CN111843181A - 异形钢轨铝热焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种异形钢轨铝热焊接方法，包括以下步骤：步骤一、将两个异形钢轨对轨，使得两个异形钢轨的工作边和轨顶平齐，再将两个异形钢轨固定；步骤二、在两个异形钢轨的拼接焊缝处安装异型砂型，使异型砂型中心与焊缝中心重合，异型砂型与钢轨的轨底、轨腰和轨冠密贴，并将砂型放置到工具模中居中安装至钢轨焊缝处，再密封并固定砂型；步骤三、对钢轨预热，预热完成后进行钢轨焊接；步骤四、使用超声波探伤仪检测焊缝断面：当自然波形声程小于人工波形的声程，则焊缝满足质量要求；否则进一步验证或者重新焊接；解决了现有钢轨铝热焊接施工中关于异型钢轨的焊接施工不便的问题。

Description

异形钢轨铝热焊接方法

技术领域

本发明属于钢轨焊接技术领域，具体涉及一种异形钢轨铝热焊接方法。

背景技术

在既有线路改造施工作业中，经常需要面对不同时期、不同型号钢轨的连接施工作业，其中将钢轨接头焊接是质量最为可靠的连接方式。但是因为实际施工中异型钢轨焊接数量少、焊接工器具缺等原因，所以开展异型钢轨焊接始终是异型钢轨连接的关键技术难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种异形钢轨铝热焊接方法，以解决现有钢轨铝热焊接施工中关于异型钢轨的焊接施工不便的问题。

本发明采用以下技术方案：异形钢轨铝热焊接方法，包括以下步骤：

步骤一、将两个异形钢轨对轨，使得两个异形钢轨的工作边和轨顶平齐，再将两个异形钢轨固定；若两种钢轨的高度差小于2.0cm，直接焊接；若两种钢轨的高度差小于2.0cm，使用过渡钢轨焊接；

步骤二、在两个异形钢轨的拼接焊缝处安装异型砂型，使异型砂型中心与焊缝中心重合，异型砂型与钢轨的轨底、轨腰和轨冠密贴，并将砂型放置到工具模中居中安装至钢轨焊缝处，再密封并固定砂型；

步骤三、对钢轨预热，预热完成后进行钢轨焊接；

步骤四、使用超声波探伤仪检测焊缝断面：当自然波形声程小于人工波形的声程，则焊缝满足质量要求；否则进一步验证或者重新焊接；

其中，自然波形为使用超声波探伤仪检测出焊缝断面的超声波曲线，人工波形为试块上人工缺陷的回波。

进一步的，步骤一中，对轨之前对轨端10～20cm范围内的钢轨进行打磨。

进一步的，步骤一中，对轨之前将焊缝两侧3～4根枕木的扣件拆除，并将焊缝下面的10cm左右道砟拔出。

进一步的，步骤三中预热前，检查氧气、丙烷的存量，安装预热器支架，调整预热枪高度保证预热枪头均匀和垂直。

进一步的，步骤三中，从钢轨预热完成到开始浇筑之间的时间间隔小于30s；将焊药匀速旋转倒入坩埚桶，形成倒锥形，盖好坩埚盖；引燃焊药，自动完成焊缝浇筑。

进一步的，步骤三中，在浇筑完成5min后拆模，浇筑完成后6.5min后推瘤。

进一步的，浇筑完成后17～20min之后，进行热打磨，热打磨的焊缝平直度要留有1mm以上的余量；浇筑完成后1h进行焊缝精打磨。

本发明的有益效果是：

1、本发明是根据现有钢轨铝热焊接施工技术，结合异型钢轨铝热焊接的特殊性和复杂性，重新梳理和调整铝热焊接工艺流程，做好关键环节的管控措施，便于施工现场推广，进而有效确保异型钢轨铝热焊接质量。

