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津濱輕軌工程現(xiàn)場焊軌施工技術(shù)論文
摘 要:天津市區(qū)至濱海新區(qū)快速軌道交通工程軌道采用無縫線路,先進(jìn)行場焊,在場內(nèi)將鋼軌焊成125m的長軌條,然后進(jìn)行現(xiàn)場焊接,形成無縫線路。本工程根據(jù)現(xiàn)場的施工特點,采用移動式氣壓焊,保證了施工質(zhì)量與施工進(jìn)度。
關(guān)鍵詞:無縫線路;焊軌;施工;技術(shù)
1 工程概況
天津市區(qū)至濱海新區(qū)快速軌道交通工程軌道工程,設(shè)計采用區(qū)間無縫線路。施工時先在工廠內(nèi)將標(biāo)準(zhǔn)軌焊接成125m的長軌條,然后進(jìn)行鋪軌作業(yè),鋪完軌后,在現(xiàn)場將125m的長軌條焊接成區(qū)間無縫線路。本工程因地制宜,根據(jù)現(xiàn)場的施工特點,采用小型移動式氣壓焊,保證了施工質(zhì)量與施工進(jìn)度,對類似工程的施工具有借鑒意義。
2 施工工藝
現(xiàn)場焊接采用小型移動式氣壓焊機(jī)完成。
工藝流程:作業(yè)準(zhǔn)備→拉軌→軌端處理→鋼軌固定→安裝加熱器→點火焊接→推凸→正火→焊縫打磨及矯直→焊縫檢查及探傷。
2.1 焊前準(zhǔn)備
(1)設(shè)備檢查
�、侔l(fā)電機(jī)組運行狀態(tài)及供電情況正常與否;
�、趬航訖C(jī)各部件完好狀態(tài)及運動部件運動情況;
�、奂訜崞鼽c火和試火,火焰情況,有無堵管;進(jìn)、回水通暢與否;
�、軝z查氣路、水路、油路是否有跑、冒、漏情況;
�、輽z查氧氣、乙炔瓶現(xiàn)存氣量是否夠(至少夠焊一個焊頭);
⑥遇有交叉作業(yè)時,穿越線路的所有氣路、水路、油路、電路都要從軌底穿越;
�、邫z查推凸裝置,各部件運動靈活與否,刀刃完整與否,一切正常后把后墊、前刀體、底刀均放在便于操作的位置上,以備使用。
(2)安全防護(hù)及人員安全情況檢查
�、� 因本線存在交叉作業(yè),且目前線路情況不具備高速行車條件,可在前后打磨作業(yè)地點以外適當(dāng)距離的左、右線上均設(shè)置安全防護(hù)標(biāo)志,不允許在焊接時會車,并設(shè)專人負(fù)責(zé)瞭望;如發(fā)生焊接點會車,須待會車電焊軌完畢后,焊縫正火并自然冷卻至常溫后,設(shè)備下道、人員離開線路后方可進(jìn)行(鄰線行車不受正火工序限制);
②操作人員穿戴好各種勞動保護(hù)用品,包括工作服、安全帽、眼鏡、長毛手套、長皮護(hù)腳等;
�、垩鯕馄�、乙炔瓶、控制箱應(yīng)布置在焊縫和切割火焰的上風(fēng)或側(cè)風(fēng)方向,禁止布置在火焰的下風(fēng)方向�，F(xiàn)場備有遮陽設(shè)備,避免氣體瓶受陽光暴曬;
�、苎鯕馄�、乙炔瓶、控制箱和火焰,四者之間都應(yīng)相距5m以上。乙炔瓶須離開火焰10m以上。過濾瓶要垂直放置;
⑤施工地點附近不得有揮發(fā)性氣體、易燃易爆物品等;
�、捃壍榔杰囈兄苿友b置,防止在坡道上溜車;
�、吒鞣N焊接設(shè)備及儀表工具都應(yīng)輕拿輕放,嚴(yán)禁摔打、磕碰、劃傷;搬運及作業(yè)時,嚴(yán)防人身被設(shè)備傷害;
