500m长钢轨厂焊施工技术.docx
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500m长钢轨厂焊施工技术
500m长钢轨厂焊施工技术
第一节概述
为适应铁路建设和铁路提速需要,进入20世纪90年代,我国铁路部门已相继建成17个焊轨厂，并在焊轨生产线中引进国外先进的接触焊机，引进的焊机主要有两种机型，一种是瑞士苏莱特公司生产的GASS-80型、另一种是乌克兰E.O巴顿国际有限公司生产的K型接触焊机。
秦沈客运专线施工时，中国铁道建总公司国内工程公司和中铁三局焊轨厂的焊轨生产线所采用的焊机是瑞士的GASS-80焊机，中铁一局焊轨厂的焊轨生产线采用的焊机是乌克兰的K1000焊机。
京沪高速铁路建设要求铺设500米长的长钢轨，且技术标准高，施工质量要求严，焊轨作为整个铺轨施工过程中的重要一环，焊轨质量的好坏直接影响到工程质量，为保证焊轨质量符合高速铁路建设标准要求，应选购性能良好、焊轨质量稳定的焊轨设备。
拉伊台克苏莱特公司提供的焊轨生产线设备，在我国已被许多单位选购采用，且性能稳定，焊接质量较好。
在我国首次新线一次铺设无缝线路--秦沈客运专线的建设中引进了三条焊轨生产线，其中两条采用了拉伊台克苏莱特公司的焊轨设备，另外一条焊轨生产线除主焊机外，其余引进设备主要为拉伊台克苏莱特公司的产品，这三条焊轨生产线在秦沈客运专线焊轨700余公里，焊接质量满足标准要求。
鉴于此，我们焊轨生产线所选用的主要焊轨设备为拉伊台克苏莱特公司产品。
第二节焊轨生产线主要设备和技术参数
一、除锈机（MBS-14A型）
MBS-14A型钢轨除锈机用于清除钢轨表面的铁锈和杂质，其工序在焊机前一道工序，其目的是通过对钢轨的工作踏面、下表面及两端面除锈，使焊接电极与两钢轨表面达到良好的电接触。
其主要技术参数见表3-1。
主要技术参数表3-1
水平刷头
电动机功率
22kW
电动机转速
2950rpm
刷头转速
2700rpm
电动机额定电压、频率
3x400VAC50Hz
行程
1200mm（理论上每侧600mm）
除锈机
空气压力
6bar
刷头直径
250mm
额定电压、频率
3x400VAC50Hz
控制电压、频率
24VDC/230VAC50Hz
垂直刷头
电动机功率
7.5kW
电动机转速
2950rpm
刷头转速
2700rpm
电动机额定电压、频率
3x400VAC50Hz
垂直刷头的进给电动机
电动机功率
0.37kW
电动机转速
1400rpm
电动机额定电压、频率
3x400VAC50Hz
除尘器
额定气流量
1800m3/h
真空风扇
1800Pa
过滤器面积
67.5m2
噪声水平
<75dB（A）
电机输出
3kw
电机额定电压
3X400VAC50Hz
自动清洁
从除锈机供电
240VAC50Hz
电磁阀控制电压
24VAC50Hz
重量
300kg
二、焊机（GAAS80/580型）
GAAS80型焊轨机为世界上一种先进、可靠的焊轨机。
能够对新轨或旧轨自动进行对正、起拱量调整、焊接、推凸。
能满足高速铁路的焊接标准和精度要求。
其主要技术参数见表3-2。
主要技术参数表3-2
GAAS80
电气部分
焊接功率
Max660kVA
次级焊接电流DC
80KA
功率因素
0.85
次级开路电压
6.3V
电压（三相）AC
3x380V50Hz
主变压器的电压补偿
±10%
焊接变压器数量
6
变压器功率因素
50%
电极夹紧力
Max400kN
机械部分
顶锻力
Max800kN
轨腰夹紧力
Max1500kN
推凸力
Max600kN
可调节的推凸刀数目
4
水平对正装置夹紧力
60Kn
水平调整
±7.5mm
预选中心线、钢轨左右运行边
可以
顶锻行程
50mm
电极块间距离
Max250mm
起拱量辊轮行程
50mm
垂直调整
±10mm
预选自动起拱量调节
可以
尺寸
长度
6600mm
宽度
2050mm
高度
2500mm
支撑GAAS80焊机的两根钢轨距离
1435mm
重量
30000kg
三、水冷隧道
水冷隧道的目的是在四向调直机对焊头进行校直前确保焊头的温度降低到接近环境温度。
冷校直可防止在调直处理以后钢轨焊头可能出现的变形现象。
其主要技术参数见表3-3。
主要技术参数表3-3
冷却隧道
水泵电机功率
3kW
水流量
20m3/h
进口管
50mm
水箱（地下）
4000L
尺寸
长度
3000mm
宽度
400mm
高度
800mm
重量
150Kg
四、四向调直机（SPM-4NL型）
四向调直机用于在垂直和水平方向矫直钢轨外形的焊后变形。
其主要技术参数见表3-4。
主要技术参数表3-4
四向调直机
水平压力
Max1200kN
垂直压力
Max250kN
运行压力
26MPa
电机功率
7.5Kw
电力供应
380V–3相-50Hz
激光测量装置
测量基准
1000mm
测量系统
激光
测量范围
0-10mm
分辨率
0.01mm
重复精度
0.02mm
焊接温度（在标准状态下）
<100°C
单元间的间隙
0.02mm
压力工具的调整
压力工具的长度
600-1000mm
电机功率
4Kw
调整速度
160mm/s
运行齿轮和导向转轮
运行速度
28m/min
运行齿轮工作压力
90bar
导向转轮工作压力
40bar
油箱容积
250L
马达功率
2.2Kw
过滤装置，吸油、回油和进油滤芯
尺寸
长度
5205mm
高度
2840mm
重量
14000Kg
五、精磨机（MMA-14AL型）
MMA-14AL型精磨机用于对焊缝轨顶面和工作面进行精磨，使焊头工作面的不平度≤0.2mm。
该机配有最先进的直线度激光测量仪，能将测量结果显示并存储在计算机里（见下页图）。
其主要技术参数见表3-5。
主要技术参数表3-5
MMA-14AL
辅助钢轨的轨距
1435mm
钢轨底部离地面高度
800--1000mm
设备移动速度
Max30m/min.
