軌道焊接及應(yīng)力放散(北京中鐵科新材料技術(shù)有限公司)

1、2022-3-9 “軌縫軌縫”不但不但使列車在運使列車在運行時產(chǎn)生令人討厭的行時產(chǎn)生令人討厭的“咔噠咔咔噠咔噠噠”聲，更重要的是造成車輪聲，更重要的是造成車輪與鋼軌的撞擊，對二者尤其是與鋼軌的撞擊，對二者尤其是車輪的損害相當(dāng)大，縮短了車車輪的損害相當(dāng)大，縮短了車輪的使用壽命輪的使用壽命。 所謂所謂“無縫線路無縫線路”，就是，就是把不鉆孔、不淬火的把不鉆孔、不淬火的25m長的長的鋼軌，在基地工廠用氣壓焊或鋼軌，在基地工廠用氣壓焊或接觸焊的辦法，焊成接觸焊的辦法，焊成200m到到500m的長軌，然后運到鋪軌的長軌，然后運到鋪軌地點，再焊接成地點，再焊接成1000m到到2000m的長度，鋪到線路上就

2、的長度，鋪到線路上就成為一段無縫線路成為一段無縫線路。無縫線路無縫線路（Seamless rail）鋁熱焊鋁熱焊（ aluminothermic welding）：）：鋁熱焊鋁熱焊接（也稱熱劑焊）就是利用金屬接（也稱熱劑焊）就是利用金屬氧化物和金屬鋁之間的放熱反應(yīng)所產(chǎn)生氧化物和金屬鋁之間的放熱反應(yīng)所產(chǎn)生的過熱熔融金屬來加熱金屬而實現(xiàn)結(jié)合的過熱熔融金屬來加熱金屬而實現(xiàn)結(jié)合的方法。的方法。金屬氧化物金屬氧化物 + + 鋁（粉鋁（粉） 氧化鋁氧化鋁 + + 金屬金屬 + + 熱能熱能 焊接操作方法簡單，容易上手；焊接操作方法簡單，容易上手； 設(shè)備輕便，攜帶方便；設(shè)備輕便，攜帶方便； 焊接時，不需要外

3、接電源或熱源；焊接時，不需要外接電源或熱源； 從外觀便能核查焊接的質(zhì)量；從外觀便能核查焊接的質(zhì)量；1. 軌端除銹、干燥軌端除銹、干燥 使用鋼絲輪清除軌道使用鋼絲輪清除軌道端面的鐵銹端面的鐵銹 若鋼軌表面潮濕，需若鋼軌表面潮濕，需要將軌端烤干要將軌端烤干焊接軌縫要求：軌縫大小控制在焊接軌縫要求：軌縫大小控制在2730mm，軌縫距離扣，軌縫距離扣件板至少件板至少15cm。2. 對軌對軌借助三角斜鐵調(diào)整兩個借助三角斜鐵調(diào)整兩個鋼軌端面，使?jié)M足相關(guān)鋼軌端面，使?jié)M足相關(guān)條件條件借助對軌平尺及鋼板尺，借助對軌平尺及鋼板尺，調(diào)整鋼軌端面，單邊起調(diào)整鋼軌端面，單邊起拱高度拱高度34mm，對齊軌，對齊軌腰及軌底

4、腰及軌底3. 裝卡砂型，卡具裝卡砂型，卡具檢查砂型是否完好，將砂型與鋼軌接觸面進行摩擦，檢查砂型是否完好，將砂型與鋼軌接觸面進行摩擦，使完全切合。使完全切合。4. 封箱封箱使用封箱泥對砂型進行封裝，防止在焊接過程中，鋼使用封箱泥對砂型進行封裝，防止在焊接過程中，鋼水溢流出砂型（防止跑鍋現(xiàn)象）水溢流出砂型（防止跑鍋現(xiàn)象）5. 預(yù)熱預(yù)熱采用氧氣與丙烷點燃后加熱軌縫，使母材與焊接材料采用氧氣與丙烷點燃后加熱軌縫，使母材與焊接材料結(jié)合更加充分，預(yù)熱時間結(jié)合更加充分，預(yù)熱時間56min（根據(jù)現(xiàn)場情況），（根據(jù)現(xiàn)場情況），軌端溫度達到軌端溫度達到800900嚴格控制氧氣壓力嚴格控制氧氣壓力0.3MPa，丙

