地鐵洞內(nèi)移動式鋼軌閃光焊施工技術(shù)

李存明

摘 要：隨著鐵路速度和軌道交通建設(shè)的快速發(fā)展，鋼軌焊接技術(shù)已由熱焊、氣動焊向雷電接觸焊轉(zhuǎn)變。本文主要介紹移動式鋼軌接觸焊設(shè)備及其應(yīng)用，介紹了鋼軌電弧焊的基本原理和焊接工藝。最后，分析了鋼軌焊接中存在的問題，提出了鋼軌焊接設(shè)備和鋼軌雷電焊接的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：移動式鋼軌閃光接觸焊;應(yīng)用;原理鋼軌焊接施工

1、前言

高速客運(yùn)和城市鐵路運(yùn)輸是近年來國內(nèi)鐵路發(fā)展需要的兩大趨勢，為了使軌道舒適穩(wěn)定，在鋪設(shè)鐵路的過程中，為了滿足無縫線路的設(shè)計要求，長軌標(biāo)準(zhǔn)通常是由工廠生產(chǎn)的長度進(jìn)行焊接，為了提高其平整度和穩(wěn)定性，這就導(dǎo)致了鐵路焊接設(shè)備和技術(shù)的發(fā)展，自動化程度高，焊接質(zhì)量更穩(wěn)定。

2、不合理的焊接工藝對焊接質(zhì)量的影響

2.1焊接預(yù)處理效果

如果研磨不銹鋼尺寸不合適，鋼軌焊條會接觸軌腰銹蝕，導(dǎo)致導(dǎo)電性差，不銹鋼表面處理質(zhì)量不理想，表面光潔度不足，導(dǎo)致導(dǎo)電電極電流不好，嚴(yán)重影響了焊接電流和熱的供給，導(dǎo)致焊接工藝參數(shù)的突變和焊接接頭內(nèi)部缺陷的發(fā)生。

2.2鋼軌焊接工藝的影響

焊接前鋼軌平整度、曲率不合理，導(dǎo)致焊縫表面質(zhì)量缺陷，采用焊接控制方式設(shè)置，必須用鋸片和熔刀拆卸，否則會出現(xiàn)焊接接頭質(zhì)量問題。焊接后的外部缺陷超出標(biāo)記，焊接后鋼軌可不冷卻通過，為降低焊接后熱熔合處溫度，應(yīng)力釋放會導(dǎo)致焊接接頭接頭的外部缺陷[1]。

2.3焊后熱處理工藝的影響

熱處理技術(shù)參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，熱處理時焊縫兩側(cè)未鎖緊，熱處理過程中，未采取可靠的鋼軌膨脹防護(hù)措施，存在質(zhì)量安全隱患。

2.4焊后粗磨工藝的影響

粗磨方法不規(guī)范，磨削過程中出現(xiàn)橫向劃痕，應(yīng)力集中影響焊接接頭的斷裂，嚴(yán)重影響焊接接頭的使用壽命和質(zhì)量。

焊縫磨削前溫度過高，磨削時有燒傷缺陷，藍(lán)磨是造成焊縫內(nèi)部結(jié)構(gòu)和質(zhì)量缺陷的主要原因。焊接接頭應(yīng)力集中是由于磨削角加工規(guī)范的違反而引起的。

2.5焊接后精磨工藝的影響

精磨方法不規(guī)范，磨削時出現(xiàn)橫向坡度，焊縫斷裂應(yīng)力集中嚴(yán)重影響焊接接頭的使用壽命和質(zhì)量，磨削時有燙傷缺陷，藍(lán)磨是造成焊接接頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)和質(zhì)量缺陷的主要原因。結(jié)果外觀缺陷及質(zhì)量驗(yàn)收問題的實(shí)施。

