无缝线路焊接锁定施工技术Word下载.docx
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额定功率KW
210KVA
2
工作电压V
400
3
频率HZ
50
4
最大夹紧力T
250
5
最大顶锻力T
100
6
对准精度
达到0.3mm
7
焊接时间S
200
8
机头重量Kg
3000
9
夹紧、顶锻驱动力
液压
10
对准方式
以轨腰中心为基准（固定）
11
动架行程
70
12
可焊钢轨最大截面积
10000
13
焊接控制手段
AB公司SLC503可编程控制器
14
数据采集及监视方式
用PC机显示、存储数据、判断焊接结果，并可打印图形、报表
15
机头体积（长×
宽×
高）
1590×
965×
1300
16
机头重量（Kg）
二、焊接施工工艺
1、工艺流程图
钢轨预处理
↓
接头对正
焊接
焊缝正火
焊缝打磨
焊缝探伤
焊缝验收
图6-1工艺流程图
2、施工工艺说明
（1）钢轨预处理
①锯配轨
检查钢轨轨端是否有损伤、压塌、扭曲及平直度超标的情况，并将检查出的受损钢轨截锯掉。
如果焊接的是锁定焊接头，应用方尺测量钢轨左右两股的相错量（不大于10cm）,根据需要进行锯配轨。
②垫轨、拉轨
松开扣件，用起道机抬起钢轨，并将活动端的钢轨支撑在滚轮上，用机头的夹紧装置拉轨，当轨缝太大时可采取其他措施拉轨。
③钢轨出锈打磨
钢轨端面和轨腰钳口夹持处应进行打磨，轨腰打磨位置为距轨端100~350mm范围内，经打磨的表面要露出金属光泽，不得有锈斑。
如此范围内有凸出厂标、字母等符号必须用砂轮机打磨掉。
（2）接头对正
用吊轨支架吊起钢轨,利用吊轨支架上下、左右移动钢轨来完成钢轨的对正。
钢轨对正后用机头钢轨夹紧装置夹紧钢轨，在夹紧钢轨的同时，对中系统能将两根钢轨沿钢轨中轴线对中，以满足焊接公差要求。
（3）焊接
钢轨可靠的夹紧、对中后，调整轨缝隙约2mm左右，便可以开始焊接。
焊接由可编程序控制器自动控制焊接电流、电压、位移、压力等参数，焊接时间约两分钟，焊接完成后焊机自动完成推瘤。
计算机组成的焊接数据采集系统采集焊接过程的全部技术数据，绘出焊接参数曲线图，通过对技术数据进行分析，自动判断焊接是否合格。
如焊接不合格须锯轨重新焊接。
焊接参数通过打印及硬盘保存的方式，保证每个焊接接头焊接数据的可追溯性。
（4）焊缝正火
待焊缝温度冷却到500℃以下，对焊缝进行正火处理。
正火温度为850～900℃。
（5）焊缝打磨
利用仿型打磨机打磨焊接接头的轨顶面各侧面，轨头、轨底上圆角在1m范围内应园顺，不允许横向打磨，母材打磨深度不超过0.5mm。
焊头在轨底上表面焊缝两侧各150mm范围内及距两侧轨底角边缘各为35mm的范围内应打磨平整。
焊缝隙两侧各100mm范围内不得有明显压痕、碰痕、划伤缺陷，焊头不得有电击伤。
打磨时不能使钢轨“发蓝”。
打磨时若温度过高，要适当暂停打磨，待温度适宜时再进行打磨。
（6）焊缝探伤
焊缝探伤分为目测和仪器检测。
焊缝表面的缺陷主要有电击伤、划伤、碰伤的可以通过目测判断；
焊缝内部的缺陷主要有过烧、灰斑、夹杂、未焊透等，需要通过仪器进行探伤。
（7）焊缝验收