电力供应
415V–3相-50Hz
每个周期耗电量
0.35kw
打磨头
在第二档程序速度时，支架横向弯曲度：
Max90°
打磨头纵向单独行程和左右两侧行程：
Max500mm
行程调整速度
Max0.4m/s
打磨轮对磨损补偿
54mm（2x27mm）
推进力行程
0.05mm,可编程控制
倾斜支架马达
1.1kw
打磨前向马达
54w
打磨轮对
速度
Max32m/s.
形状
环状
直径
200/130x80mm
硬度和颗粒
根据钢轨材质和温度来决定
自动装置
Telemecanic
轮对导向角度
1/2°
打磨轮对马达
5kw
尘土收集装置
防尘装置
3kw
液压装置
泵,调节装置,阀
BOSCH
液压夹盘
NENCKI
液压马达
4kw
尺寸
长度
3620mm
高度（工作高度940毫米）
2565mm
宽度
2600mm
重量
6800Kg
第三节焊接施工工艺
一、工艺流程图（见附件I）
二、工艺说明
1、短钢轨装卸、存放。
短轨列车停放对位后，使用移动式门吊和专用扁担梁及夹具进行卸车。
卸车时，钢轨互为扣放在三根一组。
钢轨存放时应支垫，每层存轨时支垫间距不大于5m。
钢轨码放时两端对齐，排列平直。
层间支垫上下层对齐。
存放层数视存放台承载能力和稳定性确定。
不同轨型的钢轨按类别分开存放。
2、选配轨。
移动式门吊运轨至选轨平台，每次1组（3根），人工散开钢轨。
检查钢轨平直度、断面尺寸、表面质量。
对平直度超过《时速300公里60kg/m钢轨暂行技术条件》钢轨，利用轨端校直机校直至合格。
不合格钢轨单独存放。
对合格钢轨进行焊前配轨，根据需要长度使用带锯床锯轨。
3、轨端除锈刷面。
用除锈刷面机对钢轨的踏面、轨底底面及端面进行除锈，除锈范围距轨端50-600mm，刷锈打磨后钢轨表面露出金属光泽，刷锈打磨深度不超过0.2mm。
钢轨刷锈打磨面若待焊时间超过24小时以上，必须重新处理。
4、焊接。
瑞士施拉特GAAS80/580焊机使用三相380V、50Hz交流电源。
焊接前检查轨端刷锈质量，清除焊接电极处的焊渣；做好焊接前的准备工作后，根据长轨工作面的位置进行轨端对位后进行自动焊接过程。
电阻闪光焊接的过程为钢轨闪平、预热、烧化、加速烧化、有电流顶锻、无电流顶锻、保压7个阶段。
加速烧化后，焊机自动进入顶锻阶段，快速挤压钢轨。
自由顶锻，顶锻量为14-17mm。
焊接后焊缝四周形成一圈焊瘤，焊机有自动焊后推瘤功能，利用推凸刀保证轨顶面及轨头两侧面的残留量不大于0.6mm,轨角上表不大于0.8mm，其余部位不大于1.0mm，避免切及母材。
焊接过程中检测焊接曲线的各项参数值是否符合焊接工艺参数的的规定，对焊接曲线异常的焊头，将予以锯掉，并重新焊接。
5、轨底打磨。
轨底采用手持砂轮机，在焊缝两侧各150mm范围内打磨顺平及距两侧轨底角边缘各35mm范围内打磨平整。
最后打磨底面，轨底凸出量0～+0.5mm。
母材打磨量不超过0.5mm。
打磨过程中，应避免砂轮中冲击钢轨和在钢轨上跳动，产生凹坑，
并防止进刀量过大和时间过长，造成钢轨表面发黑、发蓝。
6、焊缝正火及风冷。
在焊接工位后应设一正火工位。
当轨温降到450～500℃时，用专用的正火设备把钢轨焊接接头加热到A3（亚共析钢）或ACM（过共析钢）温度以上30℃～50℃（即830℃～950℃），正火完后，用喷风装置对焊缝进行快速冷却，使其轨温快速冷却至550℃。
以达到细化金属结晶、均匀组织，提高焊缝硬度，减少或部分消除焊接的残余应力，改善并提高焊缝及附近粗晶区的力学性能的目的。
7、焊缝踏面和工作面粗打磨。
将焊缝顶面、两侧面的残留焊瘤及全部毛边除尽，保持轨头原圆弧部分形状，避免打亏。
