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1、津滨轻轨工程现场焊轨施工技术摘要:天津市区至滨海新区快速轨道 交通 工程轨道采取无缝线路,优异行场焊,在场内将钢轨焊成125m长轨条,然后进行现场焊接,形成无缝线路。本工程依据现场施工特点,采取移动式气压焊,确保了施工质量和施工进度。关键词:无缝线路;焊轨;施工;技术1 工程概况 天津市区至滨海新区快速轨道交通工程轨道工程,设计采取区间无缝线路。施工时先在工厂内将标准轨焊接成125m长轨条,然后进行铺轨作业,铺完轨后,在现场将125m长轨条焊接成区间无缝线路。本工程因地制宜,依据现场施工特点,采取小型移动式气压焊,确保了施工质量和施工进度,对类似工程施工含有借鉴意义。2 施工工艺 现场焊接采取
2、小型移动式气压焊机完成。 工艺步骤:作业准备拉轨轨端处理钢轨固定安装加热器点火焊接推凸正火焊缝打磨及矫直焊缝检验及探伤。2.1 焊前准备 (1)设备检验 发电机组运行状态及供电情况正常是否; 压接机各部件完好状态及运动部件运动情况; 加热器点火和试火,火焰情况,有没有堵管;进、回水通畅是否; 检验气路、水路、油路是否有跑、冒、漏情况; 检验氧气、乙炔瓶现存气量是否够(最少够焊一个焊头); 遇有交叉作业时,穿越线路全部气路、水路、油路、电路全部要从轨底穿越; 检验推凸装置,各部件运动灵活是否,刀刃完整是否,一切正常后把后垫、前刀体、底刀均放在便于操作位置上,以备使用。 (2)安全防护及人员安全情
3、况检验 因本线存在交叉作业,且 现在 线路情况不含有高速行车条件,可在前后打磨作业地点以外合适距离左、右线上均设置安全防护标志,不许可在焊接时会车,并设专员负责瞭望;如发生焊接点会车,须待会车电焊轨完成后,焊缝正火并 自然 冷却至常温后,设备下道、人员离开线路后方可进行(邻线行车不受正火工序限制); 操作人员穿戴好多种劳动保护用具,包含工作服、安全帽、眼镜、长毛手套、长皮护脚等; 氧气瓶、乙炔瓶、控制箱应部署在焊缝和切割火焰上风或侧风方向,严禁部署在火焰下风方向。现场备有遮阳设备,避免气体瓶受阳光暴晒; 氧气瓶、乙炔瓶、控制箱和火焰,四者之间全部应相距5m以上。乙炔瓶须离开火焰10m以上。过滤
4、瓶要垂直放置; 施工地点周围不得有挥发性气体、易燃易爆物品等; 轨道平车要有制动装置,预防在坡道上溜车; 多种焊接设备及仪表工具全部应轻拿轻放,严禁摔打、磕碰、划伤;搬运及作业时,严防人身被设备伤害; 焊接过程中,加热器发生回火、放炮时,应立即关闭气门、熄灭火焰,预防出现其它严重事故。2.2轨端处理 (1) 钢轨外形尺寸偏差 轨头宽±0.5mm;轨腰厚-0.5,+1.0mm;轨高-0.5,+0.8mm;不对称:轨头0.5mm,轨底1.0mm;轨底宽-2.0,+1.0mm。 钢轨表面不得有裂纹、折叠、横向划痕,许可有不超出1mm结疤、压痕,纵向划痕不超出0.5mm,轨底1/3处不得有划