焊缝探伤合格后应检查其外观尺寸。
钢轨焊头应纵向打磨平顺，不得有低接头，用直尺和塞尺等工具测量钢轨焊头的平直度。
三、配套机具设备
配套机具设备见表6-2
表6-2
名称
数量
型号
正火设备
1套
轨道车
1台
端面打磨机
手持砂轮机
2台
仿形打磨机
EGH2
吊轨支撑架
4件
自制
探伤仪
CTS-23B型
直轨机
750
锯轨机
HC335
滚轮
红外测温仪
MX2
起道机
8台
四、技术标准
1、焊接接头试验标准
在下列情况下应进行焊接型式检验：
钢轨焊头试生产时；
采用新轨型、新钢种；
调试工艺参数时和周期性生产检验结果不合格。
焊接周期性生产检验是每焊接500个钢轨焊头作为一批进行周期性生产检验。
钢轨焊头的型式检验、周期性生产检验的项目和内容应符合钢轨接头焊接技术条件的相关要求。
2、焊接质量检验
（1）焊缝必须进行超声波探伤，焊缝质量应符合规定要求。
（2）焊缝外观质量检验：
；
焊缝两侧各100mm范围内无明显压痕、碰痕、划痕缺陷。
焊头无电击伤。
焊缝圆角在1m范围内打磨圆顺。
母材打磨深度不超过0.5mm；
焊缝轨底上表面两侧各150mm范围内及两侧轨底角边缘各为35mm的范围内打磨平整。
焊缝纵向打磨平顺，不能出现低接头，用1m直尺测量其平直度应符合表6-3要求。
钢轨焊接接头平直度表6-3
轨顶面
0，+0.2mm/m
轨头内侧工作面
轨底（焊筋）
0，+0.5mm/m
第三节铝热焊接施工技术
一、主要焊接机具设备
集团公司在秦沈客运专线轨道工程施工中工地焊接采用的是铝热焊，所使用的焊剂是法国拉伊台克公司的产品，采用的焊接工艺为法国拉伊台克公司QPCJ钢轨铝热焊接工艺，该工艺进行铝热焊接所需的机具设备见表6-4。
名称
型号
单位
数量
焊接辅助机具
套
预热装置
钢轨对整架
CR57
HC355
台
钢轨打磨机
MR150
钢轨推瘤机
钢轨拉伸器
TR75
铝热焊接机具设备表6-4
二、焊接工艺流程
图6-2铝热焊工艺流程图
2、工艺说明
（1）轨道的准备工作
①焊头距离轨枕边缘不得小于100mm，否则应先挪开轨枕，直至符合要求为止，并扒开轨枕盒内的道碴，深度100mm。
②锁定距轨端15m范围内的线路，如果预计在施工过程中钢轨伸缩量较大，应使用拉轨器。
（2）轨端的准备工作
①用钢丝刷或者打磨机清理接头的端面，以除去氧化物。
②检查端部尺寸，并确认端头钢轨无裂缝。
③调查轨头是否有压塌现象，如有压塌，应先进行锯轨。
锯轨时应注意：
A、保证钢轨断面的垂直度，不能内斜（），确保浇注时钢水能灌满轨缝。
锯轨外斜时（）用梯度尺量应保证两轨头上下间距均在23～27mm范围内（如图6-3所示）。
B、将1m靠尺靠在钢轨顶面上，用塞尺塞来确定应锯掉钢轨的长度，将轨头压塌部分完全锯掉，避免焊后焊头成马鞍形（如图6-4所示）。
图6-3间隙调整图
图6-4焊头轨顶面马鞍形示意图
④尖点（垂直对正）：
在焊接之前，两端钢轨向上应有一交点，这样就不会因为焊完后的冷却造成焊头凹陷，并能保证留有一定的凸出余量供打磨。
用1m靠尺放置在钢轨运行表的正中央，水泥枕上两端间隙为1.6mm，木枕上为3.2mm（此值亦可根据实际情况进行适当的调整）。
⑤水平对正：
