、环保等特点已经成为城 市交通发展的必然趋势。而城市轨道交通的无缝化对保证列车的平稳性、舒适性以及降低噪音提供 了必要条件，这就对无缝线路焊接质量提出了较高的要求。天津南站配套交通工程为原天津地铁3号线南延线路，该项目作为天津市重点工程，工期短， 任务紧，对质量要求相对更高，业主要求在铺轨完成的15天之内，完成全线的钢轨焊接作业，由于 现场焊接工程量大（约624个焊头）焊接质量要求高，针对这一施工特点经研究探讨最终采用K922 型闪光移动式闪光对焊机进行现场轨条的

2、焊接，因此形成本工法。2、工法特点2.1本工法自动化程度高，工艺稳定，焊接质量优良，热影响区窄，力学性能接近钢轨母材。2.2本工法生产效率高（130秒可焊完一个焊缝），设备体积小，质量轻，易操作，是业内移动 式焊接设备的发展趋势和方向。2.3本工法采用进口设备，一次性投入大，设备先进，功能全面，焊接水准超前。2.4本工法适用国内外不同工况的无缝线路施工，适用范围广。3、适用范围本工法适用范围广，适用于国家、地方铁路，可区间焊接及跨区间焊接，主要用于50kg/m，60kg/m、 75kg/m钢轨的焊接。4、工艺原理4.1本工法的焊接形式属于闪光焊的一种，该工艺原理是将待焊钢轨对接接头，通电使其端

3、面 逐渐移近达到局部接触，利用电阻热加热这些接触点（产生闪光），使端面全部熔化，直至端部在一 定深度范围内达到预定温度时，迅速施加顶锻力完成焊接的方法。钢轨闪光焊分为工厂或铺轨基地 焊接（固定式焊接）和线上移动式焊接。4.2 K922脉冲闪光焊轨机是将发电机与焊机分装在两个集装箱内，焊机集装箱内装有配电柜、 液压泵，旋转支承，旋转油缸、移动支承，移动油缸、起重油缸以及与之铰连的吊臂，吊臂通过吊 钩与焊机联接，焊机内设有夹紧油缸，可实现焊机在平板车上前后移动，提升旋转运动，保证焊接 移动灵活，定位精确，提高了现场钢轨焊接的作业效率和焊接质量。5、施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程5.1.1

4、钢轨焊接前准备工作无缝线路焊接施工工法2013年度参评三级工法1、焊接设备组装调试、钢轨型式试验按照组装程序进行设备组装，并进行全面调试。确认设备一切正常后将待焊轨按照规定的检验 要求焊接进行型式试验，现场技术员仔细检查待焊轨头有无损伤、塌面。如有损伤、塌面，则确定 锯轨位置，锯轨人员锯轨。各作业人员调试完设备正常运转后，做好焊接施工准备，确定焊接参数合格后可开始正式施工。图1对不符合要求的钢轨接头进行锯轨2、钢轨接头除锈、打磨在钢轨接头端面及两侧钢轨与焊机导电钳口接触部位间600mm范围内采用手提式砂轮机打磨, 打磨后钢轨表面应有金属光泽，不得有锈蚀，对母材的磨耗不得超过0.2mm。若打磨后

5、的待焊时间超出24h或有油水沾污情况下，则必须重新打磨。图2钢轨接头除锈、打磨3、钢轨焊接前设备检查焊接前应按照焊机使用说明检查主机、冷却系统、液压系统、电气控制系统是否正常；检查动 力电压、水温、水位、油温、油位钳口上的焊碴及其他碎屑、推瘤刀上的焊接飞溅物是否清楚。焊 接参数是否符合实验结果。一切正常之后，在操作司机、工长签字确认后方可进行焊接工作。5.1.2钢轨焊接1、准备工作完成后，推送移动式焊轨车运行到焊接接头处，特制集装箱将二位端前墙向上旋转到与顶棚平齐并锁定。起吊机构连同焊机沿轨道向外移动至端墙外平台；吊臂驱动油缸伸长降下置2013年度参评三级工法无缝线路焊接施工工法于钢轨上，确保