3、閃光焊與鋼軌移動式閃光焊

3.1閃光焊

在工藝開始時，待焊接表面、焊接電流加速金屬通過接觸點(diǎn)熔化。部分燒焊表面失去接觸，但加工零件仍緩慢移動，新的接觸點(diǎn)以浮滴橋和側(cè)的形式出現(xiàn)。該工藝是基于當(dāng)水滴覆蓋整個端面時，周圍溫度相應(yīng)升高。施工后，將水滴擠壓成毛刺，并切斷。因此，金屬暴露在熱環(huán)境中，一系列雜質(zhì)可以完全去除，提高粘結(jié)強(qiáng)度;另外，由于與熔滴表面接觸緊密，溫度接近熔點(diǎn)，更容易有效控制焊接區(qū)域溫度，從而保證焊接接頭的可靠性和質(zhì)量。

3.2鋼軌移動閃光焊

焊接接頭和發(fā)電機(jī)分別安裝在容器中。鋼軌焊機(jī)主要由兩部分組成，焊接部分包括焊機(jī)、容器等主要部件，在起重機(jī)焊接過程中，拖車將小車引至施工現(xiàn)場，啟動發(fā)電機(jī)動力部分，準(zhǔn)備接頭，打開焊機(jī)背面，按下遙控按鈕，將焊機(jī)從焊接容器中取出。焊接后，起重機(jī)轉(zhuǎn)向一定角度焊接另一條鋼軌[2]。

鋼軌焊接車的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)如下。

（1）配有發(fā)電機(jī)，既能工作在基礎(chǔ)上，又能完成線路焊接，非常適合新線路，靈活、可靠、方便。

（2）建筑工程通常效率很高。

（3）質(zhì)量控制方便，接頭可焊接在擔(dān)架上。

（4）建設(shè)項(xiàng)目會產(chǎn)生高噪聲和粉塵，可能造成嚴(yán)重污染。

（5）在既有線路上進(jìn)行焊接工程需要很長時間。

4、鋼軌移動式閃光焊接技術(shù)

4.1工藝方法

4.1.1鋼軌焊接機(jī)的精確瞄準(zhǔn)。

4.1.2焊工進(jìn)入施工區(qū)域后，拆除接頭前的螺栓、擋板、彈簧鋼筋等緊固件，然后將壓路機(jī)置于鋼軌5米以下。

4.1.3軌道的末端應(yīng)該除銹。此時，除銹主要是在距指尖約300mm處徹底除銹，尤其是鋼軌側(cè)面。除銹必須達(dá)到露出金屬內(nèi)部光澤的標(biāo)準(zhǔn)。如果除銹領(lǐng)域有突破性進(jìn)展，比如生產(chǎn)日期和出廠標(biāo)識都要磨平[3]。

4.1.4焊接。焊接前，徹底清潔導(dǎo)電海綿和夾緊區(qū)域，確保接觸良好。然后檢查所有除銹部位，確認(rèn)適用性后開始焊接，兩根鋼軌應(yīng)通過肩部系統(tǒng)實(shí)時調(diào)整，以滿足焊機(jī)焊機(jī)的要求，迅速取出焊條，檢查接頭整體外觀、裂紋、烘烤情況，位移等問題應(yīng)視為焊接不合格，并進(jìn)行現(xiàn)場核算，為后續(xù)整改提供參考。

4.1.5拆下滾柱并安裝緊固件。焊接工作完成并檢查合格后，依次拆除滾輪后再焊接，按要求安裝5個緊固件。接頭處所有緊固件應(yīng)牢固、完好。

4.1.6焊機(jī)更換。緊固件安裝完成后，焊工和一些操作人員被轉(zhuǎn)移到下一個位置進(jìn)行準(zhǔn)備。在移動前應(yīng)測量接頭溫度，移動只能在300度以下進(jìn)行。

4.1.7標(biāo)準(zhǔn)化。接頭前后的所有扣件均應(yīng)拆除，鋼軌頭在初始加熱時的實(shí)際溫度不應(yīng)超過500℃，施工時應(yīng)嚴(yán)格按照試驗(yàn)參數(shù)及原因進(jìn)行。

4.1.8粗磨。連接粗磨前，必須測量裝配余量。鋼軌的不銹鋼表面和鉗口，在實(shí)際打磨過程中，進(jìn)給速度必須合理，表面不得有損傷，且不能是藍(lán)色或黑色，打磨時磨盤不得跳動，打磨后的平面應(yīng)平整，為后續(xù)工作創(chuàng)造良好的環(huán)境。