2、通过异型砂箱加工生产的关键质量环节管控，提高异型钢轨铝热焊接砂箱的可靠性和适用性，能够有效满足异型钢轨铝热焊接施工。

3、通过本异型钢轨探伤检测方法，能够保障以后类似异型钢轨焊接的施工质量，对于既有线路施工改造具有较好的实践意义。

附图说明

图1为本发明异形钢轨铝热焊接方法中涉及钢轨的截面示意图；

图2为本发明异形钢轨铝热焊接方法的实施例中48kg/m-40kg/m焊缝波形图；

图3为本发明异形钢轨铝热焊接方法的实施例中57kg/m-48kg/m焊缝波形图。

其中，1.工作边，2.轨顶，3.轨腰，4.轨底。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

一、本发明提供了一种异形钢轨的焊接方法，具体的焊接过程如下所述：

步骤一、将两个异形钢轨对轨，使得两个异形钢轨的工作边1和轨顶2平齐，再将两个异形钢轨固定；若两种钢轨的高度差小于2.0cm，直接焊接；若两种钢轨的高度差小于2.0cm，使用过渡钢轨焊接；

步骤二、在两个异形钢轨的拼接焊缝处安装异型砂型，使异型砂型中心与焊缝中心重合，异型砂型与钢轨的轨底4、轨腰3和轨冠密贴，并将砂型放置到工具模中居中安装至钢轨焊缝处，再密封并固定砂型；

步骤三、对钢轨预热，预热完成后进行钢轨焊接；

步骤四、使用超声波探伤仪检测焊缝断面：当自然波形声程小于人工波形的声程，则焊缝满足质量要求；否则进一步验证或者重新焊接；

其中，自然波形为使用超声波探伤仪检测出焊缝断面的超声波曲线，人工波形为试块上人工缺陷的回波。

其中，在对轨之前对轨端10～20cm范围内的钢轨进行打磨。对轨之前将焊缝两侧3～4根枕木的扣件拆除，并将焊缝下面的10cm左右道砟拔出。

预热前，检查氧气、丙烷的存量，安装预热器支架，调整预热枪高度保证预热枪头均匀和垂直。从钢轨预热完成到开始浇筑之间的时间间隔小于30s；将焊药匀速旋转倒入坩埚桶，形成倒锥形，盖好坩埚盖；引燃焊药，自动完成焊缝浇筑。在浇筑完成5min后拆模，浇筑完成后6.5min后推瘤。浇筑完成后17～20min之后，进行热打磨，热打磨的焊缝平直度要留有1mm以上的余量；浇筑完成后1h进行焊缝精打磨

通过异型钢轨铝热焊操作试验和实际施工案例，形成了异型钢轨铝热焊接主工艺流程为：机具、材料等准备→轨端打磨→对轨和固定→砂型检查、安装和封箱→灰渣盘等组件检查、安装→预热→焊药检查、填放及点火浇筑→拆模与推瘤→热打磨(粗磨)→冷打磨(精磨)→焊头检查及探伤检测→现场清理及恢复线路。

1.机具、材料等准备

由于铝热焊接整个工艺流程必须顺畅完成，所以施工前必须做好机具、材料等的准备工作，主要有以下三个方面的准备工作：

⑴对铝热焊材料、焊接工具、预热装置连接情况、打磨机具、锯轨机、1m直尺、轨温计等进行全面的检查，确保材料合格、机具齐全且功能正常。具体的铝热焊耗材和施工工具清单见下面表1、表2。

表2铝热焊耗材清单

表2铝热焊施工工具清单

序号	工具名称	序号	工具名称
				1	预热枪	14	两片工具模
2	氧气表	15	预热枪支架
				3	丙烷表	16	仿形打磨机
4	撬棍	17	锯轨机
				5	铁锹	18	角磨机
6	铁锤	19	发电机
				7	灰渣盘	20	起道机
8	钢楔子	21	拉轨器
				9	对正架	22	1m钢直尺
10	挡砂铲	23	塞尺
				11	万能加紧装置	24	轨温计
12	捣实棒	25	秒表
				13	扣件卡钳	26	防护用品

⑵为现场的操作人员配齐安全防护和劳保用品。

⑶在现场附近挖一个废物弃置坑，用于掩埋存放焊渣等废弃物。

2.轨端打磨

为了确保铝热焊接中焊液与轨头的良好熔合，需要对轨端进行检查和打磨，主要有以下两个方面：

2.1轨头检查

对轨端部分进行检查，如有开裂、压塌等情况，使用锯轨机对缺陷部分切除。另外用直角尺检查轨头断面的垂直度，要求垂直和水平度不得大于1mm，如有缺陷使用锯轨机对轨头切除。

