CN105507097B - 一种钢轨病害接头原位焊施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢轨病害接头原位焊施工工艺处理病害接头主要有施工准备、低温锯开接头、松开钢轨扣件、钢轨伸长达到要求、钢轨拨弯、接头对正、焊后接头热处理和最后的钢轨锁定工作。适用于新建线路及既有线钢轨病害接头处理。可以减少处理时间，为紧张的钢轨后期焊接施工节约时间，节约运输、焊轨施工的人员，减少钢轨和焊接接头的材料消耗。钢轨接头数量不会增加，避免了因接头增加而随之增加的病害接头风险，不增加后期运营维护的工作量；节约了原材料钢轨，处理病害接头更加经济高效。

Description

一种钢轨病害接头原位焊施工工艺

技术领域

本发明属于焊接工艺技术领域，更具体地，涉及一种钢轨病害接头原位焊施工工艺。

背景技术

随着我国铁路建设的快速发展，尤其是国内数条客运专线通过先进的钢轨焊接工艺实现轨道无缝化后，通过提高线路的平顺性和整体强度，极大地改善了列车的行车条件，确保列车在高速运行的状态下保有良好的舒适度。新建铁路通过长轨运输车将一定长度的长钢轨运送至现场并同时进行长轨铺设，通过将长钢轨焊接为相当长度的长轨条，形成跨区间无缝线路。目前现场钢轨焊接方式主要有移动闪光焊、铝热焊及气压焊三种方式，由于移动闪光焊具有自动化程度高、焊接质量稳定等优点，成为被普遍采用的焊接工艺。

目前，现场钢轨焊接施工虽然已经普遍使用较为先进的移动闪光焊工艺，但因设备、环境和人为等方面都存在不可控因素，而会不可避免的出现少量病害接头。如不及时处理，将严重影响工程的验交和后期的运营维护。传统施工采用将病害接头全部切除进而“插入短轨”的方法对病害接头进行处理。本文就如何处理病害接头提出了原位焊施工方法，通过对原位焊施工方法的探究，以期实现钢轨病害接头处理的经济性及高效性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，就是提供一种钢轨病害接头原位焊施工工艺以解决单一检测方法难以准确反映变压器的结构性故障的问题，提高变压器结构性故障诊断的可靠性。

本发明采用的技术方案是：一种钢轨病害接头原位焊施工工艺，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一：查询原钢轨焊接和放散时的轨温、闪光焊机的实际钢轨烧损量，计算钢轨伸长量，检查焊机机况，安排松卸扣件、钢轨拨弯、钢轨焊前处理和焊后处理人员；

步骤二：对轨温进行周期调查，当轨温低于应力放散温度时，垂直锯除钢轨病害接头，锯轨后将一端钢轨迅速拨开错位；

步骤三：检查闪光焊机机况，彻底清除焊机夹钳范围内钢轨上的铁锈、油污和钢轨病害接头的凸出焊带；

步骤四：结合原放散轨温和焊机钢轨烧损量，计算轨温上升和钢轨伸长的关系，确定需要松卸扣件的钢轨长度，松卸扣件并支垫滚筒；

步骤五：观测钢轨温度上升变化和伸长量变化，当轨温到达原放散温度并呈上升趋势时，在适当位置使用撞轨器向断轨方向撞击钢轨，保证钢轨应力均匀；

步骤六：当钢轨伸长量达到要求时，取掉撞轨器，迅速在距钢轨接头30米外对钢轨向外拨弯；

步骤七：严格控制钢轨接头的相错量，对轨头、工作边和轨底进行对正，对钢轨接头进行焊接；当进入加速焊和顶锻过程时，人工配合拨直钢轨落入承轨槽；

步骤八：焊接结束后，查看焊接数据和曲线，初步判断此焊接过程是否正常，目测钢轨接头外观；检查钢轨落槽情况；一切正常后取掉滚筒，留接头前后各10个扣件不锁定，其余扣件锁定达到放散要求；

