基于移動氣壓焊軌車道上焊施工工藝分析

于紅昱 孫昭藩

【摘 要】隨著中國軌道交通的飛速發展，軌道運輸成為了連接中國東西南北的主要交通樞紐，告別傳統和軌道焊接方式，軌道工程的無縫焊接逐漸成為了軌道焊接工程的主要技術手段，軌道交通的施工質量關系到軌道交通運輸的發展前景，軌道焊接工程逐步成為了社會關注的焦點。本文將簡要介紹移動氣壓焊的設備和工作原理，移動氣壓焊的質量要求，以及移動氣壓焊軌車道上焊施工工藝。

【關鍵詞】移動氣壓焊;移動氣壓焊的質量要求;軌車道上焊施工工藝

中圖分類號： U213.92文獻標識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）04-0252-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.04.099

基于軌道交通工程的龐大建設基礎，高鐵軌道建設和發展呈現了質的飛躍。截止2018年12月31日，中國高鐵運行的歷程達到了29000公里，這個數字超過了全球其他國家高鐵運行里程的總和，約占全球高鐵運行總里程的三分之二。中國已經成為了世界高鐵行業的巨頭，中國高鐵行業具有先進科研技術、安全系數高、成本低廉等優勢，高鐵行業已經成為了中國經濟發展的標桿。區別去傳統的軌道焊接技術，無縫焊接技術逐漸走上了歷史的舞臺，軌道無縫焊接技術可以大大延長軌道和列車的使用壽命，軌道無縫焊接工程將成為一項重大惠民工程[1]。

1 移動氣壓焊設備要求及工作原理

鋼軌的無縫焊接方法有很多，主要分為接觸焊接、氣壓焊接、電弧焊接、鋁熱焊接等方式，移動氣壓焊是應用于現場焊接的主要技術手段，是最符合我國地理環境的技術手段，本文要著重介紹移動氣壓焊的工作原理和焊接工藝[2]。

（1）移動氣壓焊設備要求

結合中國鐵軌的特點，移動氣壓焊主要采用臥式的雙柱型結構，主要元件構成是依靠一段斜鐵栓緊鎖待焊接的軌道，然后搭配焊接的輔助器材，還包括混合式可燃氣體加熱器和油泵流量傳感器以及三段壓力焊接設備。根據不同的階段的壓力設定不同的技術參數，三段工作壓力主要分為40Mpa、55Mpa和55（40）pa，油缸行程分為155mm、380mm、380（155）mm，適應的軌道質量參數介于43kg/m—75kg/m之間。三段式壓力焊接的主要特點是低壓設備價格低廉、設備輕巧易操作，保持設備壓力穩定性。移動氣壓焊主要設備分為壓接機、加熱器、控制箱、油泵以及冷卻裝置。壓接機主要作用是夾緊兩端需要焊接的鋼軌，確保焊接工作的正常進行。加熱器是確保焊鋼鐵軌溫度的裝置，為燃料氣體的燃燒提供了場所。控制箱是調控燃料和氧氣配比的裝置，可以在焊接過程中調節出氧氣的比例，從而確保焊接面的平滑。油泵是為壓接機提供移動動能的裝置，而冷卻裝置的作用是使焊接面快速冷卻。輔助耗材一般有焊接所用的乙炔和氧氣瓶，焊接后的打磨機一般分為頂磨機和端磨機兩種[3]。

（2）移動氣壓焊工作原理

我國目前主要采用塑性氣壓焊技術手段，氣壓焊的技術要求是將兩個經過清潔平整的鋼軌截面緊密地貼合在一起，然后通過氣體燃燒來給鋼軌貼合面加熱，經過完全加熱的貼合面達到一種塑性的狀態，然后通過壓接機對貼合面施以足夠的壓力，讓兩個鋼軌之間的距離縮小到原子力矩的距離，讓來自兩個不同鋼軌的原子之間實現重新的結晶，從而實現化學意義上的無縫拼接[4]。

