膠粘加強夾板在加固無縫線路傷損焊縫中的應(yīng)用

徐伏初

(廣鐵(集團(tuán))公司張家界工務(wù)段，湖南張家界 427000)

近年來，為適應(yīng)鐵路運量的增加和列車速度的提高，跨區(qū)間無縫線路在干線鐵路上大規(guī)模鋪設(shè)，線路上鋼軌焊接接頭的數(shù)量越來越多，傷損焊縫的數(shù)量也呈逐年上升的趨勢。以廣鐵(集團(tuán))公司張家界工務(wù)段鋼軌焊縫重傷情況為例:2012年為90處，2013年為108處，2014年上半年68處，其中2014年焊縫傷損中的核傷、軌底橫向裂紋就有48處，占焊縫重傷的71%，嚴(yán)重威脅行車安全。2013年冬季張家界工務(wù)段采用膠粘加強夾板加固傷損焊縫(不鋸軌、不插軌)，效果良好，保證了鐵路行車安全。本文對此項技術(shù)的應(yīng)用經(jīng)驗予以總結(jié)。

1 傷損鋼軌焊縫處理現(xiàn)狀

根據(jù)《鐵路線路修理規(guī)則》，探傷檢查發(fā)現(xiàn)鋼軌焊縫重傷時，應(yīng)當(dāng)及時組織對其進(jìn)行加固處理或者實施焊復(fù)。張家界工務(wù)段過去對重傷鋼軌焊縫均切除傷損部分實施焊復(fù)，不能及時焊復(fù)的重傷處所先鉆1，2，5，6位4個螺栓孔安裝臌包夾板予以加固過渡。而焊縫重傷實施焊復(fù)，較易產(chǎn)生以下新的問題:

1)鋸切鋼軌、插入短軌實施焊復(fù)的工序繁雜，猶如外科手術(shù)，由于焊接不正或曲線上鋼軌側(cè)磨不匹配極易造成次生病害，從而嚴(yán)重影響列車的平穩(wěn)運行。

2)增加焊縫的同時還會導(dǎo)致新的安全隱患。每增加2個焊縫的同時，也隨之增加2個新的安全隱患，同時也增加了1個焊縫的全斷面探傷工作量。

3)實施焊復(fù)時間較長，一般需要90 min或以上天窗時間，且現(xiàn)場焊接作業(yè)會受到天氣條件的限制。

4)對于輕傷焊縫，全段大部分未采取相關(guān)措施，輕傷有發(fā)展的傷損才采取鉆4個螺栓孔安裝臌包夾板加固。兩次探傷期間輕傷很有可能發(fā)展為重傷或鋼軌直接折斷，這對鐵路的行車安全構(gòu)成較大的潛在威脅。

2 膠粘加強夾板加固焊縫技術(shù)

2.1 技術(shù)特點

用膠粘加強夾板加固傷損鋼軌焊縫，采用高強度、高韌性(搭接剪切強度≥45 MPa，剝離強度≥6 kN/m)的常溫快固膠，將特制的膠粘加強夾板與鋼軌焊縫緊密結(jié)合，再利用高強度螺栓進(jìn)行緊固，鎖定夾板與有傷鋼軌焊縫，使夾板、膠層與有傷鋼軌焊縫形成整體結(jié)構(gòu)，其豎向和橫向剛度較原有剛度能增大30%以上。

膠粘加強夾板加固主要應(yīng)用于鐵路軌道，作為加固修復(fù)鋼軌焊縫單一傷損的技術(shù)，其突出特點在于在不鋸切線上鋼軌、不插入短鋼軌的情況下，對傷損鋼軌進(jìn)行補強性的加固修復(fù)，使之恢復(fù)到與正常鋼軌焊縫等同的強度，在延長鋼軌焊縫使用壽命的同時，充分節(jié)約材料和費用，提高鐵路線路行車的安全性和可靠性。

2.2 實物試件強度檢驗

2013年4季度由遼寧省瓦房店市正通鐵路器材制造有限公司提供膠粘加強夾板和膠粘器材，張家界工務(wù)段組織制作鋼軌重傷焊縫加固實物試件，分別委托廣鐵紅海焊軌廠和鐵科院金化所進(jìn)行落錘、靜彎和疲勞檢驗。

表1為落錘檢驗結(jié)果，按照TB/T 1632.2閃光焊接的檢驗標(biāo)準(zhǔn)，60 kg/m鋼軌閃光焊接接頭、錘頭質(zhì)量1 000 kg、落錘高度5.2 m，1錘不斷為合格，而膠粘加強夾板加固重傷焊縫試件的落錘檢驗2錘未斷，第3錘斷，檢驗結(jié)果高于規(guī)定的檢驗值。

表2所列為靜彎檢驗結(jié)果。按照TB/T 1632.2，60 kg/m鋼軌閃光焊接接頭，支距1 m，焊縫居中，焊縫中心承受集中載荷，軌頭受壓，載荷達(dá)到1 450 kN，試件不斷為合格。