用直尺规分别检查钢轨对接尺寸的一段钢轨轨头、轨腰和轨底，如果两根钢轨不一样宽，将两端钢轨的中心线对齐，差异均分。
（3）砂模的准备
①砂模安装前应将两侧的砂模在钢轨上轻轻摩擦，以使其与钢轨结合得更紧密。
②所有影响砂模精确定位的断面缺陷（如毛刺等）必须去除。
③砂模的中心线与钢轨接头的轴线必须在同一条直线上。
④在砂模的出料口及夹具螺纹处抹上防漏泥，并要牢靠。
（4）预热
预热是一个非常重要的过程，亦是铝热焊的重要工艺因素，其作用在于消除砂模中残余湿气含量和提高钢轨及砂模的温度。
预热过程中应注意：
①记录钢轨的温度。
②使用调节器增大压力，获得丙烷压力为10PSI，氧气压力为70PSI。
③将加热器装于支架上，调整喷咀对准砂模的中心，并将分流塞放在砂模的边缘上，将加热器装从支架上拿开，点燃喷火咀。
④调整丙烷气和氧气的压力混合比，以得到最佳火焰，火焰长度（蓝色部分）约12mm。
⑤预热时间从火焰调节好之后计起，用跑表严格控制。
⑥预热完成后，先关掉丙烷气，后关掉氧气将预热器拿出，操作时注意不要将砂模壁碰坏。
⑦预热时要注意观察各缝隙上的防漏泥是否有裂纹或掉下。
（5）浇注
①在浇铸前应做好焊剂的准备工作。
预热完毕后，先将砂芯放置于砂模中部，再将坩埚迅速放在模具上，对中。
②点燃高温火柴，插入中心深度约25mm。
从预热完成至点燃焊料不得超过30s。
③当废渣停止流动时开始计时，5min后可将坩埚、废渣盘移去。
（6）拆除砂模与推瘤
在浇注5分钟后，移走废渣盘和一次性坩埚，拆除砂模；
在浇注6分半钟后，将多余的焊料切除掉，轨基处凸出的焊料打弯，以便打磨机打磨焊头。
（7）热打磨
热打磨是重新恢复交通前必须要做的一道工序。
在热打磨过程中应注意以下事项：
①在热打磨时，应在钢轨踏面上保留至少高出钢轨0.8mm的焊头金属。
②打磨焊头的内侧及外侧与钢轨的两侧平齐。
③在浇注完15分钟后去掉楔子，以便让焊头冷却至水平。
④假如使用了起轨器来使钢轨端头降低，可以浇注后过30分钟将其撤掉。
（8）冷打磨
冷打磨是为了除掉由于焊接生成的任何几何不连续，也是为了最终对焊头的验收。
冷打磨应在浇注后1小时后进行，先去掉轨基抬高器，目测尖点，对钢轨表面进行冷打磨使其整体平齐，注意千万不要在某一处打磨过度而造成钢轨淬火。
打磨完成后焊接接头的平直度应符合表6-5的要求。
钢轨焊接接头平直度表6-5
±
0.3mm/m
三、特殊条件下的铝热焊接
由于钢轨的条件，不同的冶金、类型，甚至温度，使得在某些情况下需对标准的QPCJ焊接工艺作相应的调整，最经常遇到的情况有以下几种：
1、寒冷气候条件（刮风或下雨及下雪、温度低于15℃）
（1）加热程序
如果钢轨温度低于15℃，必须在预热开始前或在预热过程中，用涡轮式焊枪将钢轨加热至37℃，需要加热的钢轨长度为1m。
（2）冷却程序
在寒冷气候条件下，同样也会遇到一种危险，即焊头会冷却过快，如果温度低于15℃或风特别大，则须在除瘤后立即用保温箱或保温罩将焊头盖起来，时间至少为10分钟，之后再进行打磨。
2、对于使用钢轨拉伸器的情况
当使用了钢轨拉伸器时，那么只能在钢轨温度低于下面的温度时才能去掉拉伸器：
应力温度
张力370℃
压力600℃
3、对于出现焊药“冻结”的紧急情况