6、两钢轨间隙位于导轴上标记的正下方，降低焊机直到压在钢轨上。图3降低焊机直到压在钢轨上2、焊机机头上的两对钳口将两钢轨轨头夹紧，自动对准系统接头两侧各500mm范围内在水平和 纵向两个方向上自动非常精确地对准（两端钢轨在纵向同时被相对抬高0.60.8mm/m）。两钳口在 通以400V的直流的电压后形成两个咼压电极，提咼焊接电流。启动焊接，激活自动焊接工序；分别 进入预闪光阶段（该阶段应锁定钢轨夹紧选择开关，防止在焊接周期结束时焊机再次夹紧钢轨）低 压闪光加速闪光、以及顶锻阶段。顶锻完成以后整个焊接过程结束。随后钢轨夹紧装置快速松开两 钳口，在焊机头内的推瘤刀立即进行推瘤，从而完成一侧钢轨的焊接作

7、业。图4接头两侧各500mm范围内在水平和纵向两个方向上精确地对准图5焊机机头上的两对钳口将两钢轨轨头夹紧焊机机架张开到最大位置，起升焊机直至完全离开钢轨焊接接头，取出推瘤焊磴，清洁焊机内 部。然后将焊机调整到另一侧完成钢轨焊接。在完成一组焊接接头后，将解开扣件隔一上紧，焊机 前行到下一个焊接接头处重复上述动作进行焊接。2013年度参评三级工法5.1.3焊后正火正火作业前焊接接头表面温度应低于400C500C，然后用氧气一乙炔加热器将焊缝温度加热 到850C（轨底角）950C（轨头）之间。钢轨表面正火加热温度采用光电测温仪进行测量。并做 好正火记录。图6焊后正火5.1.4钢轨焊后调直、粗打磨钢

8、轨焊缝正火完，温度降低至300C以下时，对钢轨进行调直。焊后打磨可以分成粗打磨和精 细打磨，粗打磨利用手提式砂轮机对焊缝及附近轨头顶面、侧面、轨底上面和轨底进行打磨；焊缝 踏面部位在常温下不能打亏，打磨时不得横向打磨，打磨面不得发黑、发蓝而应平整有光泽。粗磨 应保证焊接接头的表面粗糙度能够满足探伤扫查的需要；焊接接头非工作面的垂直、水平方向错边 应进行纵向打磨过渡。打磨后的焊缝平直度要求见表5.1.4。表5.1.4焊缝平直度允许偏差表部位轨顶面轨头内侧工作面轨底平直度0 +0.3mm-0.3mm +0.3mm0 +0.5mm注：内侧工作面“+”表示指向轨道外侧，使轨距扩大。图7钢轨焊后调直图8

9、钢轨焊后打磨5.1.5焊接接头超声波探伤每个钢轨焊接接头均应进行超声波探伤，并根据业主及设计要求进行第三方检测及监督抽检。 探伤前应将焊缝处温度减低到40C以下，冷却可以用浇水法进行，但浇水时钢轨温度不得高于 250C。在经打磨过的焊接钢轨轨底、轨腰、轨头上均匀涂抹探伤专用油，然后用探头进行探伤。探 伤结果不得有未焊透、过烧、裂纹、气孔、夹渣等有害缺陷。图9钢轨焊后探伤5.1.6数据的记录及分析每完成一个接头的焊接，除瘤、打磨、探伤后，应将相关数据、信息等资料收集、整理、同时 加以分析、存档。5.1.7 K922焊接工艺流程图见5.1.7扣件拆除钢轨抬高至滚道上丈量、检查钢轨r轨头打磨不合格型

10、式试验确定 焊接工艺参数焊轨车行驶到位焊轨车支承到临时轨道上焊机检查空载测试接头:焊接r接头推瘤接头J正火F焊后1周直1F接头打磨接头外观检查接头扌探伤焊轨车就位F转下一对接头处钢轨下降至扣件上图5.1.7 K922闪光移动接触焊机施工流程图5.2操作要点5.2.1确定焊接参数焊接参数的选定是一个相互匹配的过程，通过现场落锤试验的对钢轨焊接接头冲击韧性和断裂 韧性进行试验，对断口内的进行观测和分析，测量断口内缺陷的大小，是否露头等，特别是灰斑这 种不可消除缺陷的判定和测量，分析钢轨焊接过程中采集的数据信息，以此为依据设置调整焊接参 数。整个焊接参数的选定就是这样循环调整的过程，通过不断地试验调

