无缝线路焊接修复施工技术研究
2016-06-27魏敏
魏 敏
(中国铁建高新装备股份有限公司 北京 100070 )
无缝线路焊接修复施工技术研究
魏 敏
(中国铁建高新装备股份有限公司 北京 100070 )
通过优化移动式气压焊轨车液压支腿,满足焊接修复作业时将整车顶起的要求,并制定了相应的作业方法,为解决伤损线路的永久修复提供了一种新的施工方案。
气压焊轨车;焊接修复;无应力焊;带应力焊
1 技术背景
无缝线路钢轨在服役过程中会产生一些局部伤损(见图1),在线路维护过程中,需要将损伤钢轨切除,并插入新钢轨。按照线路铺设的要求,分别将新钢轨进行无应力焊接和带应力焊接,从而连入线路当中,使线路快速恢复到运营状态。由于闪光接触焊对带应力焊接工况适应性差,闪光过程难以稳定控制,不得不采用铝热焊方法对伤损钢轨进行修复。然而铝热焊焊接接头综合性能差,在线服役焊接接头断头率高,危及行车安全[1]。
图1 钢轨局部伤损
气压焊轨车的作业全过程采用了恒位移控制和保压焊接、热处理工艺,对带应力焊接具有良好的适应性和焊轨工艺稳定性。恒位移控制焊轨工艺能自动补偿锁定线路阻力,施工过程稳定、安全性好,易于实现线路一次锁定,不需二次放散。如今移动式气压焊轨车(以下简称气压焊轨车)已经广泛应用于各铁路局的线路换铺作业中,在焊接修复(以下简称焊复)作业中进行带应力焊接时,需将两股钢轨垫起形成10‰的坡道,气压焊轨车爬坡至施工位置进行作业(见图2)。采用爬坡的施工方式,不仅会对没有伤损的钢轨产生扰动,而且会占用“天窗”时间。因此需对气压焊轨车及施工方法进行研究,有效解决无缝线路伤损段焊复作业的问题。
图2 焊复作业
2 车体的优化
气压焊轨车配备了GPW-1200气压焊轨机,焊机作业时,加热器需穿过钢轨轨底面,同时焊接时加热器摆动需高过道钉,因此焊口处钢轨需抬高200mm。 但是目前的气压焊轨车配备的支腿无法满足施工要求,需对液压支腿进行优化。移动式气压焊轨车车架总长为17 400mm,心盘距11 200mm,轴距1 800mm,焊口距心盘5 200mm,焊机重3.5t。气压焊轨车轴重分布如下:轮对1为13.58t,左轮重6.74t,右轮重6.84t;轮对2轴重为14.85t,左轮重7.46t,右轮重7.39t;轮对3轴重为14.9t,左轮重7.83t,右轮重7.1t;轮对4轴重为14.23t,左轮重7.51t,右轮重6.72t,其中轮对4为焊机方向。
顶车时支腿需传递较大的侧向力,因此支腿采用套筒形式,外套筒采用300mm×12mm方管,内侧配有12.5mm尼龙板,内套筒采用250mm×10mm方管,外侧配有12.5mm尼龙板(见图3),支撑油缸外径180mm,缸径150mm,杆径105mm,行程900mm。油压为16MPa,每个液压支腿可承受28.8t,完全满足顶车的要求。
1—外套筒;2—内套筒;3—支腿油缸;4—支座;5—下尼龙板;6-上尼龙板。(a) 液压支腿结构
(b) 液压支腿分布图3 优化后的液压支腿
顶升车体时,转向架通过锁闭油缸来悬挂。锁闭油缸参数:内径80mm,活塞杆36mm,油压设为20MPa,拉紧力80.1kN,从动转向架重约4t,弹簧刚度系数为1 450.8N/mm,自由高429mm,全压缩高285mm,4个拉紧油缸拉力为320.5kN,采用拉紧油缸悬挂转向架,弹簧高332mm,弹簧装车高度为340mm。因此,在顶车过程中,弹簧不会释放。
3 施工方案
