新型75N鋼軌移動閃光焊接施工工藝★

宋宏圖　程星璠（.中國鐵道科學研究院金屬及化學研究所，北京　0008；.中鐵一局集團新運工程有限公司，陜西　咸陽　7000）

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·施工技術·

新型75N鋼軌移動閃光焊接施工工藝★

宋宏圖1程星璠2
（1.中國鐵道科學研究院金屬及化學研究所，北京100081；2.中鐵一局集團新運工程有限公司，陜西咸陽712000）

摘要：以某重載鐵路75N新型鋼軌焊接施工為例，介紹了移動閃光焊接施工工法的特點、適用范圍及工藝原理，闡述了該工法的施工流程及質量控制要點，列舉了所使用的主要機具，并提出了焊接施工的安全和環保措施，指出采用移動閃光焊接提高了焊接的質量和效率，可獲得良好的社會及經濟效益。

關鍵詞：鋼軌，閃光焊，質量控制，重載鐵路

★：中國鐵道科學研究院院基金課題（課題編號：2014YJ059）

0　引言

隨著時代的發展，能較大程度上提升貨運能力的重載鐵路得到了世界各國的重視，發展速度大為提高。國際重載協會2005年要求新的重載鐵路需具備下述三條件中的兩條：列車重量不少于8 000 t；軸重達27 t以上；在長度不少于150 km線路上年運量不低于4 000萬t。重載列車的開行對軌道的質量也有了更高的要求，為此中國鐵路總公司特設立西中南部鐵路通道30 t軸重重載鐵路試驗段進行全面的重載試驗，其中軌道采用75N新型鋼軌。75N無縫線路鋼軌現場閃光焊接尚無施工先例，為盡可能的做好山西中南部鐵路通道30 t軸重重載鐵路試驗段鋼軌現場焊接工作，課題組經聯合攻關，形成了75N鋼軌移動閃光焊接施工工藝，經現場運用表明其施工效率和質量能夠滿足要求。

1　工法特點

現場采用移動閃光焊方式焊接長鋼軌，其焊接接頭外觀質量高、內在質量好，焊接工藝簡單、勞動強度小，使用安全便利；可以自行發電，也可以外接電源，方便靈活。另外，閃光焊接熱量集中，加熱時間短，無需要填充金屬，冶金過程簡單，熱影響區窄，易獲得較好的接頭，設備自動化程度高，生產率高，外觀質量好。

2　適用范圍

本工藝適用于75N鋼軌無縫線路現場閃光焊接施工。鋪設采用一次性鋪設方式，焊接采用線上焊方式，焊接完成后進行放散施工。

3　工藝原理

閃光焊接是壓力焊的一種，通過在待焊端面接通電源并使其斷面逐漸移近達到局部接觸，利用電阻加熱這些接觸點（產生閃光）使其斷面金屬融化，直到端面部位在一定深度范圍內達到預定溫度時，迅速施加頂鍛量完成焊接，閃光焊焊接接頭是在熱及機械（力）聯合作用下形成的，閃光焊由預閃、脈動閃光、加速閃光、頂鍛、保壓等過程組成。

4　施工工藝流程及要點

4.1施工工藝流程

施工工藝流程見圖1。

4.2施工要點

1）施工準備。a.通過工藝調試確定工藝參數，滿足質量要求。由于試驗段線路鋪設有U75V，U77MnCr，U78CrV，貝氏體軌等多種材質的鋼軌，同時這些鋼軌又包括熱軋和熱處理兩種交貨狀態，因此在工程開始前期，即需要對閃光焊機的焊接工藝參數進行調節。通過設置電壓、電流、前進后退速度等參數，使所焊接的接頭達到型式檢驗相關要求。b.根據施工計劃，配備施工工機具。75N鋼軌相對于已有且比較成熟經驗的60鋼軌，截面積的增加使得單位長度鋼軌重量增加了25%，因此從工機具的選擇方面應加以注意。首先，焊接設備應選擇功率高、頂鍛力大的YHG-1200TH型閃光焊機，以保證焊軌質量；其次，對于正火設備選擇能滿足75N鋼軌大截面加熱要求的75型正火機；再次，對輔助的拉軌器、撞軌小車、鋸軌機等需考慮到鋼軌定尺重量的變化，提出相應設備要求。c.待長軌鋪設達到7 km以上時，即可趁鋪軌間隙進行現場焊接，待焊區段鋼軌需滿足焊機機組走行需要，扣配件和臨時夾板均滿足工程車行車要求。d.待焊鋼軌焊前準備。焊接前松開待焊軌頭后方10 m范圍內的扣件及前方一節待焊軌的扣件（長鋼軌焊接時長度為500 m，應力放散與鎖定時單元軌節長度為2 000 m），待焊軌下每隔12.5 m安放一個滾筒，以便鋼軌可以縱向移動，滿足焊接要求。

圖1　施工工藝流程

在待焊軌的非焊接端用撞軌器撞鋼軌，同時在焊接端用拉伸器配合拉伸。在軌節長度較長或竄軌距離比較遠時應增設撞軌器的數量。為了防止長軌端面被撞傷應在端面加裝撞軌包，撞軌作業時長軌條前后端加強聯系，防止撞軌過頭，導致需增加反撞工序，同時加強觀察被撞軌條，防止長軌側翻。

