關于鋼軌與電纜放熱焊接施工及維護的探討

武玉傳 蘇境迎 黃濱能

摘 要：鋼軌與電纜放熱焊接采用的材料不含磷，無毒無危害，并且操作簡單，便于現場施工。在線路開通運營后，該產品隸屬于免維護檢修項目，這樣一來，就降低了運營部門的檢修工作壓力，因此國內70多條地鐵線路的鋼軌與電纜連接采用該技術，但是我們也發現在近年來沿海城市采用的該工藝，投入運營后，還是存在著一些問題。對此，我們通過一線現場的調查和分析，把現場經驗做一總結，希望給今后的施工及維護工作提供一些有益的借鑒作用。

關鍵詞：鋼軌；電纜；放熱焊接；施工維護

中圖分類號：TM247 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）24-0056-02

1 引言

在1878年，德國人發明了鐵基放熱焊接于用結構性領域，在1938年，艾力高得到Charles CADWELL博士的幫助發明了銅基放熱焊接用于電氣化領域。在1954年，艾力高發明了鋁基放熱焊接用于電氣化領域。

2 放熱焊接施工

2.1 放熱焊接技術描述

放熱焊接模具圖1所示。

放熱：一種化學反應，當反應發生時釋放出大量熱量；焊接：鋁被氧化時，把液體銅給釋放出來并將導體連接。其反應機理為：

2.2 放熱焊接操作流程

焊接前準備工作：先對模具進行加熱，然后在鋼軌焊接部位的表面銹蝕需徹底清除，可使用專用砂輪磨光。若鋼軌上附有油脂和水分需先清除，再除銹。若鋼軌表面有凸印需進行磨平。除銹完成后，再把電纜頭做好后，放入模具，并把模具卡在鋼軌上，調整到位。焊接操作流程：

注意：測量溫度為300-400°，不能用任何液體對鋼軌進行降溫處理。

2.3 放熱焊接注意事項

（1）不能在鋼軌標記處焊接；（2）不能使用工具在焊接處敲擊；（3）不能在同一焊接處進行再次焊接，焊接間距應保持200mm距離；（4）鋼軌打磨時，應避免對鋼軌進行深層打磨；（5）不能在鋼軌打孔附件上焊接。（6）不能在鋼軌軌底進行焊接。（7）放熱焊接模具、焊藥及相關附件應存儲在干燥、避光的場所，以免環境中的濕氣長時間侵入焊藥包裝，影響焊接質量，避免與火源接觸。請不要在雨天進行露天場所放熱焊接作業，因嚴格防止在焊接過程中有水汽進入模具，以免影響焊接效果及對模具造成損壞。

2.4 放熱焊點檢驗標準

（1）焊點檢測標準—目測。當銅接頭有缺損，且已露出銅套，此接頭不能被接受，銅接頭與絞線部分聯結，與鋼軌接觸面小于絞線面積需要重新焊接，新焊點需遠離原接頭20厘米以上。焊接銅接頭標準示意圖2所示。

當銅接頭有缺損，且已露出銅套，此接頭不能被接受，銅接頭與絞線部分聯結，與鋼軌接觸面小于絞線面積需要重新焊接，新焊點需遠離原接頭20厘米以上。焊接銅接頭非標準示意圖3所示。

（2）焊點氣泡度檢驗。理論上焊點應當沒有氣孔，過度的氣泡一般來說是由于被焊導體/模具含有污染物（水、油、塵土等）的結果。通常一些非常小的氣孔可能會出現在冒口的表面，孔的深度一定不要延伸出被焊導體中心之外，可以這樣檢驗：使用一根直徑為0.08mm的線（或者其他堅硬線狀材料）探孔，如果孔的深度超過被焊材料的（幾何）中心，則該焊點作廢。

（3）焊點檢測標準—敲擊。使用手錘簡單敲擊銅接頭底部，如無任何松動現象，該接頭合格。

（4）焊點檢測標準—測量。如有條件，請使用微歐儀檢測電纜導體與焊點旁10mm范圍內鋼軌的電阻值<30μΩ。

3 放熱焊接施工現狀及存在問題的研究

3.1 施工現狀及問題

但是在沿海城市某條地鐵線路露天場段，投入運營有8個月時間之久，經運營部門反饋信息，該場段共計焊點6000多處，截至目前，焊點脫落共計22處，道岔區域焊點脫落有18處，其他區段為4處，經跟蹤分析得知80%均發生在道岔區域，現場脫落照片如圖4所示。

