无缝线路焊接施工工法secret.docx
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无缝线路焊接施工工法secret
换铺无缝线路闪光对焊与铝热焊相结合焊接施工工法
第一章前言
无缝线路（continuousweldedrail）用焊接长轨条铺设的轨道，因为长轨条没有轨缝而得名。
我国铁路焊接长钢轨工作始于1957年，是由捷克铁路引进了电弧焊法焊接长钢轨技术。
至1963年电接触焊机由铁道科学研究院相继研究成功。
至20世纪90年代，我国不但有自己的焊接专业技术，还能向国外提供先进焊机设备。
2009年，铝热焊技术首次被我单位应用于大古线换铺无缝线路工程，2010年我单位施工的大古线换铺无缝线路工程被业主单位评为优质工程，项目部被业主单位评为优秀项目部。
2011年我部承建的古羊枣线换铺无缝线路工程首次使用闪光对焊与铝热焊相结合工艺，使得整体工程在质量、安全、工期得到很好的保证。
第二章工法特点
2.1采用的成套施工机械设备处于国内领先
焊接工艺采用的铝热焊及闪光对焊工艺引进世界上先进的机械设备，铝热焊材料及其设备全部引进于德国，并且闪光对焊工艺是引进德国最新焊轨车，此焊轨车设备昂贵，精密度高，在西北地带数量极少。
2.2优点鲜明，操作简单
闪光对焊车优点是行走方便，可单独行走，不需轨道车牵引，焊接过程全自动作业，精密度高；现场施工铝热焊设备简单，易于操作，适合工地流动作业，焊接时间短等。
2.3加快施工进度，提高质量
换铺无缝线路属于既有线施工作业，每天在业主给定天窗点内施工，每个天窗点给定3—4个小时，每天换铺1.5—2Km，传统现场焊接接头全部采用铝热焊的方法，每个接头焊接时间为30分钟左右，并且只能在换轨工序完成后进行焊接，在时间少，作业程序限制的前提下，提前一天将长钢轨进行闪光对焊焊接施工，很好的加快了施工进度。
而闪光对焊焊接是把同一种材料焊接在一起，与铝热焊工艺相比，极大的提高焊缝质量，为以后的维修保养带来了很大便利。
第三章适用范围
闪光对焊适用于长度大于100m钢轨的无缝线路，换铺无缝线路施工时，需提前将长钢轨卸于线路两侧，且只能在下一个换铺区段内焊接，以保证换轨车换轨时作业效率。
铝热焊适用于无缝线路换铺完成后，合拢口以及剩余接头焊接。
两种焊接方法相结合进行施工适用于50Kg/m，60Kg/m，75Kg/m无缝线路换铺施工。
第四章工艺原理
4.1闪光对焊焊接时，两个钢轨端面接触，通过端面的接触点导电，由于导电面积的突然减少，造成电流线弯曲及收缩，从而形成电阻极大的接触电阻，通过接触电阻产生的电阻热加热钢轨端部，当温度达到一定程度时，钢轨接触面的金属熔化形成液态金属层，通过外加纵向力挤出液态技术，并使高温金属产生塑性变形，在结合面产生共同晶粒，获得致密的热锻组织形成对接接头。
4.2铝热焊焊接，即采用化学反应热作为热源的焊接方法。
焊接时，预先把钢轨两个端头固定在铸型内，然后把铝粉和氧化铁粉混合物（称铝热剂）放在坩埚内加热，使之发生还原放热反应，成为液态金属（铁）和熔渣（主要为Al2O3），注入铸型。
液态金属流入接头空隙，形成焊缝金属，熔渣则浮在表面上。
在铝热剂中加入适量的添加剂和合金可调整熔液温度和焊缝金属化学成分，
第五章施工工艺流程及操作要点
5.1闪光对焊
5.1.1闪光对焊施工工艺流程
钢轨焊前检查—矫直钢轨—焊前除锈—焊接和推凸—粗磨—焊后热处理—焊接接头矫直—焊接接头编号。
5.1.2闪光对焊操作要点
5.1.2.1钢轨焊前检查。
首先应剔除有严重锈蚀、裂痕、重皮、夹渣、偏析等不符合要求的钢轨。
同时应保证焊接用钢轨长度不小于9m，为满足长钢轨焊接需要，可加焊不小于6m的短轨。
5.1.2.2矫直钢轨。
在焊轨前，必须对钢轨的垂直面和侧工作面进行调直。