表1 膠粘加強夾板加固重傷焊縫試件落錘檢驗結(jié)果

表2 膠粘加強夾板加固重傷焊縫試件靜彎檢驗結(jié)果

由表2可見，3個膠粘加強夾板加固重傷焊縫實物試件施加的集中載荷都超過1 450 kN，且未斷，檢驗結(jié)果高于TB/T 1632.2規(guī)定的檢驗值。表3所列為疲勞檢驗結(jié)果，按照TB/T 1632.2，60 kg/m鋼軌閃光焊接接頭，支距1 m，載荷 Fmax=470 kN，F(xiàn)min=95 kN，作用于中央焊縫處，軌頭向上，試驗頻率f=5 Hz，載荷循環(huán)次數(shù)2×106次不斷為合格。由表3可見，試件檢驗結(jié)果達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的檢驗值。

表3 膠粘加強夾板加固重傷焊縫試件疲勞試驗結(jié)果

2.3 技術(shù)優(yōu)勢

膠粘加強夾板與臌包夾板比較，有以下幾個方面的技術(shù)優(yōu)勢:

1)臌包夾板中部彎成直徑90 mm圓弧，在此范圍內(nèi)鋼軌失去夾板支承，對焊縫受力不利，且臌包夾板接觸焊筋造成應(yīng)力集中的現(xiàn)象時有發(fā)生;而膠粘加強夾板對鋼軌焊縫的加固能較好地支承鋼軌且不會與焊筋接觸。

2)膠粘加強夾板的中間3～4螺栓孔間距設(shè)計較大，盡量遠(yuǎn)離焊縫的熱影響區(qū)，不會損傷焊接焊縫，不影響探傷時對焊縫的快速檢查。

3)臌包夾板僅設(shè)置4個螺栓孔，用4套魚尾螺栓緊固夾板和鋼軌，緊固力顯然不足，鋼軌一旦折斷，將拉大軌縫甚至拉斷魚尾螺栓。而膠粘加強夾板設(shè)置6個螺栓孔，使用12.9S級高強度螺栓，緊固力顯著增大，即使鋼軌焊縫折斷也不致將斷縫拉大，從而保證行車安全。

4)膠粘加強夾板與鋼軌形成整體，能提高鋼軌焊縫的剛度和強度。

3 膠粘加強夾板實際應(yīng)用效果

2013年11月份張家界工務(wù)段開始采用膠粘加強夾板加固重傷鋼軌焊縫技術(shù)，至2014年7月底累計加固正線鋼軌焊縫核傷(氣孔)、軌底橫向裂紋重傷共85處。每月由探傷車間對膠粘加固的焊縫進(jìn)行重點監(jiān)控，部分膠粘傷損焊縫經(jīng)歷了冬季低溫的考驗，探傷檢查證明，全部加固的焊縫傷損均無發(fā)展，取得良好效果。

4 結(jié)語

通過張家界工務(wù)段的試用檢測可知，相較于臌包夾板臨時加固和實施焊復(fù)，膠粘加強夾板加固無縫線路傷損焊縫具有以下明顯的優(yōu)勢:

1)焊縫為原位加固，不鋸切鋼軌、不插入短軌，不增加焊縫，杜絕了因焊接不正或曲線鋼軌側(cè)磨不匹配而產(chǎn)生的次生病害，不影響列車平穩(wěn)運行，且減少了全斷面探傷工作量。

2)加固作業(yè)時間不需要90 min及以上的天窗時間，且受天氣條件的影響較小。

3)隧道內(nèi)、橋上的焊縫單一輕傷采用膠粘加強夾板加固處理可恢復(fù)焊縫處鋼軌強度，最大限度地減少傷損焊縫對鐵路行車安全的潛在威脅。

4)與插入短軌實施焊復(fù)兩個焊頭相比，膠粘加強夾板加固一處傷損焊縫的方式更為經(jīng)濟(jì)。

［1］中華人民共和國鐵道部.鐵運［2006］146號 鐵路線路修理規(guī)則［S］.北京:中國鐵道出版社，2006.

［2］中華人民共和國鐵道部.鐵運［2012］83號 高速鐵路有砟軌道線路維修規(guī)則(試行)［S］.北京:中國鐵道出版社，2013.

［3］盧耀榮.傷損鋼軌及焊接接頭加固修復(fù)方法和器材:中國，200610090617.2［P］.2007-05-09.

［4］邢麗賢，鄒定強，楊其全.鋼軌閃光焊焊縫斷裂原因分析［J］.鐵道建筑，2014(9):109-112.

［5］陳偉國，高成鋼，鄒良甫.鋼軌閃光焊接頭熱處理工裝和工藝的優(yōu)化［J］.鐵道建筑，2014(11):167-170.