李 峰

(中鐵六局集團(tuán) 鋪架分公司，河北 石家莊 050000)

1 工程概況

白云鄂博站包頭端既有包白正線5．84 km 兩組反向曲線取直改造，新建包滿(白云鄂博至巴音花)段鐵路工程全長84．881 km，正線鋪軌91．120 km，新建車站6 個(gè)，預(yù)備車站一座，全線土石方865 萬m3，特大橋2 座，大橋7 座，中橋7 座，涵洞142 座，預(yù)應(yīng)力簡支T 型梁113 孔，混凝土用量97 339 m3。

正線一次性鋪設(shè)跨區(qū)間無縫線路，在焊軌廠把25 m 的工具軌焊接連成500 m 單元軌拉至線路地點(diǎn)，然后換鋪成無縫線路。工具軌采用標(biāo)準(zhǔn)軌，型號為60 kg/m，長度25 m。新建正線及改建既有包白線地段焊接用鋼軌采用60 kg/m 無螺栓孔100 m 長定尺新鋼軌，緩沖區(qū)鋼軌采用60 kg/m 長度為12．5 m 的標(biāo)準(zhǔn)新鋼軌，曲線地段采用全長淬火新軌。使用UN-150ZB 移動(dòng)焊機(jī)，該設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)性能良好，為順利完成線路焊接任務(wù)起到了重要作用。

2 UN-150ZB 移動(dòng)焊軌機(jī)簡介及技術(shù)參數(shù)

UN-150ZB 移動(dòng)焊軌機(jī)的外形尺寸為1 000 mm×790 mm×1 895 mm，整機(jī)質(zhì)量為3．1 t。焊軌機(jī)主要包括發(fā)動(dòng)機(jī)、冷水機(jī)、機(jī)頭、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、安全裝置等。技術(shù)參數(shù)如下:焊接方式:脈動(dòng)閃光焊。工件定位方式:軌頂面對齊，中心線對中。推瘤方式為保壓、非保壓。吊機(jī)外伸長度:3．65 m。鋼軌材質(zhì)要求:普通材質(zhì):700 ～900 N/mm2;特殊耐磨材質(zhì):900 ～1 000 N/mm2;高耐磨材質(zhì):1 100 ～1 300 N/mm2;鋼軌規(guī)格:43 kg/m。脈動(dòng)閃光焊生產(chǎn)效率為8 個(gè)接頭/d;系統(tǒng)額定壓力:15 MPa。額定頂鍛力:675 kN。夾持力:175 kN。環(huán)境溫度:-10 ～50 ℃。最大焊接面積:10 000 mm2。符合歐洲Mo．2 排放標(biāo)準(zhǔn)。

3 焊軌工藝

3．1 焊前檢查

3．1．1 母材檢查

(1)檢查鋼軌型號、牌號、產(chǎn)地、爐灌號。應(yīng)依照鋼軌訂貨技術(shù)條件對待焊鋼軌進(jìn)行檢查，不合格的鋼軌不允許焊接。逐根檢查鋼軌表面質(zhì)量:檢驗(yàn)鋼軌外觀有無硬彎、扭曲、裂紋、折疊、劃痕、壓痕、碰傷等缺陷。

(2)鋼軌的型式尺寸檢查和平直度檢查。應(yīng)使用量具及樣板，逐根檢查鋼軌型式尺寸，包括鋼軌高度、軌頭寬度、軌底寬度、斷面不對稱端面斜度(垂直、水平方向)。

(3)表面質(zhì)量檢查。鋼軌表面不應(yīng)有裂紋。在熱狀態(tài)下形成的鋼軌縱向?qū)话骞蝹ズ?，熱刮傷，縱向線紋，折疊，氧化皮壓入，扎痕等的最大允許深度。鋼軌10 m 長范圍內(nèi)表面缺陷不得多于3 處，每10 m 可磨1 處，修磨后鋼軌的尺寸和平直度應(yīng)符合要求。

3．1．2 除銹

除銹是用角磨機(jī)和手砂輪對焊鋼軌端面距離670 mm 范圍內(nèi)軌腰兩側(cè)表面及端面除銹，使其露出80%以上的金屬光澤。軌頭部位的油漆也應(yīng)打磨去除不能超出平直度范圍。打磨時(shí)沿鋼軌縱向打磨，不允許橫向打磨，對母材的打磨量不允許超過0．2 mm。如果在此范圍有凸出軌腰表面的廠標(biāo)、生產(chǎn)日期等符號必須同時(shí)磨平。

