CN104695294A - 一种线上钢轨焊接接头平直度调整方法 - Google Patents

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高文会
田甜
倪峥嵘
胡玉堂
代韬
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China Academy of Railway Sciences Corp Ltd CARS
Metals and Chemistry Research Institute of CARS
Beijing CARS Advanced Material Technology Co Ltd
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China Academy of Railway Sciences Corp Ltd CARS
Metals and Chemistry Research Institute of CARS
Beijing CARS Advanced Material Technology Co Ltd
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    • E01B31/00—Working rails, sleepers, baseplates, or the like, in or on the line; Machines, tools, or auxiliary devices specially designed therefor
    • E01B31/02—Working rail or other metal track components on the spot
    • E01B31/18—Reconditioning or repairing worn or damaged parts on the spot, e.g. applying inlays, building-up rails by welding; Heating or cooling of parts on the spot, e.g. for reducing joint gaps, for hardening rails

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Abstract

本发明公开了一种线上钢轨焊接接头平直度调整方法，所述方法采用加热器为加热源，对钢轨的接头处底面进行往复加热。进一步地，该调整方法包括以下步骤：将接头两侧的钢轨扣件取下；将焊缝附近的钢轨垫起，并将所述加热器放置到接头的正下方；点燃加热器，并使加热器以接头处为中心向两侧做往复运动，以对钢轨接头的底面进行往复加热；达到预定温度后，停止加热；和钢轨自然冷却。通过本发明的技术方案，可以实现钢轨接头的平直度符合标准要求，不需要切掉接头和插入钢轨；不改变钢轨顶面的硬度；并且不需要施加外力，使得钢轨修复工作简单易行，节约的不必要的工序和人力物力。

