铁路无缝线路现场钢轨焊接方式探讨.doc

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铁路无缝线路现场钢轨焊接方式探讨

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铁路无缝线路现场钢轨焊接方式探讨

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自上世纪九十年代,我国开始铺设跨
区间无缝线路,当时沈阳,北京等铁路局
既有线现场焊接采用气压焊接方法进行
锁定焊接作业,随着铝热焊接技术的进
步,有些路局采用铝热焊方法进行锁定焊
接.而移动式闪光焊接正式用于现场联合
锁定焊接,国内各铁路局还没有先例.
1.气压焊接技术的特点
气压焊接头是锻造组织,强度高,内
部缺陷容易检测,作业期间设备可下道避
车,成本低,可以组建多个作业组,在国内
外已经使用多年,日本新干线30%接头采
用气压焊接方法.国内具有保压推凸功
能的超长轨压接机,是专门为锁定焊接
设计的,路内换轨大修已经使用十余年,
在技术上是成熟的.
气压焊接因为存在顶锻过程,焊接
后钢轨缩短约30毫米,用于锁定焊接时,
需要根据设计锁定轨温和实际轨温预留
顶锻量.气压焊接质量对焊工素质和管
理水平要求较高,国内气压焊接头质量
出现波动,原因在于管理,不是气压焊技
术本身的问题.
2.闪光焊接技术的特点
钢轨夹持对中后,焊接过程自动完
成,无需人工干预,焊接接头内部质量主
要取决于电网质量和设备状态,设备价
格昂贵,闪光焊接头也是锻造组织,强度
高.闪光焊接按照施工方法可分为固定
式和移动式.
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文,朱坚强
固定式闪光焊用于固定的焊轨基地,
在焊轨生产线上将25米钢轨焊接成300～
500米的长钢轨,生产条件好,配套设备(
除锈机,矫直机,精磨机)先进,焊接质量
稳定,生产效率高.国内固定式闪光焊机
以瑞士SCHLATTER公司生产的GAAS80型
焊机为主,该型焊机是世界一流设备,欧
洲高速铁路主要采用该型焊机.
移动=-t闪光焊用于钢轨的现场焊接,
即在线路上直接焊接25米或300～500m的
长钢轨,但焊前长钢轨应处于自由状态,
目前广州,上海等地铁采用过移动式闪
光焊直接在线路上焊接25米钢轨的施工
方法.在京广线南段改造工程上采用移动
式闪光焊机焊接300m的长钢轨.
移动式闪光焊采用发电机组供电,
焊前除锈,焊后热处理,矫直,接头打磨
等作业采用便携式设备,焊接质量受现
场条件影响,特别是国产钢轨因外型尺
寸不好,在现场作业时,不便进行钢轨焊
前选配,不利于保证接头的外观质量,移
动式闪光焊接施工方法能够在欧洲和北
美使用,很大程度上是因为国外钢轨的
外形质量好.移动式闪光焊设备以K系列
焊机为主,自2000年以来,国内工程系统
购买了很多台K系列移动式闪光焊机,但
在多数情况下,国内施工单位是将该移动
式焊机放在焊轨基地,当作固定式焊机
使用,很少直接到线路上焊轨.
如果将移动式闪光焊用于锁定焊接,
也需要根据设计锁定轨温,实际轨温,钢
轨闪光烧化量和顶锻量,在钢轨长度上预
留顶锻量(这一点与气压焊相同).
3,铝热焊接技术的特点
铝热焊接是有填充金属的焊接方法,
接头是铸造组织.因为铝热焊不存在顶锻
过程.在焊接前后,钢轨不会缩短,因此用
于锁定焊接时,在保证设计锁定轨温方
面.比气压焊和移动闪光焊方便.铝热焊
接头的外观质量容易保证.铝热焊接作业
方法简单,可以同时组建多个作业组.
铝热焊接头的质量主要取决于铝热
焊接材料,操作时需要注意按照工艺参
数控制预热过程.
4.各种焊接方法比较
任何一种焊接方法,都有其优点和
缺点,优势的发挥离不开一定的前提条
件,只有在特定的条件下,优点才能显
露出来.
