铁路无缝线路钢轨焊接技术分析

2016-03-11蒋玉飞

河南建材 2016年5期

关键词：封箱砂箱焊机

蒋玉飞

身份证号：410223198511153016

铁路无缝线路钢轨焊接技术分析

蒋玉飞

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文章对不同焊接方法的钢轨焊头质量进行比较，深入分析各种焊接技术优缺点，并提出了建议。

无缝线路；钢轨；焊接

1　线路设计对钢轨的要求

我国铁路钢轨产品长度在 300～500m范围内。铁道部2004年2月1日实施的铁路用热轧钢轨订货技术条件（TB/T2344-2003）中已将50m、100m长度钢轨列入标准规定长度。钢轨焊接后形成由焊缝和热影响区组成的焊头，其强度、塑性、韧性等力学性能出现不同程度降低，焊缝中也会出现焊接缺陷。这是无缝线路钢轨的薄弱环节。我国客运专线确定为60kg/m轨型，抗拉强度为880MPa。断面尺寸偏差直接影响焊接轨端面对正程度，偏差较大可出现焊头错位（错口），导致外观质量缺欠。

2　无缝钢轨的焊接方法及原理

2.1铝热焊接法

现如今铝热焊接法已被公认为是一种高效、快速的钢轨焊接方法。铝热焊接法工艺简单，适合工地流动作业，利于工地焊接联合接头和断轨复原复焊。

工艺程序：1）制作砂型、坩埚。2）工地布置氧气瓶、石油液化气和乙炔瓶的布置应距焊点5m以上，所有设备应布置在施焊一侧的路肩，烘烤坩埚时应离所有气瓶5m以上。3）切轨用于段轨再焊时，插入的焊接钢轨长度应大于6m，不得有弯曲、弯扭和损伤，并与线路上钢轨磨耗相近。切轨应采用双向摆动式切轨机，切轨应按照线切割，允许横向误差为1mm，垂直误差2mm，切后应用手提砂轮或锉刀除去切面的紫蓝斑痕及氧化物，轨段各端应倒角，无毛刺及金属飞溅物。4）扣箱及封箱。扣箱：扣箱前应清理砂型内各通道，而后将砂箱吻合在钢轨焊接的焊口上，砂箱如果有缺角、掉块、裂纹、松脱者均不可使用。封箱砂应焊前制备好，并置于容器内密封，砂箱所有接缝及与钢轨吻合处，均用封箱砂密封，两侧流钢槽应与砂箱冒口紧密结合。5）坩埚装料装料及安放支架在装料之前，应先烘干坩埚，装料时坩埚应稳在专用支架上，封箱时应预先测好安放在支架的位置。调整坩埚位置，使封口钉之端，与砂箱顶面相距（100±10）mm，并垂直对准砂芯座中心，将坩埚旋转90°固定。6）将火嘴插入砂芯座中心呈垂直状态，焰流对准砂箱底面而不冲向两端刚轨面，根据两侧冒口焰流反弹高度，随时调整手把，使其高度保持一致。扣箱人员随时消除封箱部位的“跑火”现象，预热3min，到时点火。7）浇筑点火时必须见到高温火柴发出火花才能插入焊剂，确定点燃焊剂后方可关闭预热器并密盖砂芯，点燃焊剂冒出黑烟时才能加盖坩埚盖，然后迅速将坩埚推至封口钉与砂芯中心垂直对准的位置并固定，保证焊剂沸腾时不位移。8）拆除支架后，立即清除屏蔽轨面的砂土，一分钟后松下紧箱器和砂箱托，抬上推凸机，2min后推凸机可缓缓加力，使刀具进入砂箱，随砂箱开裂钢水冷却情况逐步加大进刀量。整修时先除掉推凸机后轨面剩余部分，然后打磨，打磨时先轨面后两侧。9）正火可在整修之后，轨温降至500℃以下时进行。亦可在常温下正火，加热氧气工作压力0.6MP，液化石油气工作压力为0.04MP，氧气流量为3000mL/h，焰心长度应为10～20mm，火焰加热器垂直于焊缝位置。每隔2min用测温计测量轨温一次，当轨温在900～950℃时，保温10 min之后拆除保温箱自然冷却［1］。

2.2接触焊接法

我国铁路的长钢轨焊接已广泛采用接触焊接法，接触焊接法焊接质量好，效率高，世界各国广泛采用，近年来我国铁路焊轨厂全面配备了接触焊机。其工艺要求如下：

1）焊轨前先在滚道上进行对轨，两轨基本保持在同一水平面上，以作用面为准不得出现竖向和横向错位，各部偏差不大于0.3mm，并使端面间保持0.5～2.0mm间隙。2）焊机内侧涂刷防渣液，已利清除黏连在焊机上的焊渣。3）落下焊机夹紧钢轨，再次检查轨缝，确认无误后开始焊接，焊后推瘤及清理焊瘤块。4）焊接结束后，松开钢轨，提升焊机。5）用卷扬机将钢轨沿滚道线向前传送。6）一个接头焊接结束后，在热态下进行调直。7）当钢轨焊头温度降至500℃以下时开始正火，加热器沿焊头纵向摆动量7～10cm，用机械式凸轮控制行程，光电测温计检测正火温度。8）焊头打磨后用1m直尺检查平直度，并用超声波探伤。

2.3气压焊接法

气压焊接法自1937年在美国和加拿大得到广泛应用后，凭着设备简单、成本低廉、焊接质量优良等优点，自1955年以来在世界各国铁路相继采用，并得到了进一步发展。

接法多采用双导柱卧式以斜铁夹紧轨腰的新型移动式气压焊机。其焊接工艺如下。

施工准备→锯配轨→拉轨→轨端处理→对轨固定→点火焊接→打磨及矫直→焊缝探伤→焊缝验收→现场清理。

1）锯轨配轨：用方尺检查两接头的相错量，如相错量大于100mm，则需要锯轨。2）松开钢轨的扣件，将钢轨支撑在滚轮上，用拉轨器拉轨。在钢轨接头处用枕木支撑，便于接头对位。3）轨端处理。4）对轨固定，待焊轨装压接机并夹紧后，用300mm钢板尺检查。5）点火焊接。6）焊缝正火。7）焊后打磨并矫直。8）焊缝探伤［2］。

3　建议

为了满足客运专线钢轨焊头高平顺性和直线度要求，焊接用轨应具有严格的断面尺寸偏差和平顺性。为避免运行线路出现低接头，不仅要求焊后接头纵向平直，而且还要求焊头的轨头硬度不低于钢轨母材硬度，因此应在热轧轨焊头正火后喷风快速冷却。铝热焊接法焊接的接头质量优于其他焊接方法，建议采用铝热焊接法进行线路长钢轨、长轨节的焊接以及低温拉伸锁定焊接。低温环境焊接时，应采取防风和焊后缓冷措施。