Description

一种线上钢轨焊接接头平直度调整方法
技术领域
本发明涉及钢轨修复领域，特别是一种线上钢轨焊接接头平直度调整方法。
背景技术
钢轨焊接接头的平直度对高速铁路列车运行的平稳性和安全性有较大影响。
钢轨焊接接头顶面平直度的合格标准是：以接头为中心，测量1米长度范围内的钢轨顶面平直度，应在0～+0.2mm之间，即：接头应是平直的，或者允许接头有微小的上拱，但上拱不允许超过0.2mm，但不允许接头呈现下凹状态。
在铁道线路上焊接钢轨，焊接作业后，要求测量钢轨以焊缝为中心1米长度范围内的平直度：钢轨顶面平直度的要求是，上拱量应不大于0.2mm，不允许存在低接头(即：接头处不允许下凹)；钢轨轨头侧面工作边的平直度要求是，允许有0.3mm的弯曲，但只允许向远离道心的方向弯曲，最大弯曲量是0.3mm，不允许向道心方向凸出(出自铁道行业标准《钢轨焊接第1部分：通用技术条件》(TB/T1632.1-2005))。
轨道精调作业完成后，测量接头的平直度：如果符合上述要求，就认为接头是合格的；如果接头上拱量大，一般采用磨削的方式将高 接头磨平；如果接头不呈上拱状态，而是呈现下凹状态，这时就只能将接头切掉，一般在距离接头两侧各10米左右的位置将钢轨锯断，然后再插焊一根不短于20米的钢轨。
这种通过插焊钢轨来解决接头下凹问题的方法，增加了接头数量，对于无缝线路是不利的。并且在钢轨修复时，工作人员需要进行一些列的复杂工序，影响钢轨修复的时间。
发明内容
一种线上钢轨焊接接头平直度调整方法，所述方法采用加热器为加热源，对钢轨的钢轨接头处底面进行往复加热。
进一步地，所述调整方法包括以下步骤：
将接头两侧的钢轨扣件取下；
将焊缝附近的钢轨垫起，并将所述加热器放置到接头的正下方；
点燃加热器，并使加热器以接头处为中心向两侧做往复运动，以对钢轨接头的底面进行往复加热；
达到预定温度后，停止加热；和
钢轨自然冷却。
所述加热器的往复运动速度是50毫米/秒，以钢轨接头为中心的最大摆幅为200毫米。
优选地，所述加热器为轨脚加热器，所述轨脚加热器具有双排火孔，每排12个火孔，火孔间距为40毫米，所述火孔的孔径为0.8～1.2mm。
优选地，所述加热器所用的燃料气体为乙炔，助燃气体为氧气。
优选地，所述加热器的乙炔流量为59～61标准升/分，氧气流量为60～63标准升/分。
优选地，所述加热器的火孔距离钢轨底面24～25毫米。
优选地，所述钢轨的材质是U71Mn或U75V，所述钢轨接头为闪光焊接头。
根据本发明的钢轨焊接接头平直度调整方法通过采用加热器对钢轨接头处底面往复加热，可以使接头微量上拱，解决接头下凹问题，使得钢轨接头符合标准要求。这种方法无需将接头锯切掉且无需插焊钢轨，从而不会增加接头数量且减少钢轨修复工序和时间。
附图说明
图1为根据本发明实施例的线上钢轨焊接接头平直度调整方法的示意图。
图2为加热器摆幅40毫米，加热时间272秒的试验数据。
图3为加热器摆幅60毫米，加热时间348秒的试验数据。
图4为加热器摆幅120毫米，加热时间332秒的试验数据。
图5为加热器摆幅160毫米，加热时间共416秒的试验数据。
图6为加热器摆幅为200毫米，加热时间523秒的试验数据。
图7为加热器摆幅为200毫米，加热时间476秒的试验数据。
图8为轨道底部多次加热对钢轨顶面平直度的影响的试验数据。
图9为加热过程中记录的轨道表面加热温度的试验数据。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明提供的一种线上钢轨焊接接头平直度调整方法进行详细描述。
如图1所示，根据本发明的一种线上钢轨焊接接头平直度调整方法，所述方法采用加热器2为加热源，对钢轨1的钢轨接头11处底面进行往复加热。例如，钢轨的材质可以是U71Mn或U75V，适用的 焊接接头是闪光焊接头，没有填充金属。
根据本发明的钢轨接头平直度调整方法进一步包括以下步骤：将接头两侧的钢轨扣件取下，例如将接头两侧各约3米的扣件取下；将接头焊缝附件的钢轨垫起，并将加热器2放置到接头11的正下方；点燃加热器2，并使加热器以接头处为中心向两侧做往复运动，以对钢轨接头的底面进行往复加热；当将钢轨加热到预定温度后(优选地，加热到800～900℃)，停止加热器的加热；和钢轨自然冷却。当钢轨自然冷却到常温后，接头就会呈现微量的上拱，从而使钢轨接头符合标准要求。
根据一个实施例，加热器2可以为轨脚加热器。轨脚加热器的火孔为双排火孔，每排12个火孔，火孔间距40毫米，孔径为0.8～1.2mm。
可选地，加热器所用的燃料气体为乙炔，助燃气体为氧气。加热器的乙炔流量为59～61标准升/分，氧气流量为60～63标准升/分。当乙炔流量取下限时，加热时间会达到上限；乙炔流量取上限时，加热时间接近下限。然而，加热器的燃料气体不限于在此所述的乙炔-氧气气体，而可以采用常用的任何可燃气体，例如，加热钢轨时，采用液化煤气或其它可燃气体。加热器内部结构由气路和水路组成，加热器采用循环水冷却。
通过监测钢轨上表面的温度，确定加热结束时间。钢轨1上表面加热的预定温度控制在850℃～870℃，此时钢轨1下表面的温度为920℃～950℃。加热器摆动时的往复运动速度是50毫米/秒，以钢轨接头为中心的最大摆幅(A和B之间的距离，其中A和B分别为加热器往复运动的两端终点)为200毫米(即，以钢轨接头11为中心两侧各100毫米)。
优选地，加热器2的火孔距离钢轨1底面的距离D为24～25毫米。
以下将参照表格通过多个具体示例来说明根据本发明的钢轨接头平直度调整方法。
表1为不同的摆动幅度对应的抬高量和加热时间。
钢轨焊接接头顶面的平直度抬高0.6毫米～1.2毫米。加热器的摆动幅度(钢轨轨底加热长度)对抬高量有显著影响，随着摆幅增加，加热时间也相应增加。
图2～图8为不同的摆动幅度对应的抬高量和加热时间试验数据。
图2示出，加热器摆幅40毫米，加热时间272秒。加热前接头为高接头，峰值为0.83毫米，加热后峰值为1.43毫米，抬高约0.6毫米。
图3示出，加热器摆幅60毫米，加热时间348秒。加热前接头为低接头，最低值为-1.69毫米，加热后为-1.03毫米。抬高量为0.66毫米。
图4示出，摆幅120毫米，加热时间332秒。加热前是低接头，最低值为-1.69mm，加热后为-0.89mm，抬高0.8mm。
图5示出，加热器摆幅160毫米，加热时间共416秒，加热前该接头为低接头，最低值为-1.2毫米，加热后最低值为-0.44毫米，抬高0.76毫米。
第2次加热：摆幅200毫米，加热时间506秒。加热后最低值为-0.1mm，最高值为+0.1mm，抬高量0.44毫米，两次加热累计抬高量为1.2毫米。
图6示出，加热器摆幅为200毫米，加热时间523秒。加热前接头为低接头，最低值为-0.58毫米，加热后为高接头，最高值为0.46毫米，抬高量为1.04毫米。
图7示出，加热器摆幅为200毫米，加热时间476秒。加热前接头为低接头，最低值为-0.82毫米，加热后为高接头，最高值为0.25毫米，抬高量为1.07毫米。
图8示出，轨道底部多次加热对钢轨顶面平直度的影响。
同一个钢轨焊接接头的轨底面进行多次加热，在摆幅不变的情况下，轨顶面平直度基本不再变化。
达到预设温度后，轨头侧面的温度低于385℃，轨腰中性轴处的温度为400℃，对轨底的加热不会对轨头的硬度产生影响。
图9示出，加热过程中记录的轨道表面加热温度。
钢轨底面200毫米长度范围内加热到800～900℃，自然冷却至常温后，钢轨接头会产生约1.0毫米～1.2毫米的上拱增量。当加热长度减小时，上拱增量也会相应减小。以此类推，通过设定加热区的长度范围，使钢轨焊接接头实现预期的上拱。
通过本发明的技术方案，对现有的钢轨进行调整，可以实现钢轨接头的平直度符合标准要求，不需要切掉接头和插入钢轨；不改变钢轨顶面的硬度；并且不需要施加外力，使得钢轨修复工作简单易行，节约不必要的工序和人力物力。
最后应说明的是，以上实施例仅用以描述本发明的技术方案而不是对本技术方法进行限制，本发明在应用上可以延伸为其他的修改、变化、应用和实施例，并且因此认为所有这样的修改、变化、应用、实施例都在本发明的精神和教导范围内。