2.2轨端打磨

使用手砂轮或者钢丝刷对轨端10～20cm范围内的钢轨进行打磨，除锈、去油使钢轨清洁，直到轨端面为色泽均匀的银灰色。

如果钢轨锈蚀严重，则需要对轨端1m范围内进行清洁，主要目的是不影响钢轨对正检查的精确度。

3.对轨和固定

对于异型钢轨的焊接，对轨和固定是关键技术环节，也是最难控制的环节，关系到焊接成败和最终的焊接质量，具体操作如下：

拆除焊缝两侧3～4根枕木的扣件，拔出焊缝下道砟；

使用1m直尺，从轨尖和水平两个方面进行钢轨对正；

从焊缝中心沿钢轨纵向量测焊缝两侧轨头的预拱度为1.5～2.0mm。

3.1准备工作

将焊缝两侧3～4根枕木的扣件拆除，并将焊缝下面的10cm左右道砟拔出，满足施工空间要求。

3.2焊缝

本施工技术采用德国THERMIT铝热焊，结合焊接为57kg/m-48kg/m-40kg/m过渡焊接的钢轨型号，根据其规定将焊缝定在26mm±2mm的区间。

3.3钢轨对正

使用1m直尺，从轨尖和水平两个方面进行钢轨对正。对于异型钢轨铝热焊焊接，最主要的是要确保工作边1和轨顶2的平齐，调整过程中使用铁楔或者对正架进行钢轨固定。

考虑到轨头打磨等因素，使用用1m直尺和塞尺，从焊缝中心沿钢轨纵向量测焊缝两侧轨头的预拱度为1.5～2.0mm。

整个钢轨对正工作，按照轨缝→尖点→水平→预拱度的顺序，进行2～3循环的调整和检查，确保各项指标符合要求[5]。

4.砂型的检查、安装和封箱

本道工序是异型钢轨焊接施工技术的控制难点之一，由于所采用的砂型为异型砂型，所以需要对使用的砂型逐一检查，确保材料合格、安装精密和封箱密实。

4.1砂型的检查

检查有两方面的工作，一是检查砂型是否有破损、受潮或者变形，如果存在需要报废处理；二是检查异型砂型是否与异型钢轨吻合，如果存在需要人工打磨处理。

4.2砂型的安装

德国THERMIT铝热焊工艺采用的是两片砂型，安装时确保砂型中心与焊缝中心重合，异型砂型与钢轨的外轮廓(轨底4、轨腰3、轨冠)密贴良好，在确认以上情况后使用两片型工具铁模和弓形卡具固定砂型。

4.3封箱

使用配套封箱砂均匀密封砂型与钢轨之间的缝隙，每个焊头均匀涂抹2遍。

5.灰渣盘等组件检查、安装

在砂型安装完成后，安装灰渣盘并固定，在灰渣盘内均匀铺撒封箱砂，以便回收流出的焊液和方便清理。

6.预热

根据焊接工艺要求，如果轨温低于15℃，需要对焊缝两侧钢轨1m范围内进行加热至37℃以上，并用保温材料进行保温，一般情况下仅对焊缝轨端预热[7]。

6.1预热目的

预热是铝热焊接工艺的重要环节，主要目的有两方面，一是提高待焊轨的轨端温度，减少铝热焊液熔池的温差；二是砂型内残余的湿气，避免在铝热焊液中形成气泡。

6.2预热装置安装

预热前检查好氧气、丙烷的存量，以及所有预热装置的连接情况，然后安装预热器支架，调整预热枪到合适高度，并保证预热枪头均匀和垂直，确保受热均匀。

6.3预热时间

根据采用的焊剂类型和钢轨型号确定预热时间，本案例中采用德国THERMIT铝热焊，结合钢轨型号和实际预热时间统计，确定的越热时间为6～7min，要求在预热过程不间断观察，轨头颜色发红正好。

7.焊药检查、填放及点火浇筑

根据工艺要求和钢轨的降温速度，预热完成到开始浇筑之间的时间间隔应小于30s。所以在预热期间要提前做好以下两项检查工作：一是检查确认使用的焊药包密封干燥，无受潮破损情况且在保质期内；二是检查确认坩锅及坩锅盖干净，无破损及裂缝、裂纹的情况[8]。