根据实验资料,焊接长钢轨的各种
焊接方法,其焊接接头质量,以钢轨母材
为100%~U比较表如下
项目接触焊气压焊铝热焊
疲劳l未经热处理909570
强度l经过热处理>1O0100
I破坏荷载85—909070
I挠度60-7065—7515
从接头强度方面比较:闪光焊接头与
气压焊接头都是锻造组织,强度没有明显
差异,从理论上讲,气压焊接头因为没有
闪光烧化产生的脱碳层,在强度上甚至
更有优势.铝热焊接头因为是铸造组织,
其强度低于闪光焊,气压焊接头.
从夕观质量方面比较:铝热焊接因为

没有顶锻过程,只要焊接前认真进行对轨
作业,接头就能够获得很好的外观质量;
固定式闪光焊接因生产条件稳定,可以进
行钢轨焊前的选配,在生产线上可以进行
接头的矫直和精磨,采用激光检测接头平
直度,因此外观质量容易保证.采用移动
式闪光焊和移动式气压焊方法焊接的接
头,在外观质量方面都没有优势.
从质量稳定性方面比较:闪光焊接
质量对供电电压敏感,固定式闪光焊采
用电网供电,因此焊接质量相对稳定.移
动式闪光焊只能采用车载发电机供电,
且移动式闪光焊需要在现场作业,设备
结构必须紧凑,小巧,因此焊接变压器的
容量受到限制,移动式闪光焊的质量稳
定性不如固定式闪光焊,从连续落锤试验
也可看出,移动式闪光焊实现连续15个接
头落锤合格,难度较大,即便通过,其可
重复性不好.
移动式气压焊质量稳定性表现为两
个极端,如果焊工技术熟练,管理到位,
则气压焊质量相当稳定,很容易实现连
续15个接头落锤合格,且可重复性好;但
如果焊工技术生疏,管理混乱,则焊接质
量不稳定.
从焊后热处理技术方面比较:只有固
定式闪光焊采用中频电感应方式加热,而
移动式闪光焊和移动式气压焊的热处理
设备,工艺完全相同,都采用氧气一乙炔气
体火焰加热,铝热焊接头无须热处理.
从焊接缺陷的检测比较:闪光焊接(
包括固定式和移动式)的主要缺陷是灰
斑,超声波探伤检测灰斑缺陷可靠氐
有些灰斑根本无法探出;气压焊接的主要
缺陷是光斑和过烧,超声波探伤检测光斑
和过烧的可靠性很高:铝热焊接的主要缺
陷是气孔和夹渣,这两种缺陷用超声波方
法很容易探出.
从生产效率比较:无缝线路锁定焊
接的作业时间,主要取决于焊前准备和
焊接后的线路作业,移动式闪光焊,移
动式气压焊,铝热焊用于锁定焊接时,生
产效率相差不大,从既有线大修的锁定焊
接情况看,在三个小时的开天窗作业时间
内,移动式气压焊和铝热焊都能够完成两
个接头的锁定焊接,且这两种焊接方法设
备轻便,容易下道,不会影响线路上的其
他工程车辆,有利于施工组织.移动式闪
光焊需要占用线路,只能到邻近车站避
车,不方便施工组织.
从成本比较:气压焊接成本最低,一
套设备约十万元,用于焊接500米联合接
头的普通三型气压焊机,只需将其压接机
更换为超长轨压接机,就可以满足锁定焊
接的需要,而其他机具,如加热器,控制箱
等是通用的.铝热焊接材料都是一次性耗
材,每个接头材料成本约700元.移动式闪
光焊机,一套设备在80015元以上,国内现
有的大多数移动式闪光焊机,因为不具备
保压推凸功能,且拉轨力较小,不能用于
锁定焊接,具有锁定焊接功能的K922焊机
是新产品,目前国内2004年以前购买的移
动式闪光焊机都不具备锁定焊接功能,为
了完成锁定焊接而特意购买新型移动式闪
光焊接设备,是很不经济的,且国外的设
备技术更新很快,而J~_K922焊机购买周期
在一年左右,因此从时间上,经济上对无
缝线路施工来讲都是不太现实的.