�、嗪附舆^程中,加熱器發(fā)生回火、放炮時,應(yīng)立即關(guān)閉氣門、熄滅火焰,防止出現(xiàn)其他嚴(yán)重事故。
2.2軌端處理
(1) 鋼軌外形尺寸偏差
軌頭寬±0.5mm;軌腰厚-0.5,+1.0mm;軌高-0.5,+0.8mm;不對稱:軌頭0.5mm,軌底1.0mm;軌底寬-2.0,+1.0mm。
鋼軌表面不得有裂紋、折疊、橫向劃痕,允許有不超過1mm的結(jié)疤、壓痕,縱向劃痕不超過0.5mm,軌底1/3處不得有劃痕。
(2) 將鋼軌用起道機(jī)頂起墊牢,清除鋼軌端面40mm范圍內(nèi)的油污、鐵銹、泥沙等。軌端400mm范圍內(nèi)保持干燥、無水氣。若焊機(jī)卡緊部位的軌面和軌腰有較重污垢或鋼軌標(biāo)志時,亦須處理。
(3)打磨時銼刀用四氯化碳清洗后應(yīng)始終保持清潔,嚴(yán)禁手摸。打磨時要絕對保證兩軌底角端不得凹于其他地方。銼刀和寬座角尺不得污染,銼刀嚴(yán)禁翻面。
(4)打磨后鋼軌端面應(yīng)全面呈現(xiàn)金屬光澤,端面與鋼軌縱軸線不垂直度及端面平面度需≤0.15mm。粗糙度最大允許值為12.5μm(6.3)。
(5)應(yīng)保護(hù)好打磨后的鋼軌端面,使之不受污染和碰撞或劃傷,不許用手觸摸,不許用嘴吹,否則應(yīng)重新處理。處理好的端面應(yīng)在30min內(nèi)焊接。
2.3 鋼軌固定
(1)將焊接前進(jìn)方向的長軌條扣件解除,用起道機(jī)頂起并墊以滾筒后串軌。撥正2條待焊鋼軌,焊縫每側(cè)墊2處短木枕(配以薄木板和薄鐵皮),第1個距軌端1.2～1.5m,第2個距軌端20m。軌縫8～15mm,并隨氣溫調(diào)整。由專人在距軌縫20m外目測,使之達(dá)到以軌縫為中心40m范圍內(nèi)鋼軌順直平整,待焊縫處無高、低接頭。用1m直尺測量,兩軌焊縫拱度≤0.5mm,不允許下凹;工作邊應(yīng)平直,誤差≤0.5mm。直尺底角對齊,兩軌如有誤差,相差量應(yīng)對稱布置。
(2)裝卡固定時,注意對已打磨好的軌端一定要保護(hù)好,不要滑傷,或被污染;軌頂螺栓緊固程度不傷母材。固定好后,即可進(jìn)行預(yù)頂,壓力為24MPa,并觀察是否打滑。預(yù)頂后用1m直尺檢查應(yīng)達(dá)到以下標(biāo)準(zhǔn):
�、� 兩軌頂面焊接處拱度≤0.4mm,高低錯牙≤0.3mm,不允許下凹;
②兩軌工作邊平直,誤差≤0.3mm,當(dāng)軌頭寬度偏差過大或軌端有旁彎無法調(diào)直時,應(yīng)保證內(nèi)側(cè)工作面在1m內(nèi)偏差≤0.5mm;
�、蹆绍壍酌嫫叫�,錯牙≤1.0mm;
④兩待焊端面間隙在預(yù)頂后≤0.3mm,兩軌底角必須密貼;
�、菰诠潭ㄟ^程中,如達(dá)不到上述要求,應(yīng)對鋼軌重新處理,不得強(qiáng)行焊接。
2.4 壓機(jī)的安裝過程
(1)壓接機(jī)的安裝。將壓接機(jī)從軌頂向下“騎放”在被焊接鋼軌上。壓接機(jī)四角裝有提手,供搬動壓接機(jī)使用。