2 移動氣壓焊焊機鋼軌的質量要求

（1）移動氣壓焊常見的質量問題

在焊接過程由于對焊接斷面清潔不徹底造成焊接面軌出現光斑，光斑屬于一種截面型的缺陷，很大程度上影響軌道的焊接質量。在焊接過程中對可燃氣體控制箱的操作不當，會導致焊接燃燒過當的情況發生，過燒的主要特點是焊接面呈深褐色，斷面金屬成分在焊接中失去了金屬活性，徹底影響了讓截面原子重組的意義，引發過燒的主要原因是技術人員的操作失誤和可燃物配比不科學。在焊接過程中要著重注意軌道底部的焊接程度，因為軌道平鋪在枕木上時，軌道底部處于視線的盲點，加上受到天氣和施工環境的影響，施工人員很容易出現一些操作不當的現象，如忽視軌道底部的斷面清潔情況，加熱器安裝不正確、截面的上下左右沒有對正等情況，這些操作的失誤還會軌道的焊接面出現一些偏差、下榻、凹陷甚至出現裂痕等現象[5]。

（2）提高移動氣壓焊質量的有效手段

首先要樹立移動氣壓焊焊接技術小組，由技術過硬且經驗豐富的技術人員擔當組長，在施工過程中采取組長負責制的原則，組長將要對工程質量、工程進度、工程原料成本進行把控。要定期舉行焊接技術培訓，讓焊接人員真正上手掌握焊接技術，要鍛煉焊接人員處理應急事件的能力。要制定符合規定的焊接參數，要嚴格執行TB/T1632鐵道行業質量標準，凡是新上崗人員或者長期未從事焊接工作的人員，都要進行上崗前的理論知識考核，只有通過了理論知識的考核才能進行試焊的操作。要對工人的試焊考核嚴格把控，要進行多組別不同環境的焊接考核，要通過平均的焊點成績來判斷工人的實際焊接能力，然后采用擇優上崗制度。要熟悉掌握移動氣壓焊的焊接過程，要充分打磨和清潔鋼軌斷面，要使用銼刀、砂紙、鐵抹布等工具將鋼軌斷面前30厘米的污垢、鐵銹清理干凈，經過充分打磨后呈現金屬的光澤。要根據焊接要求充分調試加熱器的溫度，一般溫度控制在800——900℃之間，要控制好可燃氣體和氧氣的比例，在焊接過程中一定要穩定住焊接截面的溫度，要控制加熱器的擺動頻率，要控制在每分鐘60次左右，在焊接后期要適當加大擺動頻率，保證焊接面的受熱均勻。焊接完成后要檢查焊接頭的外形，特別是遠離視線的鋼軌底端，要使用強光照明充分查看焊接面是否符合鐵道部的TB/T1632質量標準，要對焊接兩端的50厘米內的鋼軌進行校正，如果偏移量較大就需要鋸開焊點重新焊接。另外技術人員要定期對焊接點進行安全檢查，如果發現問題及時匯報，避免意外事故的發生[6]。

3 移動氣壓焊軌車道上焊施工工藝

素有連接中國南北運輸線路大動脈之稱京滬線的開通，大大縮短了我國南方和北方地理上的距離。隨著京滬線使用時間的增加，濟南工務機械段承擔起了京滬線換軌的重擔，泰山西坡——泰安線路的一段50公里的鐵軌更換工程，我們結合本次鋼軌更換工程的實際應用，對移動氣壓焊軌車道上焊施工工藝展開分析[7]。

（1）施工前準備

我們組織施工方和監理方進行現場勘查，結合泰山西坡到泰安的地理狀況和人文環境，制定詳細的鐵路施工計劃書，標注出特殊路段的處置手段和方式，然后根據具體的施工路段進行任務分配，京滬線是60kg/m鋼軌材料，我們把鋼軌截取1000米作為一個計量單位，50公里的鐵軌就需要100個焊點。

（2）焊接前的拋光打磨

施工人員要在選擇晴朗干燥的天氣，如果持續陰雨天氣施工需要做好遮雨防潮措施，先使用打磨機對焊接軌道截面進行初步打磨，然后在使用銼刀和砂紙進行人工打磨，打磨的過程中著重關注軌道底角三角區，要保證兩個軌道截面以下30CM以內進行徹底的打磨拋光，要徹底清除鋼軌表面的鐵銹、污垢、沙土、油漬等雜物，最后使用NCL4溶液對打磨后的截面進行沖洗。