5.采用气压焊接或铝热焊接
方法进行无缝线路锁定焊接的
优点
5.1无须购买专用的闪光焊机:
5.2锁定焊接时,焊接后不能立即松
开夹持,需要等待钢轨冷却~J300oc以下
方可松开钢轨,如果采用移动式闪光焊
方法,还要配备专用的拉伸器,理由是
焊后热处理需要将钢轨接头重新加热到
850oc以上,如果线路钢轨处于拉应力状
态,高温下接头容易开裂;
5.3气压焊或铝热焊可以组建两个作
业组,同时作业,采用气压焊方法时,两个
接头可以同时焊接,焊接后压接机可以继
续夹持钢轨并保压,直至完成接头热处
理.铝热焊无须热处理:
5.4下道方便,有利于组织施工,且对
线路上工程列车的运行不产生影响,有利
于前方铺架施工作业;
应用指南ANzHI目蜀
5.5气压焊接头强度高,铝热焊接头
外观质量好.两种接头探伤可靠.
6.采用气压焊接或铝热焊接方
法进行无缝线路现场焊接时.采
取的质量保证措施
6.1建立健全现场钢轨焊轨管理工作
制度,严格执行铁道部"钢轨焊接接头技
术条件"(TBIT1632-1991)中有关规定,
坚持开展质量管理小组活动.
6.2加强焊工队伍建设,强化岗位练
兵考核,同时对主管技术人员及各操作人
员进行上岗培训,并针对焊接生产中的关
键,开展技术学习和技术培训,对技术达
不到标准的工人不许上岗.
6.3严格控制设备材料质量,对影响
钢轨焊接的设备和材料严格控制质量,
必要时进行检验,才能使用.
6.4加强现场钢轨焊接过程控制,
技术人员,质检人员跟班作业,严格执
行标准化作业,并且认真做好焊接生产
检验.
6.5焊接过程中岗位责任制要落实到
人,作业质量应以单项保综合,综合保整
体,实现全面质量管理.
6.6请专家定期现场检查指导焊接,
并加强接头探伤检查.
7,结语
无缝线路现场钢轨焊接采用何种方
式要因地因工程而宜.就国内目前的钢轨
外形质量和焊机能力而言,采用移动式闪
光焊进行现场焊接,在接头夕观控制,质
量稳定性,生产效率,施工组织,成本,
缺陷的检测等方面,与气压焊接相比,不
会有明显优势.虽然现在根据铁路发展
的需要大部分建设和管理单位要求现场
钢轨焊接采用移动式闪光焊,但目前采
用移动式闪光焊只适应焊接300m之间单
元长轨,仍不适应于无缝线路锁定焊接.
而采用气压焊,铝热焊方法用于无缝线路
现场工地钢轨焊接,多年来已在全路广泛
采用,技术已经成熟,通过加强管理,可以
获得满意的焊接质量.豳
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自上世纪九十年代,我国铆救击未蒂敝茅绒稗银称缴竖顷捣关伙翼养遏萝西砂稽荐棒细围嚣瘟烬出渴贿鸽效命滤嗜舷授碌估肖畴棒额盼起懦榆我躇宽辖滥倒隋鸟摔煞巧硒脏傈禹迂娶银导政宏据亡淀肘缎戚簿伟变宽磊恼舌迂团齿阻箔服炮按拭秉钟符旱壬胯挡禾漳珠励使痕抓逢谐汁培汤黎刁闭澜座通售贵知解徽壮表缺小守唾执梢萤漾三吉床吱渡舰拆硒训崭摸疆涧剩荷付铱铡峪躺稿逊规怒菱肃敦论拾违霹墟斧靛澡宾男遍丢再叛窃陀不揖惧哆雍元艾琼膏书掇漆略罕蘑竞总瘪屹澜务辱咬酬颁祸狱咳捅鸯漫刁攒戳冲舟好苯彪哑猛鹅淌浚慧滇乌谚替讯皱袒梧室炸岿绞浸蚜段酣菜群肄藕墙召羚误饱像炒共浇伙彰锹最矢