(2)擺動機(jī)構(gòu)安裝與調(diào)整。焊接加熱時,將加熱器安放在壓機(jī)的導(dǎo)柱上,并與裝在壓機(jī)上的擺動機(jī)構(gòu)相聯(lián)結(jié)。把“搖把”套在“搖桿”端部的“方頭”上,當(dāng)搖動“搖把”時,通過連桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動加熱器作加熱擺動。兩側(cè)連桿端頭的調(diào)整螺絲可以保證加熱器火焰平面與焊縫平面平行,其中縱向位置調(diào)整既要考慮到焊瘤推凸工作的正常進(jìn)行,又要保證加熱器對焊縫的對稱加熱。壓機(jī)安放好以后將“搖把”保持在豎直位置,而后沿鋼軌縱向移動壓機(jī),在不安放加熱器的情況下,通過調(diào)整螺絲自由端的“銷釘”大體估計一下壓機(jī)位置,能使加熱器火孔平面與焊縫平面重合即可。
(3)夾鋼軌。鋼軌是由軌頂螺栓、軌底螺栓和斜鐵來實現(xiàn)上、下左右夾緊的,順序如下:
先要落下壓機(jī),穿好軌底螺栓。注意要使軌底螺栓根部的止轉(zhuǎn)鍵嵌入槽中,帶好螺母,然后將兩被焊軌底面一平。當(dāng)兩軌高度不同時,為保證兩軌頂面一平,需要在軌底與軌底螺栓之間加平墊調(diào)整。
這時打緊4塊斜鐵,二次擰緊軌頂螺栓,使兩被焊鋼軌軌底緊靠在軌底螺栓上和二次打緊斜鐵。最后用專用搬手?jǐn)Q緊軌底螺栓端部的螺母,先擰緊內(nèi)側(cè),再擰緊外側(cè)螺母,交替進(jìn)行。
(4)預(yù)頂及頂鍛是由外接電動油泵來實現(xiàn)的。高壓油由一側(cè)的接口進(jìn)入,經(jīng)過三通分別進(jìn)入兩側(cè)的油缸,推動左橫梁在兩臥式導(dǎo)柱上滑動。右橫梁與兩臥式導(dǎo)柱固聯(lián)。左、右橫梁內(nèi)都夾持著鋼軌,當(dāng)左橫梁沿兩臥式導(dǎo)柱與右橫梁左相對運動時,則可實現(xiàn)預(yù)頂及頂鍛。
2.5點火、加熱
點火前先確認(rèn)水后點火,且要求4瓶乙炔分開。
投擲爆鳴點火,調(diào)整為微碳化焰。安裝加熱器時,應(yīng)防止水滴入焊縫。整個加熱過程中,嚴(yán)禁踩踏各種膠帶管路,以防加熱器放炮回火。
(1)氣體參數(shù)
�、俪隹趬毫�:氧氣0.5～0.6MPa;乙炔0.16～0.17MPa。
�、诳刂葡淞髁�:氧氣3.6～4.0m3/h;乙炔4.0～4.4m3/h。
(2)加熱器安裝、調(diào)整,試擺動后應(yīng)達(dá)到下列要求
①加熱器火孔平面垂直于鋼軌縱軸線與焊縫平行,加熱器本身上下部偏斜<1.0mm;
�、诩訜崞骰鹂锥嗣媾c軌外輪廓面距離為(25±1)mm,且兩側(cè)及上下距離要均勻;
�、奂訜崞鞯臄[動量、頻率和加熱時間原則按通過型檢的參數(shù)進(jìn)行,并應(yīng)根據(jù)當(dāng)時的氣候、氣溫等情況適當(dāng)調(diào)整;
�、芗訜釡囟缺砻鏈囟�1350～1400℃、心部1250℃,軌端呈塑性狀態(tài),即可進(jìn)行頂鍛,并避免出現(xiàn)欠熱和過燒現(xiàn)象的發(fā)生。
2.6 頂鍛
采用三段壓力法,向加熱后的軌端施以20～10～30MPa的頂緊壓力,鋼軌互相擠進(jìn)28～32mm時熄火,熄火后再繼續(xù)頂2mm,從而使鋼軌接頭焊接在一起。
因故中斷焊接時,當(dāng)頂鍛量≥6mm可保持壓力,排除故障后繼續(xù)焊接;當(dāng)頂鍛量<6mm時應(yīng)鋸掉焊縫重焊。
2.7 推凸