Claims (8)

1.一种线上钢轨焊接接头平直度调整方法，所述方法采用加热器为加热源，对钢轨的接头处底面进行往复加热。
2.根据权利要求1所述的调整方法，包括以下步骤：
将接头两侧的钢轨扣件取下；
将焊缝附近的钢轨垫起，并将所述加热器放置到接头的正下方；
点燃加热器，并使加热器以接头处为中心向两侧做往复运动，以对钢轨接头的底面进行往复加热；
达到预定温度后，停止加热；和
钢轨自然冷却。
3.根据权利要求2所述的调整方法，其中，所述加热器的往复运动速度是50毫米/秒，以钢轨接头为中心的最大摆幅为200毫米。
4.根据权利要求1所述的调整方法，其中，所述加热器为轨脚加热器，所述轨脚加热器具有双排火孔，每排12个火孔，火孔间距为40毫米，所述火孔的孔径为0.8～1.2mm。
5.根据权利要求1或4所述的调整方法，其中，所述加热器所用的燃料气体为乙炔，助燃气体为氧气。
6.根据权利要求5所述的调整方法，其中，所述加热器的乙炔流量为59～61标准升/分，氧气流量为60～63标准升/分。
7.根据权利要求1或4所述的调整方法，其中，所述加热器的火孔距离钢轨底面24～25毫米。
8.根据权利要求1所述的调整方法，其中，所述钢轨的材质是U71Mn或U75V，所述钢轨接头为闪光焊接头。
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