调直重点在轨端1m范围内，并用1m直尺检查，保证其矢度不超过0.5mm。
5.1.2.3焊前除锈。
调直好的钢轨在焊接前进行端面除锈工作。
用除锈打磨机打磨掉650mm范围内表面，用砂轮打磨机打磨钢轨轨腰两侧650mm范围内表面，直至打出金属光泽。
如遇轨腰部位有钢号，必须磨平。
5.1.2.4焊接和推凸。
焊接过程可以分为钢轨固定、加热、顶锻、推凸。
固定钢轨时轨缝应为1~2mm,焊缝位置以去瘤刀面为基准，轨端外漏25mm。
加热、顶锻、推凸过程为全过程自动化控制，焊接过程中各操作人员应认真观察，不得离开操作岗位。
5.1.2.5粗磨。
将轨头顶面和两侧面、轨底角上表面及轨底角底面的残瘤及全部毛边除尽，保持轨顶面圆弧部分形状。
不得出现发黑和发蓝现象。
打磨时，砂轮片不得跳动，打磨后表面光滑平整。
5.1.2.6焊后热处理。
为使焊缝处由于焊接高温行成的粗大金属晶粒细化，使珠光体金属组织奥氏体化，从而提高钢轨的韧性和塑性，减少应力，增加抗脆裂性能，需对钢轨进行正火处理。
正火处理时钢轨焊头温度低于500oC方可重新进行加热。
轨头表面加热温度不超过950oC，轨底角加热的表面温度不低于820oC。
正火温度采用测温仪测量，并做好正火温度测量记录。
5.1.2.7焊接接头矫直。
当焊接接头温度低于400oC后，进行焊接接头矫直工作。
5.1.2.8焊接接头编号。
焊接结束后，应对焊接接头进行编号。
编号前，在焊头前方2m处轨腰上将钢轨表面除锈，与其上先涂防锈漆，再涂上白色油漆标出编号。
书写字迹应清晰、工整、并能保持长久。
5.2铝热焊施工
5.2.1长轨焊接施工工艺流程
5.2.2操作要点
5.2.2.1预热
将预热器放在预先定位好的预热支架上，并将预热器在砂模中迅速居中定位，火焰调节好后，立刻按下跑表计时。
加热6分钟后，将分流塞放在砂模边缘上进行加热。
在规定的时间结束之后，撤走预热器，预热正确完成。
5.2.2.2浇注
预热完毕后，将分流塞放入顶部的入口内，将一次性坩埚放置在砂模的正中央，点燃高温火柴，燃烧焊剂。
由自熔塞自动进行浇注,至废渣停止流动，按下跑表开始计时。
5.2.2.3拆模
当浇注完毕5分钟后进行拆模。
移走灰渣盘及一次性坩埚，拆掉砂模夹具、夹板及金属底板，用热切除凿划去焊头的顶部，除掉冒出的焊料，将钢轨运行表面已变干的封箱泥稍加清理。
5.2.2.4除瘤
浇注完毕6分半钟后进行除瘤,采用双向手动液压推瘤机除瘤，方向与钢轨纵向相同，最低处严禁凹入钢轨表面，留茬高度超出原轨表面1～3mm。
将多余的焊料切除掉，将轨底处冒出的焊料打弯，以便于打磨的进行。
5.2.2.5焊缝打磨
焊缝打磨采用专用打磨机或手砂轮进行，对轨顶、钢轨工作面、轨底、两轨底角进行打磨。
打磨时，砂轮沿钢轨长度方向运动，严禁垂直钢轨长度方向打磨。
将焊料顶部表面打磨至距轨面1mm左右，将钢轨头部两侧与轨面过度的圆弧处打磨至与既有钢轨齐平，将钢轨的内外侧打磨至与既有钢轨齐平。
浇注15分钟后去掉对正架，浇注30分钟后去掉起轨器。
浇注完毕1小时后进行焊缝冷打磨，目测尖点（垂直对正），对钢轨表面进行冷打磨使其整体平齐。
第六章材料设备
6.1本工法所需机具设备如表6.1。
表6.1机具设备一览表
序号
名称
型号
数量（台）
1
轨端清理刷面机
MBS-14-L
1
2
焊轨车（含配套设备）
1
3
精磨机
MMA-14
1
4
小型发电机
1
5
端头打磨机
GDM-1.1
1
6
推瘤机
EGH2
1
7
拉伸器
TR75
2
8
撞轨器
自制
2
9
轨温表
SWG-11
4
10
铝热焊焊药（含配套设备）
德国
1
11
钢轨锯轨机
德国
1
第七章质量控制
7.1施工时应严格执行以下标准、规范：
7.1.1《钢轨焊接接头技术条件》TB/Ｔ1632.