5、痕。 (2) 将钢轨用起道机顶起垫牢,清除钢轨端面40mm范围内油污、铁锈、泥沙等。轨端400mm范围内保持干燥、无水气。若焊机卡紧部位轨面和轨腰有较重污垢或钢轨标志时,亦须处理。 (3)打磨时锉刀用四氯化碳清洗后应一直保持清洁,严禁手摸。打磨时要绝对确保两轨底角端不得凹于其它地方。锉刀和宽座角尺不得污染,锉刀严禁翻面。 (4)打磨后钢轨端面应全方面展现金属光泽,端面和钢轨纵轴线不垂直度及端面平面度需0.15mm。粗糙度最大许可值为12.5m(6.3)。 (5)应保护好打磨后钢轨端面,使之不受污染和碰撞或划伤,不许用手触摸,不许用嘴吹,不然应重新处理。处理好端面应在30min内焊接。2.3 钢
6、轨固定 (1)将焊接前进方向长轨条扣件解除,用起道机顶起并垫以滚筒后串轨。拨正2条待焊钢轨,焊缝每侧垫2处短木枕(配以薄木板和薄铁皮),第1个距轨端1.21.5m,第2个距轨端20m。轨缝815mm,并随气温调整。由专员在距轨缝20m外目测,使之达成以轨缝为中心40m范围内钢轨顺直平整,待焊缝处无高、低接头。用1m直尺测量,两轨焊缝拱度0.5mm,不许可下凹;工作边应平直,误差0.5mm。直尺底角对齐,两轨如有误差,相差量应对称部署。 (2)装卡固定时,注意对已打磨好轨端一定要保护好,不要滑伤,或被污染;轨顶螺栓紧固程度不伤母材。固定好后,即可进行预顶,压力为24MPa,并观察是否打滑。预顶后
7、用1m直尺检验应达成以下标准: 两轨顶面焊接处拱度0.4mm,高低错牙0.3mm,不许可下凹; 两轨工作边平直,误差0.3mm,当轨头宽度偏差过大或轨端有旁弯无法调直时,应确保内侧工作面在1m内偏差0.5mm; 两轨底面平行,错牙1.0mm; 两待焊端面间隙在预顶后0.3mm,两轨底角必需密贴; 在固定过程中,如达不到上述要求,应对钢轨重新处理,不得强行焊接。2.4 压机安装过程 (1)压接机安装。将压接机从轨顶向下“骑放”在被焊接钢轨上。压接机四角装有提手,供搬动压接机使用。 (2)摆动机构安装和调整。焊接加热时,将加热器安放在压机导柱上,并和装在压机上摆动机构相联结。把“摇把”套在“摇杆”
8、端部“方头”上,当摇动“摇把”时,经过连杆机构驱动加热器作加热摆动。两侧连杆端头调整螺丝能够确保加热器火焰平面和焊缝平面平行,其中纵向位置调整既要考虑到焊瘤推凸工作正常进行,又要确保加热器对焊缝对称加热。压机安放好以后将“摇把”保持在竖直位置,以后沿钢轨纵向移动压机,在不安放加热器情况下,经过调整螺丝自由端“销钉”大致估量一下压机位置,能使加热器火孔平面和焊缝平面重合即可。 (3)夹钢轨。钢轨是由轨顶螺栓、轨底螺栓和斜铁来实现上、下左右夹紧,次序以下: 先要落下压机,穿好轨底螺栓。注意要使轨底螺栓根部止转键嵌入槽中,带好螺母,然后将两被焊轨底面一平。当两轨高度不一样时,为确保两轨顶面一平,需要
9、在轨底和轨底螺栓之间加平垫调整。 这时打紧4块斜铁,二次拧紧轨顶螺栓,使两被焊钢轨轨底紧靠在轨底螺栓上和二次打紧斜铁。最终用专用搬手拧紧轨底螺栓端部螺母,先拧紧内侧,再拧紧外侧螺母,交替进行。 (4)预顶及顶锻是由外接电动油泵来实现。高压油由一侧接口进入,经过三通分别进入两侧油缸,推进左横梁在两卧式导柱上滑动。右横梁和两卧式导柱固联。左、右横梁内全部夹持着钢轨,当左横梁沿两卧式导柱和右横梁左相对运动时,则可实现预顶及顶锻。2.5点火、加热 点火前先确定水后点火,且要求4瓶乙炔分开。 投掷爆鸣点火,调整为微碳化焰。安装加热器时,应预防水滴入焊缝。整个加热过程中,严禁踩踏多种胶带管路,以防加热器放