（3）夾軌和安裝加熱器

使用拉伸設備將鋼軌拉伸成水平的形狀，利用支架固定在混凝土枕木上，在拉伸鋼軌的過程中要避免損壞到鋼軌，對軌過程中注意軌道的水平和高低的位置，要將需要焊接的兩段軌道處于完全水平的位置，然后將壓接機固定在一側的軌道上，然后將需要焊接的軌道縫隙控制在1厘米左右，然后將壓接機移動到焊接縫隙上，使壓接機距離焊接縫的距離為25厘米左右，然后使用移動氣壓焊的斜鐵來夾緊待焊接的鋼軌，夾軌的同時要保持兩條鋼軌的底部要保持水平，夾緊斜鐵的同時要開啟油泵，油泵的頂力設置成15Mpa。然后在鋼軌上開始安裝加熱器，調整加熱器的火孔平面距地面2.5厘米左右，使用水平尺測量保證火孔與軌道保持垂直。

（4）安裝刀墊準備焊接

在安裝好壓接機后，將刀墊的拉塊掛在壓接機內側端板上，將凸條安裝在壓接機的相應位置，使刀墊緊貼短板內側，推進腰刀使定位梢插入定位孔內，插入的底刀刀刃要朝向焊接位置，然后就可以進行推凸操作。再次進行裝備檢查，確定各個裝置的安裝正確性，然后進行點火焊接。可燃氣體乙炔和氧氣的比例約為1：1，丙烷和氧氣的比例是3：1，在焊接過程中要注意擺動加熱器，擺動頻率在每分鐘60次左右，目的是使鋼軌受熱溫度比較均勻[8]。

（5）頂鍛和焊熘

在采用三段式塑性焊接過程中，當鋼軌溫度達到1400℃時，鋼軌達到了接近融化的狀態，鋼軌內部原子的碰撞速度發生了巨大的變化，兩段鋼軌內部開始出現交融的狀態，然后開始進行頂鍛的操作。當頂鍛完成后要松開固定的斜鐵，放入前刀并開啟油泵，使用最大水流速度開啟焊熘程序，至此塑性移動氣壓焊接過程結束。

（6）正火和打磨

在進行完焊接的過程后，在焊接縫的溫度冷卻到400℃后采用加熱器進行正火處理，加熱器擺動頻率為每分鐘50次左右，將加熱器的溫度控制在900攝氏度左右，然后將焊接口進行保溫處理。如果焊接后的焊口出現凸點，需要進行再次的打磨拋光，最后還要采用超聲設備進行探傷監測，如果發現焊接點內部出現裂痕需要切割重新進行焊接。

4 結論

軌道上采用塑性移動氣壓焊接改變了傳統的有縫焊接模式，無縫軌道的誕生大大提高了軌道的使用壽命，減少了因為軌道顛簸對高鐵和輕軌列車造成的傷害，移動氣壓焊接技術為我國軌道交通的飛速發展奠定了堅實的基礎。中國軌道交通的飛速發展離不開奮斗在軌道施工戰線上的匠人，我們要學習他們艱苦卓絕的創新精神，將移動氣壓焊接軌道焊接工藝傳承下去，努力將中國打造成更加強大的工業大國。

【參考文獻】

[1]盧津;鋼軌氣壓焊焊接質量問題的主要原因及對策[J];鐵道技術監督;2004（03）.

[2]成都鐵路局昆明分局第一工務大修隊小型氣壓焊QC小組;云貴高原環境小型氣壓焊工藝參數[J];鐵道建筑;1988（02）.

[3]張君;136RE鋼軌氣壓焊焊接及焊后軌頭硬化處理工藝的研究[J];鐵道標準設計;2008（05）.

[4]靳劉剛;采用移動氣壓焊無慢行條件下的換軌施工方法[J];鐵道運營技術;2012（01）.

[5]羅玉林;王宇;戴虹;陳麗;鋼軌氣壓焊恒位移控制工藝研究[A];第十六次全國焊接學術會議論文摘要集[C];2011（11）.

[6]高文會;鋼軌氣壓焊接技術的現狀與發展[A];鐵道科學技術新進展——鐵道科學研究院五十五周年論文集[C];2005（08）.

[7]富建強;YHGQ-1200移動式氣壓焊軌車在成都局作業試驗[N];中國鐵道建筑報;2010（05）.

[8]王楊川;非自行式焊軌車線上焊接施工技術與標準研究[D];西南交通大學;2014（12）.