11、整，最终获得一套质量稳定 可靠的焊接参数供未来焊接使用。1、K922移动闪光对焊机的焊接阶段划分为预热闪光阶段、闪光阶段（I、II、III、IV）、 加速推进阶段（1、11）、顶锻阶段、保压阶段。1）预热闪光阶段的作用是在钢轨正式闪光之前对冰冷钢轨进行预热，烧掉钢轨之间的过梁，为 进入闪光阶段做好准备。由于此阶段是预加热过程，所以要求的电压比较高，预热时间比较长。2）闪光阶段是焊接过程中主要的阶段，此阶段又由四个阶段组成，其作用是将钢轨两端加热烧 化区内的钢轨通过闪光这一过程，融化成液体金属，形成足够的塑性变形区域。在保证焊接过程的 稳定的前提下，最大限度地降低焊接此阶段电压，控制各阶段的闪光

12、速度，对于提高端面温度，减 少焊接内部缺陷，提高接头抗锤数等方面有着非常重要的意义。3）加速推进阶段的作用是使闪光更加激烈、避免氧化、提高温度。此阶段需要注意的问题是控 制推进速度，防止在焊接过程中出现电流中断和短路现象。加速末速越大，灰斑面积越大，易形成 短路，使闪光稳定性变差，焊口容易氧化；加速末速太小，加速阶段闪光不剧烈，焊口也容易氧化, 影响焊接质量。4）顶锻阶段的作用是保证熔渣和液体金属从焊缝中充分排出，使火口完全封闭，并且使焊缝区 得到一定的塑性变形，从而形成牢固的接头。主要由顶锻量S来反映。顶锻量S的大小决定了钢轨 内部焊接缺陷（灰斑）及对接头质量的影响、同时也促进了焊接接头的抗

13、冲击能力。顶锻量S的取 值非常敏感，值越小，缺陷面积和数量越小，但是过小，则会导致过烧组织的残留，所以顶锻量S 的取值要恰当好处，即保证能将熔渣和液体金属从焊缝中充分排出，有要保证缺陷的不残留。5）保压阶段的作用是就是使焊接完成后，继续对焊缝保持压力，已确保焊缝焊接牢固，使其在 钢轨内力的作用不会断裂。2、决定焊接质量标准的关键参数有闪光速度、加速速度、顶锻、保压、打滑、加速阶段的电流 中断、加速阶段的短路、总钢轨消耗量。只有在选定参数的过程中很好的观察分析以上参数的变化, 相互间影响的关系，才能得到一套符合质量要求的完整的参数。5.2.2焊接控制系统K922闪光对焊机对现场焊接质量的管理控制

14、是通过焊接管理系统完成的。焊接管理系统是通过 距离、电流、电压和压力传感器提供的数据，对每个焊机进行可靠和高质量的分析。首先焊机管理 系统本身设计有一套完整的焊接流程控制体系和质量判定规则，结合对特定钢轨选定的焊接参数， 来控制每一个焊接阶段的时间、烧化量、电流、电压、推进速度、压力等，焊接过程完毕之后，自 行分析整个焊接过程中采集的焊接数据，结合质量判定规则对焊缝是否合格进行判定。5.2.3劳动力组织本工法劳动力需求见表5.2.3。表5.2.3施工班组劳动力组织一览序号工序名称技工人数普工人数1施工准备222设备组装调试及型式试验423接头除锈打磨（含锯轨）424接头及设备检查425钢轨焊接426焊后接头正火427钢轨调直打磨428超声波探伤149数据记录16、材料与设备6.1主要材料本工法所需材料见表6.1。表6.1 一对焊头需要材料表序号材料名称类型单位数量160kg/m钢轨25m标准轨根42短轨枕II型混凝土枕根1683II型弹条II型扣件个1684橡胶垫板个1685绝缘轨距块个3366尼龙挡板座个3366.2主要机具设备本工法所需用机具设备见表6.2。表6.2配置机具设备一览表序号机械设备名称规格型号产地数量备注1移动焊机K922乌克兰1套2焊前矫直机DHR315国产1台3正火设备国产1套4风冷设备国产