这是一种十分少见但却有潜在危险的情况，即焊药在点着后，在一分钟之内没有熔化的铁水浇注下来。
当遇到这种情况时，应立即离开坩埚，待到现场情况稳定之后，再用锯轨机锯下焊头，按规定要求插入轨重焊。
四、焊接质量控制
1、焊头外观质量
（1）焊工应具有很强的责任心，严格按焊焊接工艺要求操作。
（2）打磨时应边打边检测，以免过度打磨造成低接头。
（3）基地配轨时应注意长轨两端钢轨断面的尺寸，不宜相差太大，造成轨头对正困难。
2、焊头内部质量
（1）严格把关好焊剂的质量，杜绝使用已受潮、结块的焊剂。
（2）根据相应的轨型严格控制好预热时间。
（3）轨缝应严格控制在23-27mm之间。
若间隙小于23mm，将达不到预热的效果，而且熔化的钢水会因过量而溢出废渣盘；
若间隙大于27mm，预热也将达不到效果，而且熔化的钢水还会不够注满整个间隙，而影响焊头质量。
（4）铝热焊焊头两侧钢轨母材为热影响区，现行工艺标准对焊头正火处理未作规定要求，应积极研制铝热焊正火加热器，对铝热焊焊头进行正火处理，提高焊头的综合强度指标。
第四节应力放散及线路锁定
一、基本要求
应力放散与线路锁定是一次铺设跨区间无缝线路施工中继铺底碴、铺设长轨、单元轨节焊接、上碴整道之后的一道工序，是一次铺设跨区间无缝线路成功与否的关键。
1、单元轨节布置
按照设计规范要求，一个放散锁定的单元轨节长度一般为1000m～2000m，一次放散最短长度不应小于200m。
2、锁定轨温
相邻两段单元轨节锁定轨温之差不得大于5℃，左右两股钢轨的锁定轨温差不得大于3℃，同一区间内单元轨节的最高与最低实际锁定轨温之差不得大于10℃。
3、位移观测
应力放散时，应按规定设置位移观测点，观测放散时钢轨位移量，应力放散要均匀。
放散应力前，要按设计文件要求，设置位移观测桩，线路锁定后，应立即在钢轨标记位移零点，放散之后一个月内每一星期观测一次，以后每一个月观测一次，位移观测桩处换算200m范围内的相对位移量不得大于10mm，任何一个位移观测桩处位移量不得超过20mm，发现位移量超标，要迅速查找原因，重新进行放散。
二、线路锁定施工方案
1、放散方法
采用滚筒放散法和综合放散法。
应力放散时如果轨温低于锁定轨温，应力放散均匀后，测量轨温，计算拉伸量，进行拉轨至锁定轨温，上扣件锁定钢轨；
应力放散时轨温在设计锁定轨温附近时，在滚筒上进行应力放散后直接落轨进行锁定。
但同一单元轨节的左右股钢轨的锁定轨温之差应符合设计规定。
应力放散施工如图6-6所示。
图6-5应力放散施工示意图
2、接头连接
已放散的单元轨与相邻待放散的单元轨之间用接头夹板临时连接。
已放散完毕的单元轨之间在应力放散完成后立即进行锁定焊接。
3、伸缩区
放散本次单元轨节时考虑上一单元轨节的伸缩区100m。
4、钢轨支垫
每隔10m的距离，在轨枕之间支垫一滚轮，高度为橡胶垫板之上5厘米左右（顶起的轨底面与轨枕上的预埋铁座顶面大致平齐），如图6-7所示。
滚轮支座
滚轮
轨枕
钢轨
图6-7钢轨支
垫示意图
5、临时位移观测
为检测应力是否放散均匀，在应力放散过程中在钢轨上标记临时位移观测点，全过程地观察钢轨的位移以检验钢轨内部应力是否得到有效放散，在上一单元轨的伸缩区起终点设1、2点，本次放散单元轨每隔300m左右设置一个临时移观测点。