10、炮回火。 (1)气体参数 出口压力:氧气0.50.6MPa;乙炔0.160.17MPa。 控制箱流量:氧气3.64.0m3/h;乙炔4.04.4m3/h。 (2)加热器安装、调整,试摆动后应达成下列要求 加热器火孔平面垂直于钢轨纵轴线和焊缝平行,加热器本身上下部偏斜1.0mm; 加热器火孔端面和轨外轮廓面距离为(25±1)mm,且两侧及上下距离要均匀; 加热器摆动量、频率和加热时间标准按经过型检参数进行,并应依据当初气候、气温等情况合适调整; 加热温度表面温度13501400、心部1250,轨端呈塑性状态,即可进行顶锻,并避免出现欠热和过烧现象发生。2.6 顶锻 采取三段压力法,向加
11、热后轨端施以201030MPa顶紧压力,钢轨相互挤进2832mm时熄火,熄火后再继续顶2mm,从而使钢轨接头焊接在一起。 因故中止焊接时,当顶锻量6mm可保持压力,排除故障后继续焊接;当顶锻量6mm时应锯掉焊缝重焊。2.7 推凸 当钢轨处于高温塑性状态时(1250950),用焊机上附加推除刀,将焊接凸出量推除。推凸过程中压机油缸应有大于90mm工作行程,然后将钢轨焊缝移至固定夹钳下,上下挤压,以提升钢轨强度及耐磨性,装刀时间不超出10s,若推凸压力超出40MPa,应改用专用除瘤割焰除瘤。2.8 正火 在钢轨焊缝区冷却到400500(黑色)时,用焊接加热器再次加热,使用比焊接火焰稍弱火焰(弱碳化
12、焰)。加热器摆动以焊缝为中心,总宽为60mm,4050次/min。加热至820920或850920时熄灭火焰,使其在空气中 自然 冷却。 在现场正火时,被加热部分降温至全黑后再撤掉垫轨用枕木墩。不然,会使钢轨产生变形。 正火后焊缝位置在300以上后,不许可敲击、火烤和引发塑性变形一切操作,更不许可在红热状态下浇水。2.9打磨及探伤 (1)用手砂轮或专用打磨机打磨,关键对钢轨150mm长度范围内轨头踏面、侧工作面、轨底平面、两轨角上侧面(3540mm)进行打磨。其它凡有凸出量部位均应打磨圆顺,避免因钢轨截面突变,出现应力集中,形成疲惫源,进而 发展 成裂纹,造成钢轨断裂。用手砂轮打磨时注意要顺着
13、钢轨纵轴方向,严禁垂直钢轨纵轴线方向打磨。 打磨后钢轨应达成以下要求:焊缝处不得凹下高出相邻轨面0.2mm以上;轨顶面用1m直尺量,中间拱度不得超出0.5mm;轨头工作侧面用1m直尺量,不直度0.5mm;轨底部不得有凹陷,高出原轨应1.0mm;轨角呈圆角,棱角可磨掉,但不能磨超;发觉重伤接头,应切除重焊。 (2) 以轨底两角为关键,对焊缝进行全方面超声波探伤,做好统计。发觉内、外伤立即采取补救方法。2.10碰到下列情况应停止焊接,重新处理端面 (1)4min以前加热发生回火,或焊接早期发生放炮时。 (2)压机夹轨不紧,发生打滑跑轨现象。 (3)点火以达2min发觉加热器未供冷却水,此时若开始供给冷却水会损坏加热器。 (4)加热器摆放歪斜,发生便烧现象。 (5)因氧气、乙炔等燃料中止而熄灭。 (6) 影响 焊接质量其它设备及人为故障。 (7)遇雨天、5级以上风不能焊轨。3 结语 依据本工程及施工现场特点,本工程钢轨现场焊接采取移动式气压焊,投资小,焊接速度快,确保了工期。在施工现场加强了各关键工序质量控制,经超声波无损检测,合格率达成100%,对同类型工程施工含相关键 参考 意义。参考 文件 :1王敬安.跨区间无缝线路技术综述J.铁道标准设计，（3）.