焊药要匀速旋转的倒入坩埚桶，形成倒锥形，然后盖好坩埚盖。接着点燃高温火柴插入焊药中25mm即可确保焊药正常反应，自动完成焊缝浇筑。

8拆模与推瘤

根据德国THERMIT铝热焊工艺要求，在浇筑完成5min以后可以拆模，在浇筑完成后6.5min之后开始推瘤[9]，这两项工作不得提前进行，避免热焊头在冷却过程中提前受力，影响强度。

在等在焊缝冷却的过程中，将灰渣盘中收集的多余焊渣倒在事前挖好的废置坑。

9.热打磨(粗磨)

根据焊接工艺要求，结合案例项目所在地白天的常年平均温度20℃以上的情况，要求在浇筑完成后17～20min之后，才能进行热打磨。不能提前进行打磨或者打磨过快过猛，避免焊缝发蓝，形成了薄壳状马氏体硬化层，进而在列车车轮碾压作用下形成沿纵向的表面裂纹，致使钢轨接头损伤。

热打磨的焊缝平直度要留有1mm以上的余量，避免冷却后精打磨焊缝出现低塌。

另外，在浇筑完成30min后(或者钢轨温度下降到370℃以下)才能允许火车通行，拆除铁楔和对正架，以及起道机等设备。

10.冷打磨(精磨)

根据焊接工艺要求，浇筑完成后1h才能进行焊缝精打磨，焊缝平直度允许度误差使用1m直尺检查，并要求符合相应工程项目的技术规范要求。

二、本发明的异形钢轨铝热焊接方法中，异型钢轨铝热焊接砂箱的生产方法具体如下：

钢轨铝热焊接技术理论上要求必须是型号一致的钢轨吻合焊接，所以异型钢轨焊接的首先前提是钢轨的截面不能相差大，至少轨冠和轨腹部位的尺寸不能相差过大，只有这样才能保证列车运行的平稳性和受力均匀性，提升铁路线路的整体安全舒适性。

因此，当两种钢轨截面相差较大时必须采用中间型号的钢轨进行过渡，才能保证顺畅过渡连接和焊接质量。根据在案例项目中的反复试验，确定两种钢轨的高度在相差2.0cm的范围内为最优选择，只有确定了过渡钢轨的型号才能为异型钢轨砂箱的生产奠定基础。

在确定上述异型钢轨过渡连接的基本参数后，依据实际使用需求选定砂箱的生产厂家，以便开展砂箱的试生产工作。

根据焊接试验使用需求，根据异型钢轨过渡连接的截面尺寸，向砂箱生产厂家下发生产订单，必要时安排人员驻厂监督。

将试生产的砂箱用于异型钢轨铝热焊接试验，通过异型钢轨铝热试验焊接过程，检验砂箱的匹配度、安全性、可靠性，进而提出相应的改性数据和建议。

根据试验情况和调整意见，开始批量生产砂箱。

然后根据定型的砂箱尺寸梳理，调整和加工砂箱配套的工器具，比如砂箱对正架、万能加紧装置等。

最后，组织专业技术和物资管理人员，对砂箱进行验收并做要保存，开始全面用于现场异型钢轨铝热焊接施工。

三、本发明的异形钢轨铝热焊接方法中，异型钢轨的探伤方法具体如下：

超声波探伤仪是通过超声波在材料中传播遇到介质会发生反射与折射原来来设计的。一般在均匀的材料中，缺陷的存在将造成材料的不连续，这种不连续往往又造成声阻抗的不一致，由反射定理我们知道，超声波在两种不同声阻抗的介质的交界面上将会发生反射，反射回来的能量的大小与交界面两边介质声阻抗的差异和交界面的取向、大小有关。