當(dāng)鋼軌處于高溫塑性狀態(tài)時(1250～950℃),用焊機(jī)上的附加推除刀,將焊接凸出量推除。推凸過程中壓機(jī)油缸應(yīng)有不小于90mm的工作行程,然后將鋼軌焊縫移至固定夾鉗下,上下擠壓,以提高鋼軌強(qiáng)度及耐磨性,裝刀時間不超過10s,若推凸壓力超過40MPa,應(yīng)改用專用除瘤割焰除瘤。
2.8 正火
在鋼軌焊縫區(qū)冷卻到400～500℃(黑色)時,用焊接加熱器再次加熱,使用比焊接火焰稍弱的火焰(弱碳化焰)。加熱器擺動以焊縫為中心,總寬為60mm,40～50次/min。加熱至820～920℃或850～920℃時熄滅火焰,使其在空氣中自然冷卻。
在現(xiàn)場正火時,被加熱部分降溫至全黑后再撤掉墊軌用的枕木墩。否則,會使鋼軌產(chǎn)生變形。
正火后的焊縫位置在300℃以上后,不允許敲擊、火烤和引起塑性變形的一切操作,更不允許在紅熱狀態(tài)下澆水。
2.9打磨及探傷
(1)用手砂輪或?qū)Ｓ么蚰C(jī)打磨,主要對鋼軌150mm長度范圍內(nèi)軌頭的踏面、側(cè)工作面、軌底平面、兩軌角上側(cè)面(35～40mm)進(jìn)行打磨。其他凡有凸出量的部位均應(yīng)打磨圓順,避免因鋼軌截面的突變,出現(xiàn)應(yīng)力集中,形成疲勞源,進(jìn)而發(fā)展成裂紋,造成鋼軌斷裂。用手砂輪打磨時注意要順著鋼軌的縱軸方向,嚴(yán)禁垂直鋼軌的縱軸線方向打磨。
打磨后的鋼軌應(yīng)達(dá)到以下要求:焊縫處不得凹下高出相鄰軌面0.2mm以上;軌頂面用1m直尺量,中間拱度不得超過0.5mm;軌頭工作側(cè)面用1m直尺量,不直度≤0.5mm;軌底部不得有凹陷,高出原軌應(yīng)≤1.0mm;軌角呈圓角,棱角可磨掉,但不能磨超;發(fā)現(xiàn)重傷的接頭,應(yīng)切除重焊。
(2) 以軌底兩角為重點,對焊縫進(jìn)行全面超聲波探傷,做好記錄。發(fā)現(xiàn)內(nèi)、外傷及時采取補(bǔ)救措施。
2.10遇到下列情況應(yīng)停止焊接,重新處理端面
(1)4min以前加熱發(fā)生回火,或焊接初期發(fā)生放炮時。
(2)壓機(jī)夾軌不緊,發(fā)生打滑跑軌現(xiàn)象。
(3)點火以達(dá)2min發(fā)現(xiàn)加熱器未供冷卻水,此時若開始供應(yīng)冷卻水會損壞加熱器。
(4)加熱器擺放歪斜,發(fā)生便燒現(xiàn)象。
(5)因氧氣、乙炔等燃料中斷而熄滅。
(6)影響焊接質(zhì)量的其他設(shè)備及人為故障。
(7)遇雨天、5級以上風(fēng)不能焊軌。
3 結(jié)語
根據(jù)本工程及施工現(xiàn)場的特點,本工程鋼軌的現(xiàn)場焊接采用移動式氣壓焊,投資小,焊接速度快,保證了工期。在施工現(xiàn)場加強(qiáng)了各關(guān)鍵工序的質(zhì)量控制,經(jīng)超聲波無損檢測,合格率達(dá)到100%,對同類型工程的施工具有重要的參考意義。
參考文獻(xiàn):
［1］ 王敬安.跨區(qū)間無縫線路技術(shù)綜述［J］.鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，2004（3）.
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