移动气压焊轨车道上焊施工工艺研究

杨建兵 张海龙

摘 要：换轨一体化课题中移动气压焊轨车道上焊施工工艺是课题的主要内容之一。本文重点对移动气压焊轨车道上龙口焊接的关键工艺进行总结，为换轨一体化课题实施提供支持。

关键词：换轨一体化；道上焊接；钢轨对位法；直接焊接法

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.06.174

0 前言

换轨一体化课题的主要研究内容是：卸轨、换轨、焊轨、放散等需要多个天窗完成的内项目，集中到一个天窗内完成的施工工法，课题组于2017年7月在新建高铁茂深线马塔至阳西DK236.746--DK316.246进行了全流程验证性试验，检验课题的实际效果。移动气压焊轨车道上龙口焊接作为课题的重点项目与传统的气压焊轨车道上焊接方式有了比较大的变化。传统的施工工艺从时间和质量控制方面不能满足换轨一体化施工的需要，需要寻找一种有效的施工工艺使道上龙口焊接在换轨一体化中顺利实现预定目标。

1 气压焊轨车道上焊施工工艺研究主要内容

（1）为满足气压焊机对轨缝的要求，研究长轨车输送装置与移动气压焊轨车道上焊之间准确配合的工艺，满足移动气压焊机对轨缝的要求。（2）为满足一体化施工对于时间节点的要求，研究移动气压焊轨车在不拨弯条件下焊接的可行性，确保焊轨时效性和质量的稳定性的焊接工艺。

2 起点龙口焊缝控制工艺研究

移动气压焊轨车道上焊作业工序分为：焊接前准备、焊接作业、焊后处理三个阶段。其中钢轨端头处理是关键质量控制环节，对焊接质量具有决定性影响。

在一体化换轨模式下待换钢轨状态发生了明显变化，由常规的提前卸到砟肩再换入承轨槽，改变为由长轨车直接输送到承轨槽中，这个变化导致对轨模式发生了根本的变化，待换钢轨在长轨车上经过处理以后直接进入承轨槽，到达焊接位置，节约了封锁点内时间同时也带来了新的问题，如何保证输送车上的钢轨能够平稳的到达龙口且精准对位。为了解决这个问题先后试验了直接输送法、过量输送法、以及二次输送法。

直接输送法：长轨运输车把钢轨直接输送到焊缝，期望达到直接对位满足气压焊接目的。由于长轨向龙口送输的过程中长轨伸出的位置和既有钢轨之间是存在一个角度，输送到龙口时把枕木撞翻，既不能达到直接对轨的目的，又给已经处理好端面造成了二次污染，这种方法适用效果较差。

过量输送法：长轨运输车把钢轨输送到超过既有轨1米位置，然后用钢丝绳固定牢固，长轨车开始走行卸轨、换轨。由于受到了阻力的影响，轨头会随着长轨车走行方向跟进，由于钢轨出现了搭接达不到直接对轨的目的，也没有起到效果。

二次输送法：经过反复试验，我们寻找到了一种既能够保证焊缝位置，又不需要重新锯轨、打磨的对轨方法。既二次对位法。具体工艺如下：

（1）利用长轨运输车上的输送机液压输送装置有微动功能的特点，在钢轨输送过程中到达龙口前转换到微动功能使钢轨能够缓缓的向前移动。

（2）第一次输送时：把长轨输送过焊缝大约200-300mm的位置这样可以避免长轨撞击枕木。用钢丝绳固定后，开始卸轨、换轨，由于受到摩擦阻力作用长轨条被带动使龙口呈现空隙。此时长轨车继续走行，在长轨条入槽后大于100米时停车进行第二次输送，此时液压输送机要转换到成微动模式，缓缓输送钢轨直至焊缝处使焊缝完全贴合，此时锁定起点十根枕木，长轨车继续走行，起点龙口完成对位。这种方法能够完全达到焊接需要。二次输送法能够很好满足气压焊机对龙口焊缝宽度和端面质量的需求。

3 道上焊焊接施工工艺的研究

传统换轨施工采用的拨弯法和两段拉伸法进行龙口焊接的施工工艺不适应课题需要，为了满足课题对时间和质量要求，根据作业工况的特殊性寻找适合课题特点的工艺，确保焊轨质量的稳定性和可靠性是道上起点龙口气压焊的核心内容，为满足换轨一体化课题特有的工艺特点以及时效性的要求实现直接焊接的方式，对焊机和线路的应力进行了校核为工艺提供理论支持。

①拉力计算：假定固定端在200米处，在轨缝为10mm的情况下直接拉伸焊接的情况。顶锻量30mm。计算拉伸力钢轨彈性模量E=2.1x1011Pa L=200m ΔL=0.04m 钢轨横截面积S=7.745x10-3 Pa=

计算公式：

=2.1x1011Pa x7.745x10-3xm=3.295xN=325.29KN

②静摩擦阻力计算：假定在200米处钢轨不动，用大胶静摩擦系数为μ=0.3-0.6之间取较大值0.6，此时不考虑垫滚筒的情况，如果采用滚筒垫的方式摩擦系数可降到0.1。因动摩擦系数小于静摩擦系数，所以仅计算静摩擦系数，取静摩擦力作为参考值。

=0.6x120 =72KN （静摩擦）或 = 0.1x120 =12KN（动摩擦）

焊机在顶煅需要的压力为20MP，为了克服拉应力和摩擦阻力的影响，焊机至少应提供397KN的力，焊机要提供10MP压力。

在曲线地段可以把钢轨定义为柔性条。拉力如上述①公式。摩擦阻力为纵向摩擦力和垂向摩擦力的合力。

所以：

（1）进行道上焊接作业时曲线起点至在200米以外较好。

（2）在曲线起点至焊接位置应设置滚筒，使静摩擦变为滚动摩擦。减小摩擦阻力。

（3）道上焊接时焊机顶锻压力应设置为28-30MP。

4 气压焊轨车道上焊施工工艺研究主要结论

（1）在换轨一体化施工，长钢轨输送时必须考虑龙口焊接的配合问题，采用二次输送法能够满足精确对位的要求。（2）换轨一体化施工，采用直接焊接的方法，设置合理的参数能够满足焊接效率和焊接质量的要求。

参考文献：

[1]刘国用，戴虹，黄正中，周世恒.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）.

[2]谢赛军 胶济铁路移动式小型气压焊焊接钢轨施工技术[J].长沙铁道学院学报（社会科学版），2008（06）.

本文系中国铁路总公司2016年重点课题 “换轨一体化施工模式的研究与应用”研究成果（课题编号2016G003-M）

作者简介：杨建兵（1970-），湖南常德人，本科，副段长，研究方向：铁路工务大修施工技术与安全管理。