因此在实际操作中，超声波探伤仪的探头沿着钢轨焊缝环向移动，不断发射超声波穿透焊缝，最终接受反射波形成整个焊缝断面的超声波曲线。

具体评判标准依据《TB-2658钢轨焊缝超声波探伤标准》进行评判，评判等级分为四个等级。

本异型钢轨焊缝探伤方法与传统探伤技术的差别在于两点，一是探伤仪参数校准，依据高等级钢轨进行探伤仪调整(例如：57kg-48kg钢轨焊接，依据57kg钢轨对应试块进行探伤仪参数调整)；二是质量评判，常规探伤中发现缺陷时，将工件中自然缺陷的回波与试块上人工缺陷的回波比较，当同声程处的自然缺陷与某人工缺陷回波等高时，该人工缺陷的尺寸就是此自然缺陷的当量大小。本探伤标准因为焊缝截面的不等，会造成超声波反馈情况大量出现不合格现象，因此仅要求满足反射的自然波形声程小于人工波形的声程，即为“人工缺陷总声程大于自然缺陷”原则，就满足质量要求。否则就需要进一步验证或者重新焊接。

在超声波探伤中，确定工件中缺陷的大小和数量，称为缺陷定量。而缺陷的的大小则包括缺陷的面积和长度。常用的方法有当量法、底波高度法和测长法。

其中当量法常用的测试方法分为当量试块比较法、当量计算法和AVG曲线法。钢轨焊缝超声波探伤检测主要使用当量试块比较法，当量试块比较法是将缺陷回波与试块上人工缺陷回波进行比较，来对缺陷定量的方法。

探伤中发现缺陷时，将工件中自然缺陷的回波与试块上人工缺陷的回波比较，当同声程处的自然缺陷与某人工缺陷回波等高时，该人工缺陷的尺寸就是此自然缺陷的当量大小。

根据质量要求检验等级分为A、B、C三级,检验的完善程度A级最低,B级一般,C级最高,检验工作的难度系数按A、B、C顺序逐级增高.应按照工件的材质、结构、焊接方法、使用条件及承受载荷的不同,合理的选用检验级别.检验等级应接产品技术条件和有关规定选择或经合同双方协商选定.

缺陷评定，超过评定线的信号应注意其是否具有裂纹等危害性缺陷特征,如有怀疑时采取改变探头角度,增加探伤面、观察动态波型、结合结构工艺特征作判定,如对波型不能准确判断时,应辅以其他检验作综合判定。最大反射波幅位于Ⅱ区的缺陷,其指示长度小于10mm时按5mm计。相邻两缺陷各向间距小于8mm时,两缺陷指示长度之和作为单个缺陷的指示长度。

检验结果的等级分类，最大反射波幅位于Ⅱ区的缺陷,根据缺陷指示长度的规定予以评级，最大反射波幅不超过评定线的缺陷,均应为Ⅰ级。最大反射波幅超过评定线的缺陷,检验者判定为裂纹等危害性缺陷时,无论其波幅和尺寸如何,均评定为Ⅳ级。反射波幅位于Ⅰ区的非裂纹性缺陷,均评为Ⅰ级。反射波幅位于Ⅲ区的缺陷,无论其指示长度如何,均评定为Ⅳ级。

不合格的缺陷,应予返修,返修区域修后,返修部位及补焊受影响的区域,应按原探伤条件进行复验,复探部位的缺陷亦应流程重新评定.

实施例1

在莫桑比克Nacala走廊铁路项目的450余个异型钢轨铝热焊接施工过程中，使用最为最多的是57kg/m-48kg/m-40kg/m的过渡模式，该过渡连接方案下不同钢轨断面尺寸见表1、图1。

表1不同钢轨断面尺寸

根据选定的异型钢轨型号，提交匹配钢轨的对接模型图，钢轨的截面尺寸和两种异型钢轨的短轨样本，交付铝热焊材料生产厂家生产异型砂型。

砂型的生产、检查、安装和封箱是异型钢轨铝热焊接施工技术的控制难点之一，由于所采用的砂型为异型砂型，所以需要对使用的砂型逐一检查，确保材料合格、安装精密和封箱密实。

砂型的检查有两方面的工作，一是检查砂型是否有破损、受潮或者变形，如果存在需要报废处理；二是检查异型砂型是否与异型钢轨吻合，如果存在需要人工打磨处理。

实施例2

在砂型的安装过程中，德国THERMIT铝热焊工艺采用的是两片砂型，安装时确保砂型中心与焊缝中心重合，异型砂型与钢轨的外轮廓(轨底4、轨腰3、轨冠)密贴良好，在确认以上情况后使用两片型工具铁模和弓形卡具固定砂型。运用本技术加工生产的异型钢轨砂箱和砂型，广泛应用于大约450余组的异型钢轨铝热焊接钢施工中，在保证了所有焊接施工过程顺畅的前提下，所有焊缝质量经检验全部合格。