5、烷壓力，丙烷壓力0.1MPa6. 鋁熱高溫反應(yīng)鋁熱高溫反應(yīng)待端面達到預(yù)熱溫度后，點燃高溫火柴，觸發(fā)鋁熱反待端面達到預(yù)熱溫度后，點燃高溫火柴，觸發(fā)鋁熱反應(yīng)，放好接渣斗，待反應(yīng)完全后移除坩堝桶，等待反應(yīng)，放好接渣斗，待反應(yīng)完全后移除坩堝桶，等待反應(yīng)平靜。應(yīng)平靜。7. 拆模、推瘤拆模、推瘤待反應(yīng)結(jié)束待反應(yīng)結(jié)束6min后后拆模，拆模，8min30s后推瘤后推瘤8. 打磨打磨推瘤結(jié)束后對軌推瘤結(jié)束后對軌頭，軌腰，軌底頭，軌腰，軌底進行打磨，軌頂進行打磨，軌頂面平直度達到面平直度達到0+0.5mm，工，工作邊達到作邊達到0+0.2mm。9. 外觀及探傷檢查外觀及探傷檢查對焊接部位進行超聲波探傷檢查。對焊接

6、部位進行超聲波探傷檢查。閃光焊閃光焊（flash butt welding）:閃光閃光焊是電流通過兩個對焊是電流通過兩個對接工件的接觸表面時，其接工件的接觸表面時，其細小的接觸點的電阻及其細小的接觸點的電阻及其接觸表面的電弧產(chǎn)生熱量，接觸表面的電弧產(chǎn)生熱量，將對接表面加熱，在適當(dāng)將對接表面加熱，在適當(dāng)時間后，對接頭施加壓力，時間后，對接頭施加壓力，使兩個對接表面的整個區(qū)使兩個對接表面的整個區(qū)域同時牢固結(jié)合起來的電域同時牢固結(jié)合起來的電阻焊方法。阻焊方法。1. 端面、兩側(cè)除銹打磨端面、兩側(cè)除銹打磨為確保軌道端面的導(dǎo)電性良好，使用角磨機和鋼絲砂為確保軌道端面的導(dǎo)電性良好，使用角磨機和鋼絲砂輪對端面

7、及軌縫兩端輪對端面及軌縫兩端6570cm進行打磨處理進行打磨處理2. 對軌、裝卡極頭對軌、裝卡極頭檢查焊機各項參數(shù)正常后，將檢查焊機各項參數(shù)正常后，將電極裝卡在軌縫位置處，電極裝卡在軌縫位置處，焊機機頭上的兩對鉗口將兩鋼軌軌頭夾緊焊機機頭上的兩對鉗口將兩鋼軌軌頭夾緊，手動操作，手動操作將鋼軌對齊將鋼軌對齊3. 焊接作業(yè)焊接作業(yè)操作焊機，通以操作焊機，通以380V電壓，開始焊接作業(yè)（預(yù)熱、頂電壓，開始焊接作業(yè)（預(yù)熱、頂煅），作業(yè)時人員稍遠離作業(yè)區(qū)域，防止火花燙傷。煅），作業(yè)時人員稍遠離作業(yè)區(qū)域，防止火花燙傷。4. 推瘤推瘤焊接作業(yè)結(jié)束后，焊接作業(yè)結(jié)束后，焊機機頭推瘤刀焊機機頭推瘤刀自動推瘤，之后

8、自動推瘤，之后用撬棍將剩余焊用撬棍將剩余焊渣清除，統(tǒng)一放渣清除，統(tǒng)一放置。置。5. 正火正火使用正火器對焊縫進行正火處理，用以提高焊縫處的使用正火器對焊縫進行正火處理，用以提高焊縫處的組織結(jié)構(gòu)，提高焊縫性能。正火溫度控制在組織結(jié)構(gòu)，提高焊縫性能。正火溫度控制在8509506. 打磨打磨對正火后焊縫的軌頭、工作邊、軌腰及軌底進行打磨，對正火后焊縫的軌頭、工作邊、軌腰及軌底進行打磨，平直度要求軌頂面平直度要求軌頂面00.3mm，工作邊，工作邊0.3mm（普速（普速鐵路）鐵路）7. 超聲波探傷（同鋁熱焊）超聲波探傷（同鋁熱焊）應(yīng)力應(yīng)力放散是消除鋼軌內(nèi)多于應(yīng)力放散是消除鋼軌內(nèi)多于應(yīng)力及消除道床與鋼軌額

9、外阻力的主及消除道床與鋼軌額外阻力的主要型式，他的目的是保證線路的要型式，他的目的是保證線路的平穩(wěn)性和延長鋼軌的試用壽命平穩(wěn)性和延長鋼軌的試用壽命。 滾筒滾筒法：法：該方法是作業(yè)軌溫該方法是作業(yè)軌溫在設(shè)計鎖定軌溫范圍內(nèi)時試用，在設(shè)計鎖定軌溫范圍內(nèi)時試用，施工時把需要放散的長軌條扣件施工時把需要放散的長軌條扣件全部拆除，然后抬起鋼軌，使鋼全部拆除，然后抬起鋼軌，使鋼軌落在滾筒上，振擊長軌條數(shù)次，軌落在滾筒上，振擊長軌條數(shù)次，使長軌條能夠自由伸縮，一旦軌使長軌條能夠自由伸縮，一旦軌溫達到設(shè)計要求，立即撤掉滾筒，溫達到設(shè)計要求，立即撤掉滾筒，安裝扣件，進行鎖定安裝扣件，進行鎖定。 拉伸滾筒法：拉伸滾

