铁路500 m长钢轨焊接及铺设工艺

2020年10月13日00:00:00 评论 14 6989字阅读23分17秒

1 前言

500m长钢轨是在焊轨基地由100 m定尺钢轨焊接而成﹐钢轨接头焊接质量高,并可提高铺轨速度﹐是行车速度为200~350 km/h的客运专线铺设跨区间无缝线路的重要组成部分。随着我国行车速度为200~350 km/h的客运专线的大规模的修建,500 m长钢轨焊接及铺设施工技术将得到广泛的应用。

2 适用范围

适用于旅客列车设计行车速度为200~350 km/h的客运专线500 m及以下长度钢轨的焊接及铺设。

3 技术标准

(1)《钢轨焊接》(TB/T1632——2005)。

(2)《京沪高速铁路设计暂行规定》铁建设〔2004]157号)。

(3)《350 km/h客运专线60 kg/m钢轨暂行技术条件》(铁科技[2004]120-号)。

(4)《250 km/h客运专线60 kg/m 钢轨暂行技术条件》铁科技函[2005]298号)。

(5)《客运专线铁路轨道工程施工技术指南》(经规标准〔2005]110 号)。

(6)《客运专线铁路轨道工程施工质量验收暂行标准》(铁建设[2005]160号)。

(7)《客运专线铁路无缝线路施工技术规范》(试行)(中国铁路工程集团公司Q/ZTG21110—2006)。

4 施工方法

4.1 焊轨基地

4.1.1 焊轨基地选址要求

(1)焊轨基地建设应根据工程规模、进度要求.使用年限、现场条件等经过技术经济比选后确定。

(2)焊轨基地宜选在距离铺轨起点近同时又与既有铁路临近的地方﹐且与运营线路干扰小,列车进出方便,引入线路短的开阔平坦处,宜利用荒地,合理布置,尽量少占农田。

4.1.2 焊轨基地布置要求

(1)焊轨基地按照设计和招标文件(业主)的要求进行总体规划和布置。宜永临结合﹐注意保护环境,充分利用现有水源、电源以及运输道路﹐场内按要求设置焊轨作业线﹑质量检测设施等。

(2)基地内装卸线应设在直线上,坡度不宜大于1.5‰,困难条件下,坡度不得大于2.5‰,作业时应有防溜措施。

(3)基地联络线的坡度和曲线半径,应根据地形、运量和作业方法确定。最大坡度不宜大于正线的最大坡度﹐并按有关规定设置安全设施。

(4)基地内的单开道岔不宜小于9号。有长轨列车通过的线路曲线半径不宜小于300 m,特殊地段可降低长轨列车运行速度。

(5)基地布置应根据地形和生产方式,方便调车作业,材料堆置合理,取送料方便,并应使各种起重吊运机械移动距离最短。

(6)基地内应设置消防通道(可利用场内运输道路)﹔相邻料堆间,应根据作业需要,留有不小于0.5m的距离;场内堆置物与轨道及走行线间应保证足够的安全距离。

(7)基地内轨道标准,股道布置,线路平纵断面和建筑限界﹐应满足大型机械和机车车辆的作业限界,以满足机车车辆停放﹑进出及检修要求。

(8基地内临时工程设置,应避免影响站后工程施工。

4.1.3 钢轨的存放

整理后分类堆码,钢轨起吊应缓起、轻落,保持钢轨基本平直;支垫与各层钢轨垂直放置,上下层同位,垛码层数应保证钢轨不损伤变形。

4.2 施工人员培训及机械准备

(1)施工人员应进行岗前培训,经考试合格后持证上岗。

(2)施工前根据施工方法配备焊轨、长轨吊装和运输、长轨铺设等设备。

(3)施工前根据质量控制需要设置检测机构,并配备相应的检测设备;各检测设备必须在使用前校验并鉴定﹐不合格者不得使用。

4.3 施工方法

基地钢轨焊接采用固定闪光焊接,将100 m定尺轨焊接成500 m的长钢轨。钢轨焊接在焊轨生产线上进行流水线作业,通过配轨、轨端打磨除锈,焊接、正火、风冷、焊后粗磨,冷却、调直,精磨、探伤等工序完成钢轨焊接,具有机械化程度高、技术先进、焊接质量可靠、精度高﹑焊接速度快等特点,钢轨焊接的质量和精度满足350 km/h行车速度的客运专线技术要求;采用长钢轨运输车将500 m长轨运输铺轨现场后﹑使用长钢轨牵引车将长钢轨铺设到无砟道床上,具有铺轨速度高,操作安全可靠。

5 工艺流程及操作要点

5.1 工艺流程

见图1。

铁路500 m长钢轨焊接及铺设工艺

图1 长钢轨焊接工艺流程图

5.1.1 长钢轨焊接工艺流程
5.1.2 500 m长钢轨运输及铺设作业流程见图2。
铁路500 m长钢轨焊接及铺设工艺

图2 长钢轨焊接运输及铺设工艺流程图

5.2 500 m长钢轨焊接

5.2.1 配轨

将基地入场验收合格的钢轨﹐根据线路要素及无缝线路长钢轨计划表选配钢轨﹐将选配好的100 m定尺轨吊放于输送支架滚轮上。选配前应测量钢轨断面尺寸,选配时应选用钢轨断面不对称公差基本一致的钢轨相对焊接,不对称偏差不得大于0.4 mm。

5.2.2 轨端打磨除锈

用MSB-14-L自动除锈机将轨面、轨端0.5 m范围内进行打磨﹐除去铁锈、铁皮和其他杂物﹐使金属光泽露出达80%以上,使焊接电极与钢轨良好接触,从而保证焊缝质量。