三、本发明的异形钢轨铝热焊接方法中对焊缝进行超声探伤的方法具体如下：

在打磨完成后，首先人工进行焊缝外观检查，看是否有明显的接缝、低坑等缺陷。然后对每个焊缝采用超声波探伤检测，以确定焊缝是否有未焊透、过烧、裂纹、气孔夹渣等质量缺陷。

超声波探伤作业属于特殊专业技术，开展超声波探伤的作业人员首先要参加专业机构组织的超声波探伤培训，经过培训并考试合格后获得岗位资格证书。同时，开展超声波探伤仪器采购，并组织探伤人员参加厂家组织的仪器操作使用培训，并掌握基本的仪器安装调试和故障维修技能。

接下来，探伤检测人员针对现场焊接钢轨母材和探伤试件，系统开展探伤仪器调试，以便满足现场钢轨焊接的探伤检测需求。在此基础上，由探伤检测人员依据有关规范和质量技术标准，科学编制超声波探伤检测操作规程。

在完成上述准备工作后，开展现场异型钢轨试验焊缝探伤检测，并依据操作规程和质量评定标准开展质量评定。

对现场异型钢轨试验焊缝开展落锤试验或者第三方检测机构，进行质量评定复验，直至各方质量评定结果一致，确保所有异型钢轨焊接质量状况能够被真实反映和科学准确评定。

根据上述探伤检测的过程以及焊缝质量评定验证情况，进行超声波探伤仪器设备的最终调试，并根据需要修编检测操作规程。

在上述工作完成后，根据检测操作规程，组织超声波探伤检测人员进行现场异型钢轨铝热焊接探伤检测。

在完成上述准备和试验过程后，形成异型钢轨超声波探伤检测的现场检测流程如下：

1.准备工作

组织专业探伤人员进行超声波检测仪检测，重点检查探伤仪外观整洁、部件齐全、探头性能正常、管理数据输入完整等方面。

另外根据探伤工作需要，检查安全防护、备品备件、施工计划等工前准备工作，是否准备妥当。

2.仪器调整

探伤仪器在检查完整后，按规定在试块上调整和校正探伤灵敏度，确保探头和保护膜耦合良好，检查校正信噪、探头楔内回波幅度、进波报警和失波报警阈值等几项关键数据均在规定范围内。

3.安全防护

根据探伤作业和检测环境的安全防护要求，全面做好射线辐射个人防护、铁路线路安全防护等工作，编制并严格执行检测安全操作规程。

4.探伤操作

探伤仪执机人员为取得相应资格证书的人员，认真清理异型钢轨焊缝砂垢、油污等影响因素，检测过程中注意观察分析波形。根据异型钢轨断面的特殊性，及时调整探头位置，确保尽量合理的波形扫描范围。

5.伤损判定

依据钢轨判伤标准和规范，根据现场检测波形数据，详细分析探伤仪记录的作业信息数据，科学评定异型钢轨焊缝质量等级，以及出现缺陷的位置和严重程度。

实施例3

涉及新铺57kg/m钢轨与既有线路的48kg/m、45kg/m、40kg/m、30kg/m四种规格钢轨的无缝连接，共计焊头质量为450余个，在完成这些异型钢轨铝热焊接施工后，采用本超声波探伤检测技术，为所有焊缝进行了科学准确的质量评定。

异型钢轨铝热焊后形成的焊缝不是标准焊缝，但是超声波探伤检测就要先确定钢轨型号和对比试块。在这种没有先例的情况下，既要进行探伤检测避免焊缝缺陷，又不能采用常规的手段进行检测，经过检测人员的反复研究超声波检测工艺和现场的多次试验，最终检测人员依据“人工缺陷总声程大于自然缺陷”的原则，例如：用57kg/m的试件缺陷检测57kg/m-48kg/m钢轨的异型焊缝的缺陷，用48kg/m的试件缺陷检测48kg/m-40kg/m钢轨的异型焊缝的缺陷。