長鋼軌焊接時不需預留搭接量和撥彎，直接按照預設參數焊接即可。進行單元軌節焊接時，應根據焊接參數，預留搭接量作為鋼軌消耗量。單元軌節鋼軌焊接時，采用撥彎的方法預留頂鍛量，在距離待焊焊縫50 m～75 m處起向單元軌節終點方向撥移曲線，曲線長度約30 m；直線地段左右股均往道心方向撥移，曲線地段左右股鋼軌均往砟肩方向撥移，撥移量約0.7 m，即可滿足鋼軌消耗量35 mm的要求。

焊接前必須檢查鋼軌端面垂直度和鋼軌端面、軌腰導電面除銹質量，應滿足焊接要求。將兩待焊軌端抬起一定高度進行焊機對位夾持，抬起高度應根據軌枕和扣件類型確定。

2）焊接、粗磨、精磨、探傷、質檢和恢復線路。焊接、粗磨、精磨和探傷過程和普通60 kg/m鋼軌一致，在此不再贅述。

3）熱處理。在正火后用壓力為0.15 MPa～0.2 MPa的壓縮空氣對焊縫及熱影響區冷卻2 min，提高焊縫區硬度。

5　施工難點

焊前準備過程中需針對75 kg/m鋼軌的特殊性進行處理，對拉伸力的計算等應考慮到拉伸設備的性能，合理設置焊接時間，減少大溫度區間的拉伸。焊接過程中需注意的是應對焊接記錄進行仔細判讀，積累75 kg/m鋼軌的焊接經驗。打磨時注意推凸余量與鋼軌母材之間的過渡應圓滑，防止應力集中過大對后期接頭在重載鐵路運行中承載時的不利影響。熱處理作業時注意對熱處理鋼軌進行欠速淬火噴風處理，對熱軋鋼軌焊接接頭建議也采用噴風處理提高硬度。

6　機具設備

主要機具設備配置見表1。

表1　主要機具設備

7　質量控制方法及目標

7.1質量控制

1）焊接接頭的設計文件、焊接參數、焊接記錄、正火、探傷質量記錄和檢驗記錄等資料由工程技術部負責保管及備案，不得更改。2）工程技術部對工地焊接接頭焊接外觀質量進行全面檢查。3）現場及時填寫《工地鋼軌焊接接頭檢驗表》。接頭檢驗發現質量問題，必須及時報告現場負責人，以確定處置辦法。處理后仍不符合要求，應鋸開重焊。4）各工序作業人員必須如實填寫質量記錄表格，質量記錄填寫應清晰、規范。5）每班作業前應檢查設備運轉記錄。焊機經試運轉至工作狀態后，方可進行作業。班后應如實填寫設備運轉記錄。6）經型式試驗確定的焊接參數，嚴禁修改。若需要針對天氣等因素進行微調，需進行生產檢驗，防止焊接質量波動。

7.2質量檢驗

1）鋼軌焊接接頭平直度允許偏差按表2執行。

表2　鋼軌焊接接頭平直度允許偏差

2）型式檢驗、生產檢驗嚴格執行TB/T 1632.2—2005鋼軌焊接第2部分：閃光焊接中有關規定。

8　安全措施

設置專門安全管理機構，實行安全生產崗位責任制，明確責任，把安全工作落實到個人，加強員工安置知識教育，現場設置專職安全監控人員。

針對焊接施工過程進行全程監控，定期對設備及安全防護裝備進行例行檢查和維護，施工前對施工人員進行安全交底和安全教育。

施工現場必須配備消防器材，焊軌作業中須嚴防火災事故發生，每日作業結束后，必須在嚴格檢查確保無火險隱患后方可離開現場。

線路恢復時，扣配件應安裝正確、配件齊全；將軌道恢復到正常狀態并清理焊接現場，保證列車運行安全。

9　環保措施

焊接作業時，應避免火花對周圍其他材料造成燒損；焊接完畢清理焊接作業區域，焊渣、廢棄物、易燃物統一清理收回；設備維修時，在道床面鋪設隔離物，避免油污等污染道床。

10　效益分析

采用移動閃光焊大大提高了焊接的質量和效率，確保了焊接接頭性能，減少了勞動力使用數量，降低了勞動強度，縮短了施工周期，創造了良好的經濟、社會效益。

11　應用實例

75N鋼軌現場移動式閃光焊接已在中南通道重載鐵路綜合試驗段成功應用。

參考文獻：

［1］賈晉中，程建平.重載鐵路75 kg/m鋼軌移動閃光焊焊接施工技術［J］.鐵道建筑，2014（7）：17-20.

中圖分類號：U213.4

文獻標識碼：A

文章編號：1009-6825（2016）06-0092-02

收稿日期：2015-12-15

作者簡介：宋宏圖（1979-），男，碩士，副研究員；程星璠（1979-），男，工程師

Mobile flash butt welding construction method and technology of new 75N rail★

Song Hongtu1Cheng Xingfan2
（1.Metal and Chemical Research Institute，China Academy of Railway Sciences，Beijing 100081，China；
2.Xinyun Company，China Railway No.1 Engineering Group Co.，Ltd，Xianyang 712000，China）

Abstract：Taking an overloaded railway 75N new rail welding construction as an example，this paper introduced the characteristics，application scope and process principle of mobile flash welding construction methods，elaborated the construction process and quality control key points of the method，illustrated the used main machine，and put forward the welding construction safety and environmental protection measures，pointed out that using mobile flash welding could improve the welding quality and efficiency，could obtain good social and economic benefits.

Key words：rail，flash welding，quality control，overloaded railway