由于重伤线路需要切除伤轨,插入新轨,需要焊接2个接头,因此该种施工工序主要分为无应力焊头和带应力焊头2个作业工序。根据伤损情况及位置,确定插入钢轨长度A,对施工线路进行排尺作业,确定钢轨焊复位置,即无应力焊接1#头和带应力焊接2#头位置。
3.1 无应力焊头
(1)焊前准备:①从无应力焊头侧倒序向带应力焊头排尺、锯轨;②松开无应力焊头远端单股30m扣件、钢轨垫高出槽,放置于距本线500mm位置;③按线下焊工况进行原始轨、插入轨的垫轨,端磨除锈、顺轨,使焊口平顺。
(2)焊轨作业:焊轨车运行至无应力焊头施工处,完成1#保留旧轨与插入新轨的焊接及热处理。
(3)焊后处理:钢轨拨入槽、焊头粗打磨、矫直、精整、探伤、平直度测量、轨距调整,线路锁定,作业数据归档、质量验收。
3.2 带应力焊头
1#头无应力焊接完成后,收回焊机,焊轨车退出钢轨插入施工区域。
3.2.1 焊前准备
(1)根据施工条件,计算出伤损的钢轨需锯切的长度,并对旧轨排尺、锯轨。按公式(1)计算钢轨锯切长度(该长度指端磨完之后的值):
X=A-2×B+C+(T-T1)×A×а
(1)
式中:X 为锯切长度,mm;A为插入钢轨长度,mm;B为单个焊接接头的顶锻量,mm;C为调节参数(施工时给线路提高锁定轨温的调节值),mm;T为锁定轨温,℃;T1为施工轨温,℃;a为钢轨温度线长系数, a=0.0118mm/m·℃[2]。
(2)根据焊接顶锻量、施工轨温和锁定轨温等实际情况,在拨弯前,计算出两端钢轨支垫好之后的搭接量,再进行锯轨、除锈和端磨。
(3)将插入钢轨端进行拨弯,拨弯位置从焊接工位起往1#头方向大于50m处,将钢轨向外拨一小弯;使焊缝处最终保留20mm的缝隙,可利用焊机的拉伸能力完成焊接合缝。
(4)在进行拨弯的同时,焊轨车运行至2#带应力焊焊头施工处,并解除车体下方钢轨的扣件。焊轨车开始作业,转向架与车架锁闭油缸小腔进油,转向架与车体锁闭。采用车体端部的液压支腿将车顶起,当支腿油缸行程s=720mm时,车体升起后再通过起压机将静端线上钢轨(即车体下方钢轨)顶起,并在距离心盘处1 095mm处的钢轨下方放置静端支撑工装,从而使焊口处钢轨抬升200mm,满足焊机工作要求。动端方向距离焊口1 535mm处安装动端支撑工装,施工示意图如图4所示。
3.2.2 焊轨作业及焊后处理
按一次锁定线路施工要求、基本焊轨作业工序完成2#头的焊接、热处理作业。焊后处理与线上焊的工序相同。
4 结论
(1)气压焊轨车可用于无缝线路钢轨焊复施工,需完成无应力焊和带应力焊2个接头。
1—支腿;2—动端钢轨;3—动端支撑;4—静端支撑。图4 2#带应力焊头施工示意图
(2)气压焊轨车在焊复作业中焊接带应力接头时,采用支腿将车体前端顶起,并通过起压机抬升静端待焊钢轨可以满足施工要求,该施工方法只对伤损股进行支垫等作业,对未伤损股不做任何扰动。
[1] 刘国用.青藏铁路自行式气压焊轨车线上锁定焊接施工技术[J].电焊机,2014(12):21-24.
[2] 戴 虹.一种高速铁路线路在线高品质永久焊复施工方法:中国,201410820466.6[P].2015-04-01.□
(编辑:林素珍)
2095-5251(2016)04-0045-02
2016-02-04
魏 敏(1981-),女,硕士研究生学历,工程师,从事国际商务及技术管理工作。
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