無縫線路焊縫熱矯正施工技術(shù)

無縫線路焊縫熱矯正施工技術(shù)

1金屬熱處理工藝正火，又名常化，是將零件加熱至ac3或accm的30.50，以進(jìn)行保溫，或從爐中取出空氣或噴霧、噴霧或風(fēng)吹冷卻，并從熔爐中提取。其目的是在于使晶粒細(xì)化和碳化物分布均勻化。鐵路上的正火主要是指火焰正火,通過氧氣和乙炔的混合燃燒火焰對鋼軌軌頭、軌腰及軌底進(jìn)行加熱,促使鋼軌焊縫內(nèi)部結(jié)構(gòu)細(xì)化,達(dá)到較好的金屬質(zhì)地,并實(shí)現(xiàn)鋼軌焊縫平直度的標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)化。2施工組織正火作業(yè)是一個(gè)技術(shù)性較強(qiáng)的系統(tǒng)性工作,人員組織及機(jī)具物料復(fù)雜,配備不齊易在突發(fā)情況下導(dǎo)致焊縫正火失敗,因此,正火的前期準(zhǔn)備特別重要。2.1工作人員組織正火作業(yè)成立專業(yè)施工隊(duì)伍,其人員配置見表1。2.2機(jī)械組正火作業(yè)技術(shù)性、系統(tǒng)性較強(qiáng),所需機(jī)具物料繁雜,詳見表2。3夜間作業(yè)容易發(fā)生安全事故正火作業(yè)限于軌溫要求,往往實(shí)行夜間作業(yè),且多跨線作業(yè)。夜間作業(yè)可見度差,人員易于疲勞,極易發(fā)生作業(yè)和行車安全事故,且正火作業(yè)本身也屬于危險(xiǎn)工種。因此,正火作業(yè)安全防護(hù)必須放在首位強(qiáng)調(diào)。3.1氧氣瓶及乙醇瓶放置長期使用的注意事項(xiàng)工業(yè)氧氣瓶和乙炔瓶都屬于危險(xiǎn)品,存放需格外小心,以防發(fā)生爆炸,其注意事項(xiàng)如下:勿將氧氣瓶及乙炔瓶長期放置烈日下暴曬;在搬運(yùn)過程中需輕放,嚴(yán)禁劇烈扔放;須放置妥當(dāng),嚴(yán)禁撞擊氣閥;氧氣瓶及乙炔瓶放置應(yīng)遠(yuǎn)離火源;放置過程應(yīng)仔細(xì)檢查氧氣及乙炔有無泄漏。3.2施工安全正火作業(yè)涉及危險(xiǎn)品使用和跨線作業(yè),作業(yè)過程中應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)定作業(yè),防止安全事故發(fā)生。3.2.1氮?dú)饣旌媳日鸺茉囼?yàn)組(1)氧氣及乙炔使用過程應(yīng)遠(yuǎn)離火源;(2)氣閥打開應(yīng)按操作規(guī)定進(jìn)行;(3)氧氣和乙炔混合比按規(guī)范調(diào)試;(4)點(diǎn)火及取正火架時(shí)需預(yù)先作好防護(hù),避免燒傷燙傷;(5)起落鋼軌時(shí)嚴(yán)禁身體置于軌底,以防鋼軌掉落傷人。3.2.2結(jié)構(gòu)正常的人員坐臥刑罰或線路越界(1)車輛對位時(shí)嚴(yán)禁人員位于線路中間或車輛運(yùn)行范圍;(2)嚴(yán)禁正火作業(yè)中短暫閑暇人員坐臥鋼軌或線路嬉鬧;(3)人員行走或坐臥休息時(shí),需看清橋梁行走板是否齊全或有無斷裂情況,防止踩空掉落橋下;(4)對位停車后,作業(yè)人員下車作業(yè)須先觀望線路情況,確定安全后方可下車;(5)跨線作業(yè)時(shí)兩端各200m處預(yù)先放置防護(hù)牌,并有專人持紅黃旗瞭望。4下用c的影響焊縫平直度指鋼軌行車面(以下用P表示)和導(dǎo)向面(以下用C表示)平順程度,對列車的運(yùn)行安全及運(yùn)行平穩(wěn)有較大影響。焊縫情況主要就指焊縫平直度情況,正火就是主要針對焊縫平直度進(jìn)行熱矯正的一種金屬熱處理工藝。