5.2.3 焊接﹑喷号

采用Gaas80焊轨机焊接﹐钢轨接头在焊轨机内自动对中,经过闪光预热、接触顶锻﹑推凸后完成焊接全过程,从而将短钢轨焊成长钢轨。

为保证钢轨焊接质量的可追溯性,在焊接完成后在钢轨轨腰上进行编号和喷号。焊接前轨端温度不宜低于10 ℃。

钢轨焊接接头推凸后、未经打磨处理的情况下,使用检测直尺(L0=1 m)和塞尺在焊缝中心线两侧各15 mm的位置测量并计算接头错边量,接头错边量不应超过表1规定值。对于接头错边量超过最大允许值的焊头,应在焊缝两侧各100 mm的位置切掉钢轨焊头后重新焊接。

铁路500 m长钢轨焊接及铺设工艺

表1 接头错边量最大允许值

5.2.4 正火、风冷

当轨温降到500 ℃以下时,用正火设备把钢轨焊接接头加热到A3(亚共析钢)或ACM(过共析钢)温度以上30 ℃~50 ℃(即830 ℃~950 ℃),正火完后,用喷风装置对焊缝进行快速冷却,使其轨温快速冷却至500 C~550 ℃。以达到细化金属结晶,均匀组织﹐提高焊缝硬度﹐减少或部分消除焊接的残余应力,改善并提高焊缝及附近粗晶区的力学性能的目的。

5.2.5 粗磨

由人工进行粗磨﹐对焊接接头粗磨是为了清除轨头﹑轨底和坡角的残余焊瘤﹐丛而减少精磨机的磨削量﹐提高整个流水生产线的作业效率。粗磨部位在焊接接头范围内,距轨底脚尖端35 mm范围内的轨脚上、下表面及轨脚尖端,轨头部位非工作面。将粗磨部位的残留焊瘤及全部毛边除尽﹐打磨面须平整、光洁,保证打磨后的表面粗糙度能够满足探伤扫查的需要。轨底脚上角、下角应打磨圆顺。打磨时,应沿钢轨纵向打磨,不应横向打磨,打磨过程中砂轮不应冲击钢轨和在钢轨上跳动,打磨表面不应出现打磨灼伤和机械损伤。

5.2.6 水冷

水冷却在300 ℃以下进行,在冷却隧道内对焊接接头较长范围内进行雾和水冷却,使焊接接头温度达到50℃以下,以满足后道工序冷调直的要求。

5.2.7 调直

用SPM-4-NL四向调直机对钢轨进行测量和校直,使钢轨在水平和垂直方向平直度达到0~0.2 mm/m的要求。

5.2.8 精磨

用MMA-4-AL精磨机对钢轨焊头的工作面进行打磨﹐使轨面、工作面直线度达到0~0.2 mm/m的要求。钢轨焊接接头及其两侧各0.5 m范围内温度处于50 ℃以下时,使用精磨机对接头的轨顶面和轨头侧面工作边或轨头全方位进行外形打磨、精整。

5.2.9 探伤

用CTS-23plus探伤仪和扫查装置检查钢轨焊头质量,检查内部是否有裂纹、灰斑等缺陷存在。探伤时焊接接头的温度不高于40℃;当焊接接头的温度高于40 ℃时,可浇水冷却,浇水冷却时的轨头表面温度应低于350 ℃。

5.2.10 长钢轨验收

(1)探伤

每个钢轨焊接接头均必须进行超声波探伤检查。焊接接头中的缺陷当量大于探伤灵敏度规定值时,判定焊接接头不合格(判废),应锯掉重焊。

(2)外观检查

每个钢轨焊接接头均应进行外观检查﹐焊头平直度和表面质量应符合下列要求。

(3)在钢轨固定时闪光焊接生产线上,应使用非接触式传感器自动检测尺测量钢轨焊接接头平直度﹐其他情况下可以使用便携式钢轨平直度检测直尺。平直度允许偏差应符合表2规定。

铁路500 m长钢轨焊接及铺设工艺

表2 钢轨焊接接头平直度允许偏差(mm/1m)

(4)钢轨焊头轨顶面及侧面应纵向打磨平顺,不得有低接头。轨头及轨底上圆角在1m范围内应圆顺,母材打磨深度不得超过0.5 mm。

(5)钢轨焊头在轨底上表面焊缝两侧各150 mm范围内及距两侧轨底边缘个35 mm的范围内应打磨平整。

(6)用200 mm的直尺在焊缝中心线两侧个100 mm范围内测量﹐焊头工作面表面不平度不应大于0.2 mm。

(7)焊接接头及其附近钢轨表面不应有裂纹、明显压痕、划伤、碰伤、电击灼伤、打磨灼伤等伤损。

(8)对焊接后的长钢轨进行全面的检查,填写质量证明书,对于验收中发现的问题应及时处理。

5.2.11 长钢轨存放

500 m长钢轨焊接完成后,由滚轮输送线输送至长轨存放区﹐用32台固定龙门吊(500 m长钢轨)同时将长轨吊放在钢轨台位上﹐测量标记后分层堆码。长钢轨存放台要平整、稳固,各层钢轨之间应采用垫木或40方钢管支垫,支垫跨距7.5 m,上下对齐,与各层钢轨垂直放置。

5.2.12 长钢轨焊接工艺的试验

(1)型式检验的规定。

型式检验的项目和试件数量必须符合《钢轨焊接》(TB/T 1632.2—2005)的相关规定。出现下列情况之一需进行型式检验:

①焊轨组织初次生产﹔

②正常生产后,改变焊接工艺,可能影响焊接接头质量;

③更换焊轨设备﹔

④钢轨生产厂、或钢轨型号、或钢轨牌号、或钢轨交货状态改变,首次焊接时;

⑤生产检验结果不合格﹔

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