3．1．3 鋸軌

鋼軌端部如有明顯的壓痕、碰痕、劃傷、不平度大于0．2 mm 和平直度大于0．5 mm 的低接頭時(shí)需要鋸軌。對于無法矯直的鋼軌端部彎曲，應(yīng)將彎曲的鋼軌端部鋸切掉。鋸切后鋼軌的端面垂直度應(yīng)不大于0．8 mm。平直度用1 mm 型尺和塞尺進(jìn)行檢驗(yàn)，端面垂直度用寬度角尺和塞尺進(jìn)行檢驗(yàn)。平直度和端面垂直度必須符合標(biāo)準(zhǔn)。

3．1．4 端磨

如果鋼軌的端面垂直度大于0．8 mm(客運(yùn)專線大于0．6 mm)時(shí)應(yīng)進(jìn)行端磨作業(yè)。

3．2 單元軌焊接

載有焊軌車的平板車應(yīng)停放在待焊接頭后方40 m 處。由線路部門負(fù)責(zé)將待焊軌頭前后各20 m 線路撥正，鋼軌不應(yīng)許出現(xiàn)彎曲、扭斜。待焊軌頭前方活動(dòng)長鋼軌下每隔12．5 m 放置一個(gè)滾筒，減少鋼軌縱向移動(dòng)阻力。在待焊軌頭固定端2 m 和12 m(第3 棵和第20 棵灰枕)上放置木枕進(jìn)行支墊。并在木枕上放置滾輪以便鋼軌可以縱向移動(dòng)焊接。待焊軌頭固定端支墊完成后對焊軌機(jī)進(jìn)行對位，載有焊軌機(jī)的平板車第一個(gè)輪對距焊接中心線為3．3 m 左右，焊軌機(jī)對位完成后，焊接作業(yè)人員應(yīng)迅速打上平板車支腿或鐵鞋，并用手剎進(jìn)行制動(dòng)。在待焊軌頭下方放置千斤頂(活動(dòng)端為帶滾輪)，通過調(diào)整墊片和千斤頂調(diào)整鋼軌的上拱量。上拱量控制在1．5 ～2 mm(經(jīng)驗(yàn)值)間。上拱量用1 m 型尺和塞尺進(jìn)行檢驗(yàn)。通過斜鐵進(jìn)行調(diào)整鋼軌工作邊拱量，當(dāng)v ＜200 km/h 時(shí)拱量控制在±0．5 ～0．8 mm(經(jīng)驗(yàn)值)間。當(dāng)v ＞200 km/h 時(shí)外拱量控制在0．5 ～0．8 mm(經(jīng)驗(yàn)值)間，不允許有內(nèi)拱量。用1 m 型尺和塞尺進(jìn)行檢驗(yàn)。在各項(xiàng)檢查工作完成后用焊機(jī)夾持待焊軌頭后再次進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)合格后進(jìn)行焊接作業(yè)。根據(jù)軌溫變化情況和焊接時(shí)的軌溫確定保壓時(shí)間，待焊接接頭溫度下降至400 ℃后方可撤銷壓力。

3．3 鋼軌焊接

氣溫低于10 ℃時(shí)不宜進(jìn)行工地焊接。刮風(fēng)、下雨天氣焊接時(shí)，應(yīng)采取防風(fēng)、防雨措施。中雨、大雨和風(fēng)力大于4 級時(shí)不應(yīng)進(jìn)行焊接作業(yè)。氣溫低于10 ℃時(shí)，焊前應(yīng)用火焰預(yù)熱軌端500 mm 長度范圍，預(yù)熱溫度應(yīng)均勻。鋼軌表面預(yù)熱升溫為35 ～50 ℃，焊后應(yīng)采取保溫措施。鋼軌進(jìn)入焊機(jī)后，在對頭過程中，應(yīng)注意必須以工作面為基準(zhǔn)，軌頭工作面錯(cuò)位偏差不應(yīng)大于0．2 mm，軌底邊緣錯(cuò)邊偏差不應(yīng)大于1 mm。焊機(jī)電極表面應(yīng)平整、光潔、無油、水、鐵渣等污染物，不應(yīng)將焊渣不應(yīng)劃傷母材。承受拉力的焊縫，保壓軌溫應(yīng)降至400 ℃以下，左右股單元軌節(jié)接頭相錯(cuò)量不宜超過100 mm。焊縫區(qū)域冷卻到400 ℃以下時(shí)，焊軌作業(yè)車方可通過鋼軌焊頭。放行列車時(shí)，焊縫溫度應(yīng)低于300 ℃。每焊接一個(gè)接頭，焊接作業(yè)人員應(yīng)清掃焊機(jī)、檢查接頭表面質(zhì)量、推凸余量、接頭錯(cuò)邊量、有無電極灼傷、焊接記錄曲線、完成接頭標(biāo)識、填寫焊接記錄。接頭標(biāo)識應(yīng)與鋼軌標(biāo)記、焊接記錄或報(bào)表對應(yīng)。標(biāo)識應(yīng)在焊接接頭前方3 ～5 m 處的軌腰部位，標(biāo)識符號應(yīng)清晰端正。接頭表面應(yīng)無裂紋，推凸過程中沒有損傷鋼軌母材，推凸余量:軌頭應(yīng)不大于1 mm、軌腰應(yīng)不大于2 mm、軌底應(yīng)不大于1 mm。