4.1u3000正火范圍先用電子平直尺對焊縫行車面和導(dǎo)向面進(jìn)行測量,數(shù)據(jù)與《客運(yùn)專線鐵路軌道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收暫行標(biāo)準(zhǔn)》(鐵建設(shè)160號)中誤差超過打磨最大允許值即需正火。母材打磨最大允許值為0.5mm。因此,正火范圍:P<-0.5mm或P>0.8mm,C<-0.8mm或C>0.5mm;P值或C值一方達(dá)到正火范圍即需正火矯正,使鋼軌平直度符合打磨規(guī)范要求。具體平直度允許偏差見表3。4.2確定正火矯正量若焊縫經(jīng)測量確定正火,根據(jù)電子平直尺掌上電腦所顯示焊縫平直度線形圖進(jìn)行焊縫凹凸情況分析,確定正火矯正量。焊縫按平直度高低點(diǎn)(以行車面為基準(zhǔn))的不同主要分為四類:(1)焊縫低兩邊高,即低接頭;(2)焊縫高兩邊低,即高接頭;(3)焊縫一側(cè)高或者低,即高低錯(cuò)頭;(4)焊縫平順,即平接頭。四類焊縫按導(dǎo)向面為基準(zhǔn)又可各分四小類共計(jì)十六類,其明細(xì)詳見表4。4.3技術(shù)方案明確焊縫類型及焊縫平直度值后確定正火尺度及方案,并預(yù)先準(zhǔn)備好各種突發(fā)情況應(yīng)對措施。4.3.1焊縫冷卻溫度(1)作業(yè)軌溫不應(yīng)當(dāng)超出鋼軌鎖定軌溫:漢宜鐵路正火一般選擇溫度較低的陰天或夜晚,作業(yè)軌溫控制在30℃以下;(2)正火達(dá)到溫度:軌頭(910±20)℃、軌底(870±20)℃;(3)完成正火后焊縫冷卻溫度應(yīng)當(dāng)不高于300℃:焊縫在300℃以上時(shí),禁止敲擊、水淋和引起塑性變形的一切操作;(4)正火后平直度矯正應(yīng)當(dāng)在焊縫軌溫降至組織轉(zhuǎn)換臨界溫度(即723℃)之前進(jìn)行。4.3.2焊縫意義p值(1)焊縫平直度應(yīng)以最大絕對值為值,例如:P測量值0.36、-0.10、0.58mm,則P=0.58mm;(2)正火作業(yè)時(shí),焊縫平直度矯正宜正不宜負(fù)(P值或C值為正僅打磨焊縫,為負(fù)則打磨兩端各0.5m長);(3)正火作業(yè)時(shí),氧氣乙炔混合火焰加熱鋼軌軌頭、軌腰、軌底時(shí)應(yīng)保持平穩(wěn)、勻稱,使焊縫均勻受熱。5施工方法5.1石筆區(qū)域范圍的確定(1)確定焊縫位置,車輛對位距離(保證作業(yè)距離)以氣管、水管和電源線長度為參考標(biāo)準(zhǔn);(2)焊縫兩端30mm處石筆劃線標(biāo)出加熱范圍,并記錄下焊縫所在里程、線路、股別和編號;(3)根據(jù)焊縫平直度值確定方案,對作業(yè)線兩側(cè)道砟進(jìn)行清理,確保道砟不影響扣件松開和緊固、鋼軌起道后道砟不掉落軌底;(4)將扭力機(jī)動(dòng)扳手、螺栓扳手、T形扳手、起道機(jī)、斜鐵、錘子、風(fēng)機(jī)、紅外測溫儀等設(shè)備隨時(shí)待命;(5)對人員進(jìn)行分工安排,對突發(fā)情況進(jìn)行預(yù)案。5.2施工過程5.2.1控制了長線車數(shù)量技術(shù)員根據(jù)焊縫平直度情況及作業(yè)管線確定距離,車長指揮軌道車進(jìn)行對位。一般來說,軌道車距離焊縫6m為宜,跨線作業(yè)平板車與焊縫平行即可。5.2.2起道和起道機(jī)關(guān)的準(zhǔn)備起道(1)將扭力機(jī)動(dòng)扳手搬放至正火焊縫所在軌道;(2)將冷水機(jī)組搬放在軌道中間平順位置;(3)將T形及螺栓扳手、錘子、斜鐵、方木、夾板、正火器、風(fēng)機(jī)等歸置到焊縫附近;(4)將起道機(jī)搬放下車,一放置于焊縫附近備用、一放置在起道位置準(zhǔn)備起道;(5)調(diào)氣箱搬至平板車尾部,并連接好氣管。