3.2 經現場聯合分析放熱焊點脫落原因

主要原因：（1）標準的鋼軌準備是在要進行接頭焊接的位置打磨鋼軌表面，去除銹蝕。對于保證連接與鋼材接頭的正確性，這是必要且重要的操作。（2）廠商焊藥廠品是否考慮沿海城市氣候潮濕因素，廠品批次投入是存在質量問題，需要出具焊藥成分分析報告，并要在沿海潮濕地方進行放熱焊接的鋼軌本體內部是否影響焊點的牢固性也需要進行專項分析，并出具合理化的權威分析報告[1]。

間接原因：（1）道岔區域廠家提供的操作手冊中不夠重視，缺失該方面的作業注意事項。（2）未明確放熱焊接前，鋼軌除濕加熱溫度，只是描述個大概時間，現場不具備實際操作性。（3）道岔區車輛頻繁運行，正極電流取流大小不穩定，由此引起的負極電流通過焊點的電流值無規律，是否存在電腐蝕。（4）沿海地段潮濕，鋼軌本體銹蝕嚴重，是否影響焊點質量的牢固性。（5）道岔區車輛頻繁運行，鋼軌震動，是否影響焊點質量的牢固性。（6）其他專業在檢修期間，因未發現檢修作業方面對電纜采取保護措施，是否存在人為損壞。（7）電纜在施工階段預留馳度過緊，列車通過時，引起鋼軌震動，存在著焊點脫落隱患。

3.3 采取的有效措施

通過以上諸多原因分析，結合現場施工經驗，在今后放熱焊接作業及后續檢修時的采取如下有效措施[2]：

（1）廠家應對沿海城市的放熱焊接產品及工藝進一步深化，尤其重點研發道岔區焊接模具及工藝提升。（2）進場焊接作業人員需通過專業培訓，并經廠商考核頒發合格證后方可進行作業。（3）現場作業人員穩定，每處焊點的每道關鍵工序均需填寫《關鍵工序質量跟蹤卡》，并形成質量獎罰制度，對不嚴格按照廠家操作手冊進行作業的相關人員進行處罰。（4）建設單位將放熱焊接納入隱蔽工程管理，監理單位加強現場監督檢查，并留存必要的影像資料。（5）廠商根據沿海潮濕特殊環境下，編制切實可行的日常巡檢指南。（6）廠商研發專用探測焊點與鋼軌連接內部的探測儀，以便于在后續運營后對放熱焊接焊點質量的可控性。（7）根據現場焊點脫落現場分析，結合沿海地段環境潮濕，鋼軌焊點附件表面銹蝕嚴重，建議在放熱焊接電纜施工完成后，對鋼軌焊點區域左右各50mm范圍表面進行防腐防銹處理，采用納米涂料技術進行表面涂刷，確保焊點連接牢固，質量可靠。（8）電纜敷設焊接前需預留一定馳度，以防止列車通過時，引起軌道震動，避免外力誘發放熱焊點脫落。

4 結語

總之，放熱焊接技術在國外早已投入使用，至今已有100多年的歷史了，應該說該項技術成果是很成熟的，放熱焊接產品最大的推廣優勢就是標榜該產品是免維護產品。但是我們也不能忽略某些個案的發生，應引起各方面的高度重視，因為一條30多公里的地鐵線路，均回流電纜焊接點遍布全線，點多線長，總計有20000多個焊點，若放熱焊接焊點質量不可靠，與鋼軌連接不牢固，又沒有可靠的運營后的日常檢修防范措施，這樣一來，不僅給運營人員增添許多工作壓力。而且還會給地鐵安全可靠運營帶來很大的安全隱患。

參考文獻

[1]沈春銀，章忠秀，盛季生.聚合物/納米粒子復合材料的制備及分散穩定機理[J].化學與粘合，2000，（4）：178-181.

[2]薛踦.放熱焊接應用的不足和改進[J].山東工業技術，2015，（3）：21.