步骤九：焊后热处理，待钢轨接头温度降至规定温度后实施轨底打磨、正火及精磨工作。

在步骤二之前使用废钢轨进行锯轨试验。

所述步骤四中，松卸扣件时使用至少四台内燃扳手平均分布于待松扣件钢轨上实施松卸工作；支垫滚筒的安放符合放散要求，保证钢轨轨底不触碰承轨台。

所述步骤九中，观测轨温变化，如果正火前轨温超过放散轨温15℃，不得正火。

本发明的优点在于：

1、原位焊法首先可以减少处理时间，为紧张的钢轨后期焊接施工节约时间。

2、节约运输、焊轨施工的人员。

3、减少钢轨和焊接接头的材料消耗。

适用范围

适用于新建线路及既有线钢轨病害接头处理。需要提前对病害接头前方的相邻单元轨节应力放散锁定温度进行调查，处理时应根据作业轨温准确控制钢轨伸长量，处理结束后应保证病害接头前方相邻单元轨节钢轨锁定轨温的相关要求，即相邻单元轨节锁定轨温不超过5℃，同一单元轨节内左右股轨温不超过3℃。

附图说明

图1为本发明钢轨病害接头原位焊施工工艺的施工流程图；

图2为低温时锯除病害接头的示意图；

图3为切除病害接头后从承轨槽拔出钢轨的一端时的示意图；

图4为钢轨拨弯示意图；

图5为钢轨接头焊接示意图；

图6为锁定钢轨路线示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下对本发明的具体实施方法进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种钢轨病害接头原位焊施工工艺，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一：查询原钢轨焊接和放散时的轨温、闪光焊机的实际钢轨烧损量，计算钢轨伸长量，检查焊机机况，安排松卸扣件、钢轨拨弯、钢轨焊前处理和焊后处理人员；

步骤二：对轨温进行周期调查，当轨温低于应力放散温度时，垂直锯除钢轨病害接头，锯轨后将一端钢轨迅速拨开错位；

步骤三：检查闪光焊机机况，彻底清除焊机夹钳范围内钢轨上的铁锈、油污和钢轨病害接头的凸出焊带；

步骤四：结合原放散轨温和焊机钢轨烧损量，计算轨温上升和钢轨伸长的关系，确定需要松卸扣件的钢轨长度，松卸扣件并支垫滚筒；

步骤五：观测钢轨温度上升变化和伸长量变化，当轨温到达原放散温度并呈上升趋势时，在适当位置使用撞轨器向断轨方向撞击钢轨，保证钢轨应力均匀；

步骤六：当钢轨伸长量达到要求时，取掉撞轨器，迅速在距钢轨接头30米外对钢轨向外拨弯；

步骤七：严格控制钢轨接头的相错量，对轨头、工作边和轨底进行对正，对钢轨接头进行焊接；当进入加速焊和顶锻过程时，人工配合拨直钢轨落入承轨槽；

步骤八：焊接结束后，查看焊接数据和曲线，初步判断此焊接过程是否正常，目测钢轨接头外观；检查钢轨落槽情况；一切正常后取掉滚筒，留接头前后各10个扣件不锁定，其余扣件锁定达到放散要求；

步骤九：焊后热处理，待钢轨接头温度降至规定温度后实施轨底打磨、正火及精磨工作。

在步骤二之前使用废钢轨进行锯轨试验。

所述步骤四中，松卸扣件时使用至少四台内燃扳手平均分布于待松扣件钢轨上实施松卸工作；支垫滚筒的安放符合放散要求，保证钢轨轨底不触碰承轨台。

所述步骤九中，观测轨温变化，如果正火前轨温超过放散轨温15℃，不得正火。

客运专线铁路轨道工程采用一次铺设跨区间无缝线路技术，主要施工流程：

(1)在焊轨厂内，采用固定闪光焊将100m定尺钢轨焊成500m长钢轨。

(2)长钢轨铺设机组铺设500m长钢轨。

(3)在施工现场，采用移动闪光焊将500m长钢轨焊成长度为1000～2000m的单元轨节。

(4)在道床稳定、轨温适合的情况下，松除钢轨扣件，撞轨器撞击钢轨，放散钢轨内部温度应力，选择合适的锁定轨温，上紧扣件锁定钢轨。

(5)采用移动闪光焊焊连锁定接头而成为跨区间无缝线路。

目前，现场钢轨焊接施工虽然已经普遍使用较为先进的移动闪光焊工艺，但因设备、环境和人为等方面都存在不可控因素，而会不可避免的出现少量病害接头。如不及时处理，将严重影响工程的验交和后期的运营维护。传统施工采用将病害接头全部切除进而“插入短轨”的方法对病害接头进行处理。本文就如何处理病害接头提出了原位焊施工方法，通过对原位焊施工方法的探究，以期实现钢轨病害接头处理的经济性及高效性。