三、施工工艺
应力放散与线路锁定施工流程图如图6-8所示。
图6-8应力放散与线路锁定施工流程图
1、在应力放散前对底碴摊铺、长轨铺设、单元轨节焊接、上碴整道等工序施工质量，线路状态进行全面检测，重点检测弹条扣压力、道床刚度及横向阻力、单元轨焊接质量、轨道几何尺寸，要确认线路已经达到初期稳定状态。
2、通过现场调查，了解近期轨温的变化情况，决定应力放散与线路锁定的作业时间。
3、按照要求，埋设钢轨永久位移观测桩并做好编号。
4、到达施工现场后，在本次放散单元轨节和上一放散单元轨节伸缩区标记临时位移观测零点。
5、在本次放散单元轨节和上一放散单元轨节伸缩区范围内，用专用工具拆卸弹条，用起道机将钢轨顶起，支立于滚轮上，顶起高度为5cm，滚轮间距为10m。
6、由于长轨铺设时轨温与正在进行的作业轨温不一致，弹条卸除、钢轨顶起后，钢轨的束缚解除，钢轨将产生位移，但由于钢轨内部应力及滚轮摩擦阻力等影响，此时钢轨内部应力不为零，记录钢轨临时位移，作为以后施工放散的依据。
7、在本次放散单元轨前后各布置一台拉轨器，拉轨器固定于本次放散单元轨与相邻单元轨的钢轨上，来回拉动钢轨，并观察每次钢轨位移，当通过位移计算证实钢轨与滚轮之间的摩擦阻力已基本被克服，钢轨内部的应力也基本为零。
8、记录钢轨应力放散为零时的轨温，若此时轨温正好符合设计锁定轨温，则锁定钢轨。
若此时轨温低于设计锁定轨温，记录轨温，按下列公式计算拉伸量进行拉轨，并现场测量钢轨的实际拉伸量，与计算拉伸量比较，若与计算拉伸量相符合，则锁定钢轨，若与计算拉伸量不符合，则要查找原因并采取相关措施如应力放散不均匀滚轮卡死钢轨等因素。
σl=α×
l×
（T锁-t）
σl:
各临时位移观测点的钢轨计算拉伸量；
α：
钢轨的线膨胀系数：
取0.0000118m/℃；
T锁：
施工控制锁定轨温；
T：
拉伸钢轨时钢轨的平均轨温；
l：
各位移观测点至上次放散单元轨伸缩区起点的距离；
9、轨温合适或钢轨拉伸到位时，按锁定方向依次去除支垫在钢轨下的滚轮，将钢轨落到轨枕上，上好扣件，紧固钢轨，在拉轨器前后各50m范围内的钢轨锁定完成后，方可松掉拉轨器的液压油门，拆除拉轨器。
10、对本次放散单元轨与上一次放散单元轨的接头进行锁定焊接。
11、在埋设有钢轨永久位移观测桩位置的垂直线上钢轨轨头外侧面标记钢轨位移零点。
12、定期对钢轨位移进行观测。
四、钢轨打磨
钢轨打磨是无缝线路铺设的最后一道施工工序。
新建线路开通运营之前，应对全线钢轨进行预防性打磨。
钢轨打磨的目的主要是：
消除钢轨轧制过程中形成的原始不平顺和轨面擦伤，消除钢轨运输、施工过程中产生的短波不平顺，以及消除钢轨焊头的不平顺，包括工厂内接触焊及工地焊接接头，推迟可能发生的波形磨耗，避免钢轨的微小缺陷进一步发展，提高列车舒适度。
钢轨打磨采用的设备是打磨列车，对无缝线路进行全线打磨，一般打磨三遍，以改善轨道的平顺性，特别是短波的不平顺，减少列车与轨道由于不平顺产生的互相影响，满足列车高速运行时的舒适度要求。
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