根据图2、3可以看出，通过对探伤仪衰减器、水平线性误差、垂直线性误差、灵敏度余量、信噪比、阻塞范围等关键数据，形成上下两条质量控制线。在检测过程，只要焊缝探伤波形曲线在上下界限范围内即为合格。

施工完成后，将一次性使用的坩埚等废弃物在事先准备的废置坑掩埋。在钢轨焊缝位置进行焊缝标识，恢复松卸的轨枕扣件和整理道床，最后在检查焊缝两侧轨道线形正常后恢复线路。

铁路发明至今已经有180多年的历史，在过去的时期里，世界各国建设了满足当时历史时期需求的各类型铁路线，其中很多铁路线路至今仍发挥着相应的运输功能。随着时间的推移，在这些既有线路的维修改造过程中，面对无缝线路普及应用的形势，越来越多的铁路线要求钢轨焊接形成无缝线路。如何进行这种异型钢轨的焊接施工，既要形成无缝线路，又要新旧铁路线综合利用，那就必须要解决异型钢轨焊接的技术问题。目前常用的成熟钢轨焊接技术有闪光接触焊和铝热焊两种工艺，比较这两种施工技术的关键控制因素，只能从铝热焊工艺方面寻找解决方案。

本发明的异形钢轨铝热焊接方法，根据现有钢轨铝热焊接施工技术，结合异型钢轨铝热焊接的特殊性和复杂性，重新梳理和调整铝热焊接工艺流程，做好关键环节的管控措施，便于施工现场推广，进而有效确保异型钢轨铝热焊接质量。通过异型砂箱加工生产的关键质量环节管控，提高异型钢轨铝热焊接砂箱的可靠性和适用性，能够有效满足异型钢轨铝热焊接施工。通过本异型钢轨探伤检测方法，能够保障以后类似异型钢轨焊接的施工质量，对于既有线路施工改造具有较好的实践意义。

Claims (7)

1.异形钢轨铝热焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、将两个异形钢轨对轨，使得两个异形钢轨的工作边(1)和轨顶(2)平齐，再将两个异形钢轨固定；若两种钢轨的高度差小于2.0cm，直接焊接；若两种钢轨的高度差小于2.0cm，使用过渡钢轨焊接；

步骤二、在两个异形钢轨的拼接焊缝处安装异型砂型，使异型砂型中心与焊缝中心重合，异型砂型与钢轨的轨底(4)、轨腰(3)和轨冠密贴，并将砂型放置到工具模中居中安装至钢轨焊缝处，再密封并固定砂型；

步骤三、对钢轨预热，预热完成后进行钢轨焊接；

步骤四、使用超声波探伤仪检测焊缝断面：当自然波形声程小于人工波形的声程，则焊缝满足质量要求；否则进一步验证或者重新焊接；

其中，自然波形为使用超声波探伤仪检测出焊缝断面的超声波曲线，人工波形为试块上人工缺陷的回波。

2.如权利要求1所述的异形钢轨铝热焊接方法，其特征在于，步骤一中，对轨之前对轨端10～20cm范围内的钢轨进行打磨。

3.如权利要求1或2所述的异形钢轨铝热焊接方法，其特征在于，步骤一中，对轨之前将焊缝两侧3～4根枕木的扣件拆除，并将焊缝下面的10cm左右道砟拔出。

4.如权利要求1或2所述的异形钢轨铝热焊接方法，其特征在于，步骤三中预热前，检查氧气、丙烷的存量，安装预热器支架，调整预热枪高度保证预热枪头均匀和垂直。

5.如权利要求1或2所述的异形钢轨铝热焊接方法，其特征在于，步骤三中，从钢轨预热完成到开始浇筑之间的时间间隔小于30s；将焊药匀速旋转倒入坩埚桶，形成倒锥形，盖好坩埚盖；引燃焊药，自动完成焊缝浇筑。

6.如权利要求1或2所述的异形钢轨铝热焊接方法，其特征在于，步骤三中，在浇筑完成5min后拆模，浇筑完成后6.5min后推瘤。

7.如权利要求1或2所述的异形钢轨铝热焊接方法，其特征在于，步骤三中，浇筑完成后17～20min之后，进行热打磨，热打磨的焊缝平直度要留有1mm以上的余量；浇筑完成后1h进行焊缝精打磨。

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