3．4 錯(cuò)邊量檢查

在未經(jīng)打磨處理的情況下檢查接頭錯(cuò)邊量:接頭頂面錯(cuò)邊量不大于0．5 mm，軌頭側(cè)面工作邊錯(cuò)邊量不大于0．5 mm，軌腳邊緣水平方向錯(cuò)邊量不大于2 mm。接頭錯(cuò)邊量超標(biāo)的接頭不應(yīng)使用打磨方法糾正，應(yīng)切掉重新焊接。

3．5 粗磨

焊頭粗磨作業(yè)之前應(yīng)先測量推瘤余量。根據(jù)推瘤余量對接頭區(qū)域軌非工作面、軌顎、軌底角上表面進(jìn)行打磨。由于鋼軌外形尺寸偏差造成的焊接接頭不平順，可用圓順打磨方法進(jìn)行修整。焊頭打磨應(yīng)在焊縫溫度低于200 ℃時(shí)進(jìn)行，打磨過程中應(yīng)保持軌頭的外形輪廓，軌底上角、下角應(yīng)打磨圓順。粗磨作業(yè)完成，要求接頭軌底面、非工作面的打磨余量為0 ～+0．5 mm。軌底應(yīng)進(jìn)行打磨，軌底角上表面焊縫兩側(cè)各150 mm 范圍內(nèi)及距兩側(cè)軌底角邊緣各35 mm 范圍內(nèi)應(yīng)進(jìn)行打磨平整，不得打虧。打磨時(shí)進(jìn)給量適當(dāng)，不得將表面打虧，不得出現(xiàn)發(fā)黑和發(fā)藍(lán)現(xiàn)象。不得橫向打磨，打磨時(shí)砂輪片不得跳動(dòng)，打磨表面須光整、平順。

3．6 精磨

應(yīng)使用精磨機(jī)或仿型打磨機(jī)對焊接接頭的軌頂面及軌頭側(cè)面工作邊進(jìn)行精磨。精磨前焊接接頭應(yīng)經(jīng)過矯直，推凸合格，接頭錯(cuò)邊量不超標(biāo)。精磨時(shí)焊縫溫度應(yīng)低于50 ℃。精磨后應(yīng)保持軌頭輪廓形狀，不應(yīng)使焊接接頭或鋼軌產(chǎn)生機(jī)械損傷或熱損傷。精磨長度不應(yīng)超過焊縫中心線兩側(cè)各450 mm 限度。精磨后接頭平直度應(yīng)滿足;以焊縫為中心1 m 范圍內(nèi)，鋼軌頂面平直度。

3．7 焊頭正火

正火時(shí)，正火溫度的測量使用光電測溫儀或紅外測溫儀。在鋼軌下方支墊枕木保證加熱器正常工作。(鎖定焊接不需要)。將火焰加熱器、流量控制箱、乙炔過濾器、乙炔瓶、氧氣瓶和冷卻水泵用膠管連接。檢查氧氣、乙炔各連接處有無泄漏，是否滿足生產(chǎn)需要。將正火機(jī)架放置在鋼軌上，將火焰加熱器放置在正火機(jī)架的圓柱形導(dǎo)杠上。調(diào)整加熱器與鋼軌表面間隙，使得上下左右間隙均勻，對稱之后固定在鋼軌上。啟動(dòng)冷卻水泵，確認(rèn)冷卻水正常循環(huán)。調(diào)節(jié)加熱器的位置，使焊接接頭處于加熱器擺動(dòng)中心，擺動(dòng)幅度不小于75 mm。調(diào)節(jié)乙炔瓶輸出壓力為0．12 MPa，調(diào)節(jié)氧氣瓶輸出壓力為0．6 MPa，通過控制箱快速開關(guān)閥調(diào)節(jié)乙炔流量為4．2 m3/h，氧氣流量為3．7 m3/h。確認(rèn)冷卻水循環(huán)后將氧氣流量下調(diào)并爆鳴點(diǎn)火，點(diǎn)火之后氧氣流量恢復(fù)規(guī)定格數(shù)，搖火擺動(dòng)頻率控制在60 次/s 左右。加熱時(shí)觀察加熱溫度并用測溫儀檢測，達(dá)到正火溫度應(yīng)同時(shí)關(guān)閉控制箱快速開關(guān)閥，但乙炔比氧氣先關(guān)數(shù)秒。將加熱器和正火架取下，關(guān)閉冷卻水泵。解除各氣體連接管路，放出水管內(nèi)的冷卻水，將各管路整理放置至指定位置。

