无缝线路钢轨铝热焊接质量与作业安全卡控

无缝线路钢轨铝热焊接质量与作业安全卡控

刘继生

中铁十四局集团第一工程发展有限公司山东日照276826

摘要：钢轨焊接技术是实现无缝线路铺设的技术关键。目前用于钢轨焊接的方法主要有闪光焊、气压焊和铝热焊等三种。近年来，在城市轨道交通建设中，推广采用一次性铺设无缝线路工艺接触焊，而钢轨铝热焊接方法主要用于道岔焊接、线路维修。钢轨铝热焊接就是用铝和铁的氧化物进行氧化还原反应，从而将两根钢轨焊接起来的铸造工艺。由于铝热焊接的质量受各种外界因素的影响很大，如何提高焊接及打磨的质量，是施工实践中需不断探索和总结的一大课题。

关键词：无缝线路；钢轨；铝热焊接质量；作业；安全卡控

前言

无缝线路是铁路发展的趋势。无缝线路钢轨焊接通常是在焊轨厂将标准长度的钢轨焊成长钢轨，之后在施工现场完成长轨条的焊接和对接。但在线路短或条件不具备建立焊轨基地的情况下，现场焊接尤其重要。铝热焊作为无缝线路轨道接头现场焊接的焊接方法之一，具有其独特的优点，但由于焊接材料及工人操作因素的影响，出现一些焊接缺陷，因此，需要对其进行安全控制，促进焊接工作的高效率进行。

1无缝线路钢轨铝热焊接质量控制分析

1.1轨道的准备工作

第一，对于准备接受焊接的钢轨的类型、重要以及表面状况都要有充分地了解，要明确地知道铝热焊剂在两侧钢轨上的运用较为适合，并且道床断面要能够足以接受焊接；第二，轨温计需要设置在钢轨背光的轨腰上，测量轨温，并且在余热之前，在准备焊接钢轨两段1m范围内进行加热，达到37°，准备焊接的钢轨端头与最近轨枕之间的距离不得少于100mm，并将待焊轨缝之下的道碴掏至距轨底至少100mm，方便砂模安装和拆除砂模底板及清除多余焊料；第三，焊缝设置好后，将焊缝两侧各15m范围内的扣件上好，如果在焊接过程中受极端高温或低温的影响，可能产生钢轨移动，则选用液压钢轨拉伸器将钢轨固定后再焊接。

1.2钢轨端头的准备

一是检查轨端是否有裂缝损伤，如有，则必须切掉再插入不少于12m的短轨；二是任何采用氧乙炔切割的轨头必须锯掉至少100mm，钢轨上任何螺栓孔离焊接轨端的距离不得少于100mm，如轨端有低塌深度大于2mm，长度大于20mm，则必须切掉后再进行焊接。轨头断面的垂直公差应小于1mm，焊缝两侧的钢轨高差小于3.2mm，则应对齐轨头，高差在轨底消除，若钢轨有侧磨，应对齐钢轨的轨底和轨腰，在轨头侧磨处放入密封垫条后再进行焊接；三是为确保获得良好的连接面，所有的毛刺或飞边都应进行彻底打磨，从轨端起至少100～150mm范围内，任何油漆、铁锈和其它污垢都应用钢丝刷除尽。3、钢轨端头的对正在对正钢轨以前，一定要将钢轨的大方向确定下来，若是其中出现低接头，就应该提前将其处理好，对正钢轨端头，在铝热焊接工艺中，这几个步骤是最重要的也是最难的，对正钢轨需要对四个要素进行检查：①设置轨缝；②尖点设定；③水平对正；④不等倾斜调整。4、砂模的准备在安装之前，要在焊缝处钢轨的两侧用侧砂模进行摩擦，这样的话，侧模和钢轨之间的间隙的紧密度就会得到一定的保证。同时，通过磨合，侧砂模底部和钢轨底部相等，然后清理掉钢轨端上及砂模上的砂子，只有做完这些工序，侧砂模才能完全吻合钢轨端头。

2无缝线路钢轨铝热焊接作业安全卡控

2.1不利气候条件下的焊接

当刮风、下雨、下雪时，钢轨冷却速度快，易出现马氏体，增大了钢轨的硬度及脆性。低温下过车时易断轨，而且焊剂、坩埚容易受潮，影响焊接质量。遇有沙尘暴时，因其夹有沙子，混入焊缝内易造成夹砂缺陷。因此这种气候条件下焊接时必须加设帐篷，预热钢轨时延长轨底加热时间，拆模时先将侧模夹具拆掉，适当延长底板停留时间；同时加盖保温罩，而且工地焊接的焊剂、坩埚必须装箱，并加盖帆布，防止受潮；当雨过大时，应停止焊接。

2.2寒冷气候下的焊接

1、液化气挥发不好，读数不稳定：在铝热焊接中，对氧气和液化气的压力提出了明确的要求，其配比直接关系到火焰的性质（火焰分为氧化焰、中性焰、炭化焰），对焊接质量有很大的影响。铝热焊接预热钢轨及砂模要求火焰为炭化焰或中性焰。温度低时，液化气挥发性不好，火焰难以保证为炭化焰或中性焰；而氧化焰温度高，易造成砂型烧化，烧化的石英砂黏结在钢轨上易形成夹砂缺陷。因此，低温时如不对液化气加以保护，会影响预热效果，难以保证良好的温度场分布。液化气挥发不好可采取以下办法：用热水浇，或者用抹布敷（此法效率高，但水的储存、保温困难）；用电热毯将气瓶包住，通电加热（此法需用电源，加热速度慢）；将气瓶置于热力管（建议功率大于1000W）中，通电加热，加热效率高。2、封箱泥冻结：封箱的可靠性影响钢轨铝热焊接的成功率和接头表面质量。由于钢轨和砂型间隙大，为了防止“跑铁”或漏钢水，现行工艺采用封箱泥封箱。但封箱泥不能过干，也不能过湿。过干无法封箱；过湿则湿气会进入焊缝，容易形成气缺陷。封箱泥本身含有水，低温时容易冻结，甚至无法使用。可采取在封箱泥内加防冻液、提高封箱泥储存环境的温度、保温（最好为常温）等措施防止冻结。

2.3加强对操作人员的培训

钢轨铝热焊接基本上属于手工操作，受人为因素影响较大，因此对操作人员必须加强培训，提高人员素质，严格按照工艺操作，确保焊接质量安全。

2.4科学进行气孔的预防

铝热焊时，对钢轨端面和砂型进行预热。钢轨预热温度不能过低，否则钢水容易凝固使气体不易排出而形成气孔，多发生在轨底两角处。应通常采取固定预热法来保证预热枪头位置，否则，枪头过高会使轨角预热不足，枪头过低会使轨端预热不足，枪头不垂直会使轨端预热不均匀。用控制丙烷的流量或压力、预热时间并辅以观察钢轨端面颜色（鲜红色）的措施来控制预热工艺。但是，在操作过程中由于丙烷减压阀示值不准、钢轨端面颜色观察不准而造成预热工艺不当，导致焊缝内形成气孔。另外，预热到浇注前时间超过30s，使预热后温度降低，也容易在轨底两角产生气孔。解决这一问题的措施为：1、经常校准丙烷减压阀。2、尽量完善预热工艺，减少人为因素的影响。3、提高工人焊接工艺水平。通过上述方式，能够确保焊接的安全，实现焊接工作的高效率进行

结论

我国无缝线路现场维修钢轨焊接主要以铝热焊为主，且工艺基本成熟，然而技术改进永无止境。随着铁路行业的跨跃发展，钢轨焊接技术面临的挑战也将源源不断。

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