移動氣壓焊軌車道上焊施工工藝研究

楊建兵 張海龍

摘 要：換軌一體化課題中移動氣壓焊軌車道上焊施工工藝是課題的主要內容之一。本文重點對移動氣壓焊軌車道上龍口焊接的關鍵工藝進行總結，為換軌一體化課題實施提供支持。

關鍵詞：換軌一體化；道上焊接；鋼軌對位法；直接焊接法

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.06.174

0 前言

換軌一體化課題的主要研究內容是：卸軌、換軌、焊軌、放散等需要多個天窗完成的內項目，集中到一個天窗內完成的施工工法，課題組于2017年7月在新建高鐵茂深線馬塔至陽西DK236.746--DK316.246進行了全流程驗證性試驗，檢驗課題的實際效果。移動氣壓焊軌車道上龍口焊接作為課題的重點項目與傳統的氣壓焊軌車道上焊接方式有了比較大的變化。傳統的施工工藝從時間和質量控制方面不能滿足換軌一體化施工的需要，需要尋找一種有效的施工工藝使道上龍口焊接在換軌一體化中順利實現預定目標。

1 氣壓焊軌車道上焊施工工藝研究主要內容

（1）為滿足氣壓焊機對軌縫的要求，研究長軌車輸送裝置與移動氣壓焊軌車道上焊之間準確配合的工藝，滿足移動氣壓焊機對軌縫的要求。（2）為滿足一體化施工對于時間節點的要求，研究移動氣壓焊軌車在不撥彎條件下焊接的可行性，確保焊軌時效性和質量的穩定性的焊接工藝。

2 起點龍口焊縫控制工藝研究

移動氣壓焊軌車道上焊作業工序分為：焊接前準備、焊接作業、焊后處理三個階段。其中鋼軌端頭處理是關鍵質量控制環節，對焊接質量具有決定性影響。

在一體化換軌模式下待換鋼軌狀態發生了明顯變化，由常規的提前卸到砟肩再換入承軌槽，改變為由長軌車直接輸送到承軌槽中，這個變化導致對軌模式發生了根本的變化，待換鋼軌在長軌車上經過處理以后直接進入承軌槽，到達焊接位置，節約了封鎖點內時間同時也帶來了新的問題，如何保證輸送車上的鋼軌能夠平穩的到達龍口且精準對位。為了解決這個問題先后試驗了直接輸送法、過量輸送法、以及二次輸送法。

直接輸送法：長軌運輸車把鋼軌直接輸送到焊縫，期望達到直接對位滿足氣壓焊接目的。由于長軌向龍口送輸的過程中長軌伸出的位置和既有鋼軌之間是存在一個角度，輸送到龍口時把枕木撞翻，既不能達到直接對軌的目的，又給已經處理好端面造成了二次污染，這種方法適用效果較差。

過量輸送法：長軌運輸車把鋼軌輸送到超過既有軌1米位置，然后用鋼絲繩固定牢固，長軌車開始走行卸軌、換軌。由于受到了阻力的影響，軌頭會隨著長軌車走行方向跟進，由于鋼軌出現了搭接達不到直接對軌的目的，也沒有起到效果。

二次輸送法：經過反復試驗，我們尋找到了一種既能夠保證焊縫位置，又不需要重新鋸軌、打磨的對軌方法。既二次對位法。具體工藝如下：

（1）利用長軌運輸車上的輸送機液壓輸送裝置有微動功能的特點，在鋼軌輸送過程中到達龍口前轉換到微動功能使鋼軌能夠緩緩的向前移動。

（2）第一次輸送時：把長軌輸送過焊縫大約200-300mm的位置這樣可以避免長軌撞擊枕木。用鋼絲繩固定后，開始卸軌、換軌，由于受到摩擦阻力作用長軌條被帶動使龍口呈現空隙。此時長軌車繼續走行，在長軌條入槽后大于100米時停車進行第二次輸送，此時液壓輸送機要轉換到成微動模式，緩緩輸送鋼軌直至焊縫處使焊縫完全貼合，此時鎖定起點十根枕木，長軌車繼續走行，起點龍口完成對位。這種方法能夠完全達到焊接需要。二次輸送法能夠很好滿足氣壓焊機對龍口焊縫寬度和端面質量的需求。

3 道上焊焊接施工工藝的研究

傳統換軌施工采用的撥彎法和兩段拉伸法進行龍口焊接的施工工藝不適應課題需要，為了滿足課題對時間和質量要求，根據作業工況的特殊性尋找適合課題特點的工藝，確保焊軌質量的穩定性和可靠性是道上起點龍口氣壓焊的核心內容，為滿足換軌一體化課題特有的工藝特點以及時效性的要求實現直接焊接的方式，對焊機和線路的應力進行了校核為工藝提供理論支持。

①拉力計算：假定固定端在200米處，在軌縫為10mm的情況下直接拉伸焊接的情況。頂鍛量30mm。計算拉伸力鋼軌彈性模量E=2.1x1011Pa L=200m ΔL=0.04m 鋼軌橫截面積S=7.745x10-3 Pa=

計算公式：

=2.1x1011Pa x7.745x10-3xm=3.295xN=325.29KN

②靜摩擦阻力計算：假定在200米處鋼軌不動，用大膠靜摩擦系數為μ=0.3-0.6之間取較大值0.6，此時不考慮墊滾筒的情況，如果采用滾筒墊的方式摩擦系數可降到0.1。因動摩擦系數小于靜摩擦系數，所以僅計算靜摩擦系數，取靜摩擦力作為參考值。

=0.6x120 =72KN （靜摩擦）或 = 0.1x120 =12KN（動摩擦）

焊機在頂煅需要的壓力為20MP，為了克服拉應力和摩擦阻力的影響，焊機至少應提供397KN的力，焊機要提供10MP壓力。

在曲線地段可以把鋼軌定義為柔性條。拉力如上述①公式。摩擦阻力為縱向摩擦力和垂向摩擦力的合力。

所以：

（1）進行道上焊接作業時曲線起點至在200米以外較好。

（2）在曲線起點至焊接位置應設置滾筒，使靜摩擦變為滾動摩擦。減小摩擦阻力。

（3）道上焊接時焊機頂鍛壓力應設置為28-30MP。

4 氣壓焊軌車道上焊施工工藝研究主要結論

（1）在換軌一體化施工，長鋼軌輸送時必須考慮龍口焊接的配合問題，采用二次輸送法能夠滿足精確對位的要求。（2）換軌一體化施工，采用直接焊接的方法，設置合理的參數能夠滿足焊接效率和焊接質量的要求。

參考文獻：

[1]劉國用，戴虹，黃正中，周世恒.青藏鐵路自行式氣壓焊軌車線上鎖定焊接施工技術[J].電焊機，2014（12）.

[2]謝賽軍 膠濟鐵路移動式小型氣壓焊焊接鋼軌施工技術[J].長沙鐵道學院學報（社會科學版），2008（06）.

本文系中國鐵路總公司2016年重點課題 “換軌一體化施工模式的研究與應用”研究成果（課題編號2016G003-M）

作者簡介：楊建兵（1970-），湖南常德人，本科，副段長，研究方向：鐵路工務大修施工技術與安全管理。