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浅谈闪光焊在地铁特殊段的作业控制

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摘要:移动闪光焊因其高效,优质的特点,在无缝线路的焊接类型中占优势作用。在城市轨道的特殊地段施工中,通过研究、改进施工工艺,克服存在的各种困难,顺利得到优质的钢轨焊接接头,对一些其他同类型的焊接作业起到借鉴作用。

关键词:特殊地段;质量控制;行车安全

0引言

近年来,随着经济的发展,大中型城市的地铁建设也在如火如荼地开展中。舒适、快捷是其特点也是要求。无缝线路是实现高速、稳定轨道结构技术的最优选择,也是我国铁路实现跨越式发展的重要课题,因此被应用在地铁项目中也是必然的,钢轨焊接作为无缝线路的关键技术,在地铁施工中也是重点关注的项目之一。因此在地铁施工中,小半径、凸台道床等特殊性地段的焊轨作业也是控制重点和难点。

1小半径地段的焊轨作业

1.1小半径焊轨作业的特点和难点

地铁项目因为其本身定位的性质,在其设计中,经常有小半径的曲线,以西安3号线为例,有400m的半径曲线。半径小,在拆除扣件之后,钢轨因约束力撤掉会恢复到之前的状态,和之前的已经焊接好钢轨不是处在一个圆顺的位置之上。如处理不好,会造成钢轨接头变形,影响乘坐的舒适性和行车的安全性。

1.2焊轨作业的过程

针对曲线小半径的特点,从以下几个方面进行作业控制,以保证和改善接头质量:

1.2.1焊轨工序钢轨

焊接时其他程序都一样,重要是“对轨”。难点有三:①在小半径曲线上,钢轨y轴与铅垂线存在一点个偏角。②接头没有处在圆顺的位置,理论上必须焊接时要调整到焊接点切线方向的直线上,否则焊接接头将成折角。③在焊轨时,焊轨车需停放在已焊长钢轨上,距待焊接头较近,为便于焊机作业,轨底下应有一定空间,因此焊缝处轨头必须垫高。这就使车轮与钢轨接触点至焊缝处有一定的坡度,形成一个斜面。解决办法:在焊接前,要预先调整钢轨,把焊机前方的活动段钢轨整体沿直线方向顺直,使焊接接头处在一根直线上,同时也是焊机与钢轨接头处在水平方向上重合,或者利用钢轨的弹性在钢轨一侧打入三角形铁楔,使钢轨偏转从而使两根钢轨在接头处前后各60cm保持在同一直线上。

1.2.2接头正火工序

接头正火是利用氧气和乙炔的混合火焰,加热钢轨之850-950℃,消除由于焊接热循环而产生的不良热影响,改善焊接接头的综合机械性能,使焊接热循环过程中形成的晶粒细化,提高韧性,改善焊接残余应力的分布。由于正火后接头硬度降低,易形成线路上低接头,因此正火工位必须配置喷风,快速冷却焊头。在小曲线半径的接头受地形影响及自身重力,内部有相当的应力存在。在加热时,随着内部晶体结构的转变,使接头在当时相对与钢轨其他部分变得软化,如不加以控制,会使接头顺着曲线外侧方向凸起,从而造成接头范围内折角变化,使工作边一侧严重亏损,也会使轨距变大,造成行车的不安全。解决办法:在加热前,利用专用的拉杆工具套在钢轨轨头位置,使其保持一定压力。在加热时,根据温度慢慢旋转调整螺栓,使焊接接头不会因内部应力而造成接头跑偏。或者在加热前将三角铁楔塞在沿曲线外侧方向,从而使钢轨接头有一定的扭转力,来阻止因加热造成的内部应力释放而引起的接头变形。

1.2.3探伤工序

由于钢轨探伤技术具有无损伤,灵敏度高,反应快捷等优点,被广泛应用于线路维修检测领域内[1]。无损探伤在钢轨现场焊接中是最主要的检测方法,探伤作为焊接接头内部质量检测的重要手段之一,其重要性不言而喻。作为现场焊接的最终检测手段,超声波探伤起着至关重要的意义。为保证接头质量,要求100%检验。同时在作业中要以TB/T1632-2014为准,定期用标准试块对探伤仪器进行检测,有问题及时附图并处理,同时及时总结,对出现的问题进行分析并解决。

1.2.4精打磨工序

精打磨作为整个焊接作业的最后一道工序,质量好坏影响着钢轨的平顺性,体现出来的就是乘客在乘车的舒适度受影响。因此在质量控制上也是多方位入手。首先在焊接24h时效之后再进行打磨作业,在接头内部残留应力释放完毕之后,钢轨基本上处于稳定状态,在此时进行打磨作业,会比较稳定。另外在打磨时,对接头外观的修正也是多次打磨,少量修正。

2含凸台道床型焊轨作业

有的地铁线路在设计时考虑减震降噪后,会在线路上设置有减震道床板类型。因为道床浇筑在先,有些道床板上会浇筑整体凸台,且连续距离较长,会造成25m轨缝落在其旁边。焊机机头箱体宽度尺寸固定(两侧约50cm)超过凸台到钢轨的距离(约20cm)而使焊机无法加持钢轨焊接,同时因工程量少以及业主要求不能采取铝热焊、气压焊等其他焊接方法,只能采取钢轨垫高的方法进行闪光焊接。

2.1凸台焊接作业

在保证安全的前提下,通过垫高焊机后端钢轨使之高于凸台,能够使焊机夹持到钢轨,从而能够焊接。在对位时,要保证焊接接头的平顺性,在接头后端的第4个和第18个枕木钢轨下加入和凸台同高的垫板,使焊机后端的钢轨呈一字形,通过调整焊机前段钢轨的高低来保证接头不会出现高、低错牙等现象。同时为保证钢轨轨距的变大,采用定制拉杆控制轨距,确保在行车时的安全。

2.2凸台打磨作业

在焊接完成的24h后,开始精打磨。外形打磨一般要经历三道工序,第一就是清除钢轨表面已有的缺陷,第二是将变形的轨头整形,最后是将轨头打磨成所要求的形状。外形打磨可解决如下问题:①控制钢轨侧磨和轮轨作用力;②控制钢轨作用力;③控制波磨。需注意小半径曲线地段,钢轨更易磨损,因此需要更多的维护和打磨。因凸台的影响,在精打内侧工作边时,仿形打磨机无法打磨。只能抬高钢轨,在打磨时控制预留量,在打磨后,把钢轨落槽再复测来保证接头打磨质量。剩余工序在作业时和平常大同小异,就暂不诉述。

3结语

在特殊地段的移动闪光焊作业困难解决后,整个地铁项目的焊轨工作会顺利进行,进而早日完工;也因为移动闪光焊的优点,在提高经济效益的同时进一步保证无缝线路的质量优势。

参考献:

[1]TB/T1632.1-2014,钢轨焊接[S].国家铁路局.

[2]杨来顺.客运专线无缝线路的钢轨焊接[J].铁道工程学报,2005,85(1):47-50.

[3]雷晓燕.钢轨打磨原理及其应用[J].铁道工程学报,2000,01(27).

[4]广钟岩,高慧安.铁路无缝线路[M].北京:中国铁道出版社,2005.

作者:赵洪涛 单位:中铁十一局集团第三工程有限公司

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