采用“插入短轨法”施工方案

采用“插入短轨法”，首先要运输符合线路规定长度(客专一般要求在25米以上)的短轨到病害接头处，锯下包含病害接头在内的钢轨，插入短轨焊接。具体施工流程为：1.运送短轨到位；2.锯下含病害接头的钢轨；3.松开扣件将短轨放入承轨槽；4.对轨焊接第一个接头；5.钢轨拔弯；6.对轨焊接第二个接头；7.接头焊接后处理恢复线路；8.检查，结束。

“插入短轨法”把原有的一个接头变成两个接头，同时为保证钢轨接头的相错量需要将相邻股别的非病害接头锯掉插入相同长度的钢轨，导致原来的两个接头变为了四个接头。

首先“插入短轨法”造成线路的接头数量增多，一方面无形中提高了出现病害接头的风险，另一方面降低了线路的平顺度，同时也为后期的运营维护增加了工作量；其次在施工中，所需短钢轨不仅会增加钢轨的损耗，同时由于增加了短轨运输等多道工序，无疑会造成成本增加。

采用“原位焊”施工方案

钢轨病害接头的原位焊是利用钢轨容易产生弹性变形的特性，将病害接头原位锯开，根据作业轨温及病害接头前方单元轨节锁定轨温，通过采用人工拉轨或者钢轨自由伸长等方式，将病害接头前方钢轨产生的伸长量作为“原位焊”焊接时的消耗量进行焊接。

优点：钢轨接头数量不会增加，避免了因接头增加而随之增加的病害接头风险，不增加后期运营维护的工作量；节约了原材料钢轨，处理病害接头更加经济高效。

两种病害接头处理方法的主要数据对比如表1(按左右股须同时插入相同长度短轨计算)：

表1---两种施工方法主要数据对比表

序号	项目	插入短轨法	原位焊法	备注
					1	处理时间(天)	1.5	0.4
2	运输短轨人数(个)	5	0
					3	松紧扣件人数(个)	6	6
4	拨弯次数	2	1
					5	焊接头数	4	1
6	消耗钢轨长度(m)	50	0

工法特点

通过两种工法比较数据可以看出：

1、原位焊法首先可以减少处理时间，为紧张的钢轨后期焊接施工节约时间。

2、节约运输、焊轨施工的人员。

3、减少钢轨和焊接接头的材料消耗。

适用范围

适用于新建线路及既有线钢轨病害接头处理。需要提前对病害接头前方的相邻单元轨节应力放散锁定温度进行调查，处理时应根据作业轨温准确控制钢轨伸长量，处理结束后应保证病害接头前方相邻单元轨节钢轨锁定轨温的相关要求，即相邻单元轨节锁定轨温不超过5℃，同一单元轨节内左右股轨温不超过3℃。

关键技术

1、保证钢轨焊机的设备和工艺状况，保证一次焊接成功。

2、严格计算放散温度的变化对钢轨伸长量的影响。

3、严格控制拨弯处钢轨的回拨时间和速度，配合焊机按照常态焊接。

4、严格控制钢轨锁定温度，一旦到达温度须配置足够的扳手对钢轨迅速锁定。

工法原理

钢轨接头闪光焊病害的主要原因是环境、除锈、打磨和设备异常造成的加热不足、过烧和打磨过量，通过对接头锯开后重新焊接达到排除病害的目的。因钢轨接头的闪光焊方法需要消耗25mm左右的钢轨，就不得不考虑在焊接前提前给钢轨预留消耗量。而长钢轨无缝线路都需要进行应力放散，充分利用钢轨弹性形变产生的伸长量，为闪光焊提供预留消耗量。