4.1.9清潔研磨。清磨接頭前，測量焊縫兩側(cè)的平整度，根據(jù)測量結(jié)果確定合適的進(jìn)給量，然后模擬工作面和軌頂?shù)膾伖猓ぷ髅鎯?nèi)表面和鋼軌軌頭表面的實(shí)際平整度應(yīng)滿足0-0.3mm/m的要求，打磨表面應(yīng)光滑，過渡環(huán)必須光滑，不得有棱角和磕碰。最大粗糙度不得超過12.5 um[4]。

4.1.10聯(lián)合質(zhì)量檢查。接頭壓碎后，應(yīng)進(jìn)行以下質(zhì)量檢查：焊縫區(qū)域探傷和一般外觀檢查質(zhì)量必須符合以下要求：焊縫縱向打磨必須光滑，焊縫不得低;圓弧面和工作面應(yīng)在0～0.3mm/m范圍內(nèi)，下平面應(yīng)在0～0.5mm/m范圍內(nèi)，不動平面也應(yīng)在0～0.5mm/m范圍內(nèi);鋼軌軌頭角度應(yīng)平滑，磨料實(shí)際重量應(yīng)控制在0.2mm以內(nèi);焊縫兩側(cè)不允許有劃痕、劃傷、碰撞痕跡等缺陷。焊縫的探傷應(yīng)嚴(yán)格按照現(xiàn)行技術(shù)規(guī)范進(jìn)行，實(shí)際焊縫溫度不得超過50℃[5]。

4.2環(huán)境保護(hù)

地鐵建設(shè)需要在地下進(jìn)行，工作條件更差。天不僅黑，而且潮濕。特別是焊接時，會產(chǎn)生很大的噪聲，而且會非常危險，這對操作人員的健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅，在實(shí)際施工過程中，應(yīng)采取以下環(huán)保措施：（1）在發(fā)電機(jī)中加入適當(dāng)?shù)奶砑觿?（2）加強(qiáng)隧道通風(fēng)，增加電耗，風(fēng)機(jī)和發(fā)電機(jī)下方應(yīng)安裝排氣設(shè)施;（3）進(jìn)場前應(yīng)攜帶防護(hù)材料;（4）合理安排實(shí)際施工，鋼軌焊接、正火后，粗磨和精加工必須分開進(jìn)行[6]。

5、結(jié)束語

近年來，移動式鋼軌焊接在我國發(fā)展迅速，無論是高速鐵路用于客運(yùn)還是城市軌道交通，在建筑工程應(yīng)用方面都進(jìn)行了許多有趣的研究和試驗(yàn)，形成了鋼軌熔化的方法，移動式鋼軌用于雷電焊接，雖然大大提高了鋼軌對焊的效率，但是標(biāo)準(zhǔn)化和打磨的自動化程度很低，需要大量的時間和勞力，影響了無縫線路工作的進(jìn)一步效率。

參考文獻(xiàn)

[1]解坊利. BS80型鋼軌移動式閃光對焊快速焊接施工技術(shù)研究[J]. 中華建設(shè)，2020，NO.209（04）：129-131.

[2]羅培新. 現(xiàn)場鋼軌移動式閃光焊接質(zhì)量控制[J]. 大眾標(biāo)準(zhǔn)化，2020，NO.319（08）：20-22.

[3]樊世平. 熱處理鋼軌閃光焊接工藝研究[C]// 2019年4月建筑科技與管理學(xué)術(shù)交流會. 2019.

[4]黃丹. 新型鋼軌閃光焊工藝及焊接接頭的性能研究[D]. 西南交通大學(xué)，2019.

[5]樊世平. 熱處理鋼軌閃光焊接工藝研究[C]// 2019年4月建筑科技與管理學(xué)術(shù)交流會. 2019.

[6]李金華，丁韋，李力，等. 鋼軌現(xiàn)場閃光焊焊接和感應(yīng)熱處理一體機(jī)工藝研究[J]. 焊接技術(shù)，2019（6）：33-36.