10、筒法：利用鋼軌拉伸利用鋼軌拉伸器輔以振擊，通過均勻拉伸長軌器輔以振擊，通過均勻拉伸長軌條，以提高他的零應(yīng)力軌溫，使條，以提高他的零應(yīng)力軌溫，使鎖定軌溫進一步到位的方法。鎖定軌溫進一步到位的方法。l=0.0000118*t*L。（。（l-為伸縮量為伸縮量m，L-為放散軌條長為放散軌條長m，t-為鋪設(shè)時的軌為鋪設(shè)時的軌溫與設(shè)計鎖定軌溫之差，單位溫與設(shè)計鎖定軌溫之差，單位為為應(yīng)力放散（應(yīng)力放散（Stress relief）：）：鎖定軌溫（鎖定軌溫（fastening down temperature of rail）：）： 鐵路上：采用鐵路上：采用強大的線路阻力來鎖強大的線路阻力來鎖定軌道，定軌道，

11、限制鋼軌限制鋼軌的自由伸縮的自由伸縮。采用。采用高強螺栓、扣板式扣件或彈條扣高強螺栓、扣板式扣件或彈條扣件件等對鋼軌進行約束。實驗表明，直等對鋼軌進行約束。實驗表明，直徑徑24mm的高強螺栓，六孔夾板接頭可的高強螺栓，六孔夾板接頭可提供提供40至至60噸的縱向阻力。彈條扣件每噸的縱向阻力。彈條扣件每根軌枕可提供根軌枕可提供1.6噸的縱向阻力。噸的縱向阻力。 由于由于無縫線路中鋼軌所承受的溫度無縫線路中鋼軌所承受的溫度力的大小和軌溫的變化有直接關(guān)系，力的大小和軌溫的變化有直接關(guān)系，所所以鎖定以鎖定鋼軌時必須正確、合理地選定鎖鋼軌時必須正確、合理地選定鎖定軌溫，以保證無縫線路鋼軌定軌溫，以保證無縫

12、線路鋼軌冬天不被冬天不被拉斷，夏天不致脹軌跑道拉斷，夏天不致脹軌跑道，危及行車安，危及行車安全全。 （就北京地區(qū)來說，最高軌溫為攝氏（就北京地區(qū)來說，最高軌溫為攝氏62.262.2，最低軌溫為零下，最低軌溫為零下2222度，中間軌溫為度，中間軌溫為19.919.9。根據(jù)無縫線路強度和穩(wěn)定性計算得出的結(jié)果，北京地區(qū)最佳鎖定軌溫為。根據(jù)無縫線路強度和穩(wěn)定性計算得出的結(jié)果，北京地區(qū)最佳鎖定軌溫為2424，實際允許鎖定軌溫為實際允許鎖定軌溫為19291929。）。） 溫度力（熱脹冷縮）溫度力（熱脹冷縮）：鋼軌溫度每改變：鋼軌溫度每改變1，每根鋼軌就會承受每根鋼軌就會承受1.645噸的壓力或拉力。噸的壓

13、力或拉力。1. 放散溫度放散溫度使用軌溫表測量鋼軌溫度，需達到規(guī)定放散溫度使用軌溫表測量鋼軌溫度，需達到規(guī)定放散溫度（205）方可進行放散作業(yè)）方可進行放散作業(yè)2. 拆卸軌道扣件拆卸軌道扣件使用電動扳手拆卸使用電動扳手拆卸軌道扣件，每相隔軌道扣件，每相隔指定距離（指定距離（12.5m）在扣減橡膠板上放在扣減橡膠板上放置一枚滾筒置一枚滾筒3. 應(yīng)力放散應(yīng)力放散工人每隔固定距離（工人每隔固定距離（50100m）同時敲擊自己區(qū)間內(nèi)）同時敲擊自己區(qū)間內(nèi)的軌腰位置，使鋼軌應(yīng)力釋放均勻，敲擊后撤掉滾筒，的軌腰位置，使鋼軌應(yīng)力釋放均勻，敲擊后撤掉滾筒，每相隔兩個扣件將螺栓用電動扳手緊固，全線緊固后每相隔兩個扣件將螺栓用電動扳手緊固，全