施工流程

“原位焊”处理病害接头主要有施工准备、低温锯开接头、松开钢轨扣件、钢轨伸长达到要求、钢轨拨弯、接头对正、焊后接头热处理和最后的钢轨锁定工作。

施工方法与技术要点

步骤一：施工准备

(1)查询原钢轨焊接和放散时的轨温；

(2)查询闪光焊机的实际钢轨烧损量；

(3)根据原放散轨温结合焊机钢轨烧损量，同时考虑病害接头前方单元轨节长度，控制钢轨伸长量。

(4)检查焊机机况，保证一次焊接成功；

(5)合理安排松卸扣件、钢轨拨弯、钢轨焊前处理和焊后处理人员。

步骤二、准确掌握原放散轨温，准备工作必须在轨温低于原放散轨温时进行，保证锯轨时不会发生夹锯现象，松卸扣件时不出现钢轨侧滑等问题。锯轨机锯轨前最好先用废钢轨进行一次锯轨试验，保证钢轨锯口的垂直度，避免额外的打磨造成轨缝变大。锯轨后将一端钢轨迅速拨开错位，防止突然升温导致钢轨顶死。如图2、3：

步骤三、严格检查闪光焊机机况，调取此次焊轨前的20个接头各项数据和曲线、探伤记录，在确认这20个接头焊机过程中机械、电气、液压等各项设备指标正常，探伤合格率较高的情况下才可组织上线进行“原位焊”法施工。钢轨焊接前的除锈工作要严格控制，彻底清除焊机夹钳范围内的铁锈、油污和原钢轨焊接接头的凸出焊带。

步骤四、结合原放散轨温和焊机钢轨烧损量，严格按照公式计算轨温上升和钢轨伸长的关系，确定需要松卸扣件的钢轨长度。确定松卸扣件的准确长度以后，至少4台内燃扳手平均分布于待松扣件钢轨上实施松卸工作，并及时支垫滚筒，支垫滚筒的间距按照放散要求支垫，以保证钢轨轨底不触碰承轨台为原则。

步骤五、松卸扣件和支垫滚筒后，技术人员随时观测轨温变化和钢轨伸长变化。在轨温到达原放散温度并呈上升趋势时，在适当位置使用撞轨器向断轨方向撞击钢轨，保证钢轨应力均匀。

步骤六、当钢轨伸长量达到要求时，取掉撞轨器，迅速组织人员在距钢轨接头50米处对钢轨向外拨弯。拨弯时取掉需要弯曲钢轨下部的螺杆，其他位置螺杆不得取掉，以保证除拨弯处钢轨的平直，便于钢轨接头的对正。如图4、5所示：

步骤七、焊机操作人员组织进行焊接，严格控制钢轨接头的相错量，分别对轨头、工作边和轨底进行对正。严密掌控焊接时间，在进入加速焊和顶锻过程时通过已商定好的手势或对讲机与拨弯处的施工人员进行沟通，并通知拨弯人员进入缓慢拨直工作，当焊接进入到顶锻程序时，通知拨弯人员迅速拨直钢轨落入承轨槽。

步骤八、焊接结束后，查看焊接数据和曲线，初步判断此焊接过程是否正常，目测钢轨接头外观；检查钢轨落槽情况。一切正常后取掉滚筒，留接头前后各10个扣件不锁定，其余扣件锁定达到放散要求。如图6：

步骤九、焊后热处理，待钢轨接头温度降至规定温度后实施轨底打磨、正火及精磨工作，需要注意观测轨温变化，如果正火前轨温超过放散轨温15℃，不得正火，避免涨轨造成钢轨跑偏。

主要设备及机具

施工主要设备和机具如表2

表2-施工主要机具

序号	名称	型号	单位	数量	备注
						1	钢轨闪光焊机	LR120	台	1
2	内燃扳手	YLB700-1	台	4
						3	直向打磨机	125B	台	3
4	角磨机	CD-125B	台	1
						5	轨温表	SGW-2	块	2
6	撞轨器	ZGQ	套	1
						7	撬棍		根	5
8	正火	JRQ-60	套	1
						9	精磨机	FMG-2.2	套	1
10	测温仪	GD-30	台	1
						11	钢板尺		把	1