5.2.3松開焊接兩端的銷(1)低接頭起道機(jī)開口高接頭起道機(jī)方向松開16～20對扣件、反方向松開6～8對扣件;低接頭起道機(jī)方向松開2～12對扣件、反方向松開2～6對扣件;平接頭起道機(jī)方向松開2～16對扣件、反方向松開2～8對扣件。(2)向開口46對扣件高接頭起道機(jī)方向松開16～18對扣件、反方向松開4～6對扣件;低接頭起道機(jī)方向松開2對扣件、反方向松開2對扣件;平接頭起道機(jī)方向松開0～2對扣件、反方向松開0～2對扣件。5.2.4預(yù)留焊縫下降距離將焊縫高度提升至正火器能放入為止,并預(yù)留焊縫下降距離。在確保正火器可放入的前提下,起道高低和起道點(diǎn)的選擇依焊縫熱矯正所需下壓力(或上壓力)大小決定。(1)低接頭起道機(jī)頂高接頭起道機(jī)頂在距離焊縫5～7m的地方;低接頭起道機(jī)頂在距離焊縫0.6～2.6m的地方;平接頭起道機(jī)頂在距離焊縫4.2～4.8m左右;(2)低接頭起道機(jī)頂高接頭起道機(jī)頂在距離焊縫5～7m的地方;低接頭起道機(jī)頂在距離焊縫0.6m處;平接頭無需起道機(jī),將焊縫下方道砟扒開至正火架能放入即可;(3)偏離方向起道機(jī)起道時(shí)傾斜方向根據(jù)焊縫C值決定:C值為正,起道機(jī)往外傾斜;C值為負(fù),起道機(jī)往內(nèi)傾斜;C值為0或接近0時(shí),起道機(jī)平放。(4)斜鐵放置位置①C值為正斜鐵放置在內(nèi)側(cè),C值為負(fù)斜鐵放置在外側(cè)。根據(jù)C值大小決定斜鐵放置數(shù)量和鍥入位置,可在焊縫一端或兩端鍥入斜鐵,但斜鐵放置位置不能影響正火器放置,斜鐵緊貼鋼軌面須打磨光滑以防傷軌。②當(dāng)C值過大以至于焊縫明顯彎曲時(shí),須在正火結(jié)束后立即用起道機(jī)強(qiáng)力頂壓。先用50夾板光滑面平貼焊縫處軌腰,再用起道機(jī)頂住50夾板,起道機(jī)后方放置長方木提供支撐,迅速將起道機(jī)打起直至鋼軌頂直,待風(fēng)機(jī)對焊縫風(fēng)冷至常溫時(shí)放松起道機(jī)。5.2.5下及左右氣口離軌距離正火器是焊縫熱矯正的主要組成部分,直接對焊縫進(jìn)行加熱。(1)正火架安放要不偏不倚,其上下及左右氣口離軌距離須一致,以確?；鹈缇鶆蚣訜徜撥?正火架須穩(wěn)固在鋼軌上,以防拉動(dòng)正火器時(shí)帶動(dòng)正火架偏離鋼軌。(2)正火器安放在正火架上也需要不偏不倚,穩(wěn)固并容易在正火架上前后滑動(dòng),耙子須輕巧結(jié)實(shí)、左右受力均勻以便于拉動(dòng)正火器前后移動(dòng)對鋼軌進(jìn)行持續(xù)均勻加熱。5.2.6調(diào)氣測試系統(tǒng)(1)正火器安放好后,將導(dǎo)熱水管、乙炔氧氣管分別接入正火器兩端并緊固;將乙炔氧氣管接入調(diào)氣箱,用調(diào)氣工具進(jìn)行調(diào)氣測試:出口壓力氧氣0.2MPa、乙炔0.15MPa,控制箱流量氧氣2.8m3/h、乙炔3m3/h。(2)發(fā)電機(jī)發(fā)電,將冷水機(jī)組、照明系統(tǒng)等插入電源工作。(3)若焊縫在軌枕上方或靠近軌枕,將石棉板放置在軌枕面向焊縫側(cè)隔熱,防止焊縫加熱導(dǎo)致軌枕受熱炸裂。5.2.7焊縫p值、c值及其同步交叉定位(1)用點(diǎn)火管浸油并點(diǎn)燃,放入正火器出氣口,調(diào)氣箱放氣點(diǎn)燃正火器。(2)操作人員拉動(dòng)正火器進(jìn)行加熱,正火器擺動(dòng)總寬60mm,以焊縫為中心,兩端等距離擺動(dòng);擺動(dòng)幅度40～50次/min。