7.1.2《客运专线铁路轨道工程施工技术指南》TZ211。
7.1.3《客运专线铁路轨道工程施工质量验收暂行标准》（铁建设【2005】160号）。
7.2施工中应严格遵守以下质量控制要求：
钢轨焊头均采用便携式超声波探伤仪进行探伤，钢轨探伤前将焊缝处温度冷却到50℃以下。
淋水冷却时的钢轨温度不得高于250℃，钢轨焊头不得有裂纹、气孔、夹碴等有害缺陷。
超声波探伤仪在使用前用对比试样校准，并认真填写探伤记录，发现缺陷及时汇报，进行处理，防止不合格焊头出现。
钢轨焊头采用超声波探伤仪对焊缝进行内部质量质量检测合格后，采用1米直尺、精密塞尺进行外观质量检测，有缺陷的焊头及时处理。
第八章安全措施
8.1在施工过程中应严格遵循以下标准、规范：
8.1.1《铁路工程施工安全技术规程》TB10401.1,10401.2.
8.1.2《建筑机械使用安全操作规程》JGJ33.
8.2施工过程防止飞溅金属造成灼伤和火灾。
清渣必须在去瘤前结束，否则，推瘤时可能将清渣工具挤入轨头，损伤焊头或伤人。
第九章环保措施
9.1本工法施工影响主要涉及废弃物、热污染二个方面，应采取相应的防止措施。
9.2施工现场废料处理措施
施工现场废料及垃圾采取集中堆放，统一处理，防止对环境造成污染。
9.3降低热污染的措施
施工地点选择通风处。
第十章效益分析
10.1社会效益
我国铁路列车速度与轴重不断增加，从而对线路的要求越来越高，未来需要铺设大量的无缝线路。
本工法解决了换铺长轨时铝热焊接头过多，造成的安全隐患，而且也提高了施工效率，具有良好的社会效益。
10.2技术效益
本工法实施的钢轨接头完全满足《钢轨焊接接头技术条件TB/T1632》的技术要求，具有良好的技术效益。
10.3经济效益
本工法设备自动化程度高，需要操作人员少，施工进度快，减少了铁路天窗点的时间和天窗数量，从而使既有铁路线路开通的时间延长，为铁路的运营带来相当利润，具有良好的经济效益。
第十一章应用实例
本工法成功的应用于我单位承建大古铁路古羊枣线换铺无缝线路工程，工程质量满足规范和合同要求。
现以古羊枣线换铺无缝线路工程为实例。
11.1工程概况
古羊枣线换铺无缝线路工程从古窑子车站途径羊场湾站至枣泉车站，古羊线是大古铁路公司一条重要的煤业运输线。
本工程项目施工范围古窑子站至枣泉站间，换铺无缝线路包含古羊区间、羊枣区间以及羊场湾和枣泉车站。
主要工程项目有：
正线20.9Km换铺无缝线路，枣泉和羊场湾站改（其中主要为1道延长，17组插铺，涵洞2个，框架涵1个，路基施工800米）。
11.2施工情况
本工程自2011年5月开工至2011年10月基本完工。
安全施工整体表现良好，2011年10月1日开始换铺无缝线路施工，历时14天无缝线路换铺完毕，施工自动化程度高，工艺稳定，焊接质量优良。
施工期间施工安全可靠，工期完全满足施工组织设计方案要求。
11.3工程评价
铝热焊和闪光对焊相结合焊接工法所焊接出来焊头，总体质量合格率100%。
并在业主、设计和监理单位得到一致好评。
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