12	塞尺		把	1
						13	卷尺		个	1
14	起道机	SCQ-200	台	3
						15	平板车		辆	3
16	方木		块	5

质量控制

工法施工过程按照铁标通用技术和闪光焊《TB/T 1632-2014》标准控制。

1、钢轨除锈、端面处理要求光洁，不得含水、油污。接头对正相错量符合要求。

2、松紧扣件，扣压力严格按照规范施工。

3、使用撞轨器撞击钢轨、钢轨拨弯时严禁磕碰钢轨造成钢轨损伤。

4、钢轨拨弯时严禁拨小弯，造成钢轨弯曲不能恢复。

5、焊后热处理、打磨、探伤严格执行相关标准。

安全措施

施工涉及钢轨拨弯，起道机、撬棍的使用，焊后热处理涉及氧气乙炔的使用。必须严格执行一下安全保障措施：

1、对上岗人员进行岗前培训，禁止无证上岗，无证操作。

2、现场设置专职安全员，严格要求现场工人严格按照安全规程进行操作。

3、项目部设置设备检查组。对闪光焊机、内燃扳手进行使用前的安全检查，及时排除安全隐患。

4、及时发放“安全三宝”，对失效或已损坏的安全防护用品要求立即更换。

5、施工车辆必须严格按照限速标示及车长信号驾驶。

6、施工现场安全警示标志必须悬挂在最醒目位置。在易燃易爆物品堆放处，必须按照要求摆放防火防爆器具。

效益分析

1、成本控制。自我公司最早使用此工法以来，已节约成本40余万元。

2、施工质量。用“原位焊”法施工的病害接头处理工作经过探伤检测未发现伤损。

3、提高了施工进度。利用“原位焊”法处理病害接头，不仅节省了运送短轨的作业时间，同时也减少了以往“插入法”接头变多的施工时间。

工程实例

自2011年，推广实施“原位焊”法处理钢轨病害接头以来，分别在哈大、石武、合福等客专项目施工，在中南部通道等有砟铁路施工。所施工项目都存在工期紧张、干扰严重、有效作业时间短的特点，使用“原位焊”法施工有效的缓解了以上施工问题。从检查结果可以看出，在提高工程进度的情况下，施工质量又得到了很好的控制。对钢轨病害接头处理的发展具有很强的推动作用。

以上所述仅为本发明的具体实施方案的详细描述，并不以此限制本发明，凡在本发明的设计思路上所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种钢轨病害接头原位焊施工工艺，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一：查询原钢轨焊接和放散时的轨温、闪光焊机的实际钢轨烧损量，计算钢轨伸长量，检查焊机机况，安排松卸扣件、钢轨拨弯、钢轨焊前处理和焊后处理人员；

步骤二：对轨温进行周期调查，当轨温低于应力放散轨温时，垂直锯除钢轨病害接头，锯轨后将一端钢轨迅速拨开错位；

步骤三：检查闪光焊机机况，彻底清除焊机夹钳范围内钢轨上的铁锈、油污和钢轨病害接头的凸出焊带；

步骤四：结合原放散轨温和焊机钢轨烧损量，计算轨温上升和钢轨伸长的关系，确定需要松卸扣件的钢轨长度，松卸扣件并支垫滚筒；

步骤五：观测钢轨温度上升变化和伸长量变化，当轨温到达原放散温度并呈上升趋势时，在适当位置使用撞轨器向断轨方向撞击钢轨，保证钢轨应力均匀；

步骤六：当钢轨伸长量达到要求时，取掉撞轨器，迅速在距钢轨接头30米外对钢轨向外拨弯；

步骤七：严格控制钢轨接头的相错量，对轨头、工作边和轨底进行对正，对钢轨接头进行焊接；当进入加速焊和顶锻过程时，人工配合拨直钢轨落入承轨槽；

步骤八：焊接结束后，查看焊接数据和曲线，初步判断此焊接过程是否正常，目测钢轨接头外观；检查钢轨落槽情况；一切正常后取掉滚筒，留接头前后各10个扣件不锁定，其余扣件锁定达到放散要求；

步骤九：焊后热处理，待钢轨接头温度降至规定温度后实施轨底打磨、正火及精磨工作。

2.根据权利要求1所述的一种钢轨病害接头原位焊施工工艺，其特征在于： 在步骤二之前使用废钢轨进行锯轨试验。

3.根据权利要求1所述的一种钢轨病害接头原位焊施工工艺，其特征在于：所述步骤四中，松卸扣件时使用至少四台内燃扳手平均分布于待松扣件钢轨上实施松卸工作；支垫滚筒的安放符合放散要求，保证钢轨轨底不触碰承轨台。

4.根据权利要求1所述的一种钢轨病害接头原位焊施工工艺，其特征在于：所述步骤九中，观测轨温变化，如果正火前轨温超过放散轨温15℃，不得正火。