(3)技術(shù)人員要隨時(shí)查看,保證焊縫受熱均勻,并掌握正火溫度及焊縫起落距離。當(dāng)焊縫軌頭溫度達(dá)到(910±20)℃時(shí),且焊縫起落距離適宜即可停止正火。一般正火10min左右即可達(dá)到技術(shù)要求溫度,消耗乙炔0.5m3/次、氧氣1.2m3/次。(4)正火停止后,要迅速關(guān)閉乙炔、氧氣和冷水機(jī)組,并將正火器立即搬離鋼軌,技術(shù)員迅速對焊縫平直度用1m平直尺進(jìn)行測量:平直度1.2mm≤P≤2mm(P值1.5～1.7mm為宜)、-1mm≤C≤1mm(C值0～0.5mm為宜)。①若P值高于2mm則需繼續(xù)起道并緊固焊縫臨近扣件或二次正火,P值低于1.2mm需迅速落道并臨近焊縫處再起道;②若C值大于1mm或小于-1mm則需用方木和起道機(jī)側(cè)面頂壓直至合格或者二次正火;③若平直度1.2mm≤P≤2mm、-1mm≤C≤1mm,則可直接落道,利用風(fēng)機(jī)和斜鐵進(jìn)行矯正;④P值及C值矯正完畢后及時(shí)落道,落道前需檢查扣件,防止扣件擔(dān)住鋼軌影響焊縫矯正。(5)落道后再次用1m平直尺測量焊縫平直度,并根據(jù)需要指揮人員迅速鍥入斜鐵、緊固扣件和空冷矯正,矯正溫度不低于鋼軌組織轉(zhuǎn)換的臨界溫度723℃:①P值偏高可緊固焊縫附近扣件、風(fēng)機(jī)對高點(diǎn)進(jìn)行急速降溫;P值偏低可松開扣件、風(fēng)機(jī)對軌底急速降溫;②C值偏高可斜鐵矯正、風(fēng)機(jī)對高點(diǎn)急速降溫;C值偏低可斜鐵矯正、風(fēng)機(jī)對非工作邊速降溫;③若P值和C值均在范圍之類,則風(fēng)機(jī)可平吹焊縫降溫。在空冷過程中,隨時(shí)查看C值情況,防止導(dǎo)向面凹入過多;一般風(fēng)機(jī)降溫10min可達(dá)到300℃的通車臨界溫度,但亦可根據(jù)焊縫平直度變化繼續(xù)降溫,以利用空冷的急速降溫來使焊縫高點(diǎn)急劇收縮,從而實(shí)現(xiàn)焊縫平直度矯正。(6)技術(shù)人員及時(shí)記錄正火數(shù)據(jù),確保焊縫高溫、低溫皆有測量數(shù)據(jù)以備查詢和總結(jié)分析。正火記錄見表5。(7)P60kg/m軌焊縫P收縮量0.18mm/100℃、C收縮量0.09mm/100℃(Δl=α·Δt·l;α=0.0000118m/℃)。焊縫降至300℃后可根據(jù)焊縫收縮量估算完全冷卻后數(shù)據(jù)是否達(dá)標(biāo):若數(shù)據(jù)達(dá)標(biāo)即可緊固扣件,收拾工具前往下一個(gè)焊縫正火;若數(shù)據(jù)不達(dá)標(biāo)則風(fēng)機(jī)對準(zhǔn)高點(diǎn)繼續(xù)冷卻或者二次正火。(8)由于正火使鋼軌晶粒細(xì)化和碳化物分布均勻化,并促使其內(nèi)部結(jié)構(gòu)細(xì)化;因此,正火可能使有傷焊縫傷情放大并顯現(xiàn)出來,正火后應(yīng)組織探傷工對正火焊縫進(jìn)行探傷,確保焊縫無害;若焊縫有傷,及時(shí)組織打磨或者鋸軌重焊。(9)焊縫熱矯正需時(shí)約35min:正火10min、空冷10min、其他15min。6社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展線路焊縫熱矯正施工技術(shù)尚未完全成熟,在漢宜鐵路工程后期的修軌作業(yè)中,經(jīng)過大量現(xiàn)場施工總結(jié)和技術(shù)攻關(guān),逐步完成了線路焊縫熱矯正施工技術(shù)的規(guī)范化和系統(tǒng)化。在漢宜鐵路修軌作業(yè)中,實(shí)施正火作業(yè)175次,成功矯正焊縫