打磨后保证焊缝较钢轨母材高0.6mm。
打磨过程中，避免砂轮冲击钢轨和在钢轨上跳动，产生凹坑，并防止进刀量过大和时间过长，造成钢轨表面发黑、发蓝。
8、焊缝水冷却。
冷却隧道利用雾化循环水进行钢轨焊缝冷却，冷却时间一般为2-4min，冷却后钢轨焊缝温度低于50℃或与周围钢轨温度一致。
冷却完毕，及时擦干焊缝1m范围内的水渍，保证下道工序的正常进行。
9、焊缝四向调直。
钢轨焊缝调直前利用直线度电子测量系统检测焊缝位置1m范围仙的平直度，并确定踏面和内侧作业面调直位置和调直力。
利用SPM-4N四向调直机进行调直。
然后再测量焊缝位置1m范围内的平直度，若直线度超出规定范围，需重新调直，直至合格。
10、焊缝精磨。
首先利用直线度电子测量系统检测焊缝位置1m范围内的平直度，使用瑞士MMA-14AL精磨机进行焊缝精磨时，根据测量结果确定进给量。
精磨完毕，再次测量焊缝位置1m范围内的平直度，若直线度超出0～0.2mm/m范围，需重新进行精磨作业，直至合格。
11、焊缝超声波探伤。
使用超声波探伤仪和全断面组合探头对每个焊缝进行无损探伤。
探伤前，清理焊缝两侧各40cm范围内的锈斑、焊碴、水渍等；将焊缝两侧各40cm范围的钢轨均匀涂满探伤介质，并安置好探伤仪探头，确保探头与钢轨间紧密接触。
探伤结果做好记录。
12、长钢轨最终检验。
使用专用1m直靠尺、塞尺、电子不直度测量尺、轨温计、长钢卷尺等测量工具对每一个焊缝和长轨进行最终检验，测量并记录长轨出厂轨温和长度。
13、长钢轨存贮、装车。
500m长钢轨存放区设有35台3t固定式龙门吊，龙门吊电动葫芦采用单控和集中控制相结合。
长轨存放区的轨垫间距不大于5m，多层存放时，应保持轨垫的上下对齐稳定。
从辊轮线上吊轨时，确保每一个夹具夹紧钢轨轨头后，使用集中控制系统将长轨起吊、横移、下落放置在轨台上,并逐一摘去夹具。
在长钢轨吊起行走过程中，设专人检查35台龙门吊电动葫芦统一运行情况，保证相邻两个夹具高度差不大于15cm、水平位置直线偏差不大于15cm，防止长钢轨吊装过程中变形。
不同类型的长钢轨分开存放。
装车时，应确认长钢轨运输车停放在正确位置，并逐一将长钢轨的每个吊点顺序落入槽中，摘去夹具，移开龙门吊电动葫芦。
14、长钢轨输送线
自选轨平台至长轨存放区的长钢轨辊轮输送线是焊轨生产线的重要组成部分。
标准辊轮间距为3.0m.。
主动辊轮占全部辊轮的三分之一并均匀布置。
辊轮输送线的主动辊轮通过中央计算机控制。
各工序作业时均需锁住辊轮线，只有线上所有工位均打开输送线开关，输送线方能正常运行。
三、技术标准
1、待焊轨检查标准
待焊轨的允许偏差、平直度及扭曲应符合《时速300公里60kg/m钢轨暂行技术条件》的要求。
2、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。
3、长钢轨焊接质量检验
（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3-6的要求。
钢轨焊接接头平直度表3-6
轨顶面
0，+0.2mm/m
轨头内侧工作面
0，+0.2mm/m
轨底（焊筋）
0，+0.5mm/m
四、注意事项
1、启动机器设备前，必须先检查设备状况是否良好。
2、上岗人员必须经过严格的焊接技术培训学习，持证上岗。
3、严格配选钢轨，选择合格的钢轨进行焊接，防止不合格钢轨进入生产线。
4、设定好已确定的钢轨焊接参数，作业前应重新确认一次，防止错误参数，导致不合格品。
附件1：
长钢轨焊接工艺流程图
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