3．8 接頭檢驗(yàn)

接頭檢驗(yàn)包括探傷檢查和焊接區(qū)域外觀檢查兩方面。接頭外觀檢查質(zhì)量要求:接頭區(qū)域應(yīng)縱向打磨平順，不得有低接頭;接頭區(qū)域1 m 范圍內(nèi)工作面、軌頂面的平直度為0 ～+0．3 mm/m，鋼軌內(nèi)側(cè)工作邊的平直度為-0．3 ～+0．3 mm/m(時(shí)速小于200 km/h)，軌頭及軌底角上表面1 m 范圍應(yīng)平順。焊縫兩側(cè)100 mm 范圍內(nèi)不得有明顯壓痕、碰痕、劃傷等缺陷，焊接接頭表面不得有電擊傷。

3．9 缺陷接頭的處理

如果發(fā)現(xiàn)焊接接頭存在表面燒傷、嚴(yán)重錯(cuò)位、推瘤推虧、裂紋等缺陷，判為不合格焊接接頭，并作出記錄，焊接失敗之后，經(jīng)過處理可以重焊，但是必須保證焊接接頭冷卻至常溫，方可再次焊接，重焊接次數(shù)不得超過2 次。如果需要切除焊接接頭，應(yīng)將該焊縫居中，兩邊各鋸切50 mm 以上，并對鋼軌端部重新進(jìn)行處理，確保端面垂直度符合工藝要求。

4 質(zhì)量保證措施

焊接缺陷有焊接表面缺陷和接頭內(nèi)部缺陷兩種，接頭表面缺陷是指在焊接接頭外形精整后，在焊接接頭及其附近鋼軌表面存在凸凹不平，局部虧損或凹坑，表面裂紋、表面劃傷、電極灼傷、電極原始傷損等等。防止表面缺陷措施有在粗磨和精磨的過程嚴(yán)格按照作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行打磨，打磨順序和方法得當(dāng)。

表面裂紋是嚴(yán)重的焊接缺陷，鎖定焊接長出現(xiàn)表面能裂紋，控制表面裂紋要從焊接時(shí)控制，保證鋼軌焊接時(shí)處于自由狀態(tài)。電極灼傷發(fā)生在鋼軌和點(diǎn)擊接觸的部位，在焊接前除銹和打磨要干凈，表面有銹斑和油污是產(chǎn)生電極灼傷的主要原因。

焊接接頭內(nèi)部缺陷主要有灰斑、未焊合和過燒，控制內(nèi)部缺陷方法有:①降低鋼軌中硅錳元素偏析的程度;②焊機(jī)反饋信息應(yīng)具有靈活快速反應(yīng)的能力。以保證閃光穩(wěn)定;③通過工藝手段，保證閃光后期鋼軌端面形成均勻厚度的液態(tài)金屬層，頂鍛充分且變形集中于接口處，可采用大能率短時(shí)間加熱、自由頂鍛的工藝參數(shù);④焊接過程出現(xiàn)打滑是產(chǎn)生灰斑主要原因，可以通過調(diào)整電極避免打滑的出現(xiàn)。

5 結(jié)語

中鐵六局鋪架分公司承接包西線焊軌任務(wù)，在兩個(gè)半月的時(shí)間內(nèi)，焊接接頭216 個(gè)，其中鎖定焊接110 個(gè)，單元焊接106 個(gè)，質(zhì)量經(jīng)檢驗(yàn)達(dá)到了國家鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，而且焊接速度走在了國內(nèi)焊接行業(yè)的前列。確保了包西線的順利竣工。