首页资料文库正文

轨道焊接十篇

时间：2023-03-27 15:23:33

轨道焊接

轨道焊接篇1

正文：

轨道焊接时应注意的几个问题

轨道为铁路专用的高碳中锰钢，焊接性较差，特别是大多数轨道在出厂时已作轨头表面淬火，加上板厚大，很容易产生焊接裂纹。尤其是延迟裂纹，在应力作用下还可能向母材（轨道）及焊缝金属的纵深发展，只有满足严格的焊接工艺才能保证轨道的圆满焊接。

线路上铺设的轨道和焊接接头，使用中经受的是动载荷，破坏形式为疲劳断裂，因此需要根据疲劳负荷的形式和影响疲劳强度的因素来研究提高其接头强度的措施，防止焊缝产生气孔、夹杂、未焊透和未融合等缺陷。

轨道的横截面尺寸变化较大，按常规开的U型坡口焊接已无实际意义，因而采用不开坡口的平对接，预留间隙（轨缝），背面加赤铜垫板的焊接方案。

考虑到露天轨道的热胀冷缩，每100米的线路应留一个接头不焊，且车档两端的轨头应能自由伸缩，焊接轨道的最佳的气温为250C-300 C,焊接过程应保证不受风雪和雨水侵袭，否则应停止焊接。

轨道材质分析

轨道型号为QU120型，根据厂家提供的轨道材质证明书显示，其型号为U71Mn，其化学成分见表1：

其力学性能为：

从表1中知C，Mn含量可知U71Mn为高碳中锰钢，随着锰含量增高，强度冲击韧性也随着提高，一般中锰钢较耐磨，但焊接过程中易产生低温马氏体组织。含碳量较高，强度、耐磨性及硬度也提高，焊接冷却时易得到强硬的马氏体组织。

一般碳当量Ce大于0.4%~0.5%时，钢即不具有良好的可焊性，而U71Mn碳当量高达1.04。淬硬倾向大，在焊接过程中部分母材熔化进入焊缝，从而使焊缝中的含碳量增高，易产生高碳马氏体，极容易形成冷裂纹，而焊材中的S、P杂质控制不当时，也易产生热裂纹，这种热裂纹极易产生在未填满的弧坑处。可见U71Mn这种材质较难焊接，所以现场焊接时必须选用合适的焊接工艺才能达到满意的焊接效果。

焊接方法的选择

目前国内轨道焊接方法通常采用气压焊、接触焊、铝热焊和电弧焊四种方法。由于冶建工程中起重机轨道安装高度一般在10米以上的窄吊车梁平面上，作业空间狭窄。采用气压焊与接触焊均需要较大平畅的环境，且必须在工厂外实施，铝热焊要求有较大的作业空间且作业时间长，焊接费用高。若采用手工电弧焊，存在焊接速度慢、耗时较长、不宜控制层间温度、不能保证焊接的连续性、产生的焊渣不宜于清理等缺点。采用CO2气体保护焊则能克服以上缺点，由于CO2焊在焊接过程中热输入量小，焊接后变形量小，易于控制焊后变形，但是轨道接头间隙窄，需将焊嘴砸扁如下图1所示：

轨道加工

轨道端头的处理方法

1.1、市场上常见轨道为两端淬火，为便于轨道焊接，用氧乙炔割去轨道两端150mm，切割前需预热，预热温度250～300° C，防止轨道切割过程中发生断裂。

1.2、接口加工

轨道接口采用氧乙炔割切割前需预热250～300°C，切割后必须用砂轮打磨平整，露出金属光泽，且不得存在油污、杂物。

冷作变形处理

2.1、利用反变形法来控制焊接变形，反变形量为24mm/24m，即按L/1000 放高度反变形量。2根轨道端头之间所留的间隙是上宽下窄，以轨底间隙为准，不得小于12mm，也不宜过宽，一般控制在15~20 mm范围内，轨顶间隙为20~25mm，偏差为0～2mm，如图2：

2.2、固定：轨道在安装位置即吊车梁上组对，然后将轨道接头两侧各1.5米范围内的约束全部松开，将轨道接头按照如图3所示的方法垫起。预先用赤铜垫板将轨道接口位置垫起 20-24mm，将轨道调整平直，防止错边现象。然后固定约束件，注意每一轨道接头附近至少设置4处约束点，左右方向的约束位置距接头200mm处，以后约束点设置间距为500mm。

所有约束在焊接接头焊妥，热处理完毕，接头缓冷后方可拆除。

轨道焊接

焊前准备

焊前必须对轨道两端各200mm范围清除铁锈、油漆、水份等杂质。

焊接轨道时应做好防风防雨雪措施，应用挡风板挡住风源，以免接缝产生气孔、裂缝。轨道接缝每只接头必须一次焊毕。

预热与回火处理：焊接前用氧乙炔中性火焰对轨道接头两端各200mm范围内进行均匀加热，预热温度300～350°C，预热恒温时间15分钟，焊接层间300～350°C。预热处理温度和层间温度根据气温可浮动，如气温在10℃以上预热，温度取下限。轨道焊接接头的回火温度为600-6500C，从焊缝中心算起两边各为100mm左右作为回火处理的范围。

采用直径为1.2mm的低碳合金钢焊丝ER50-6焊接轨道接头，采用窄波机头。

焊接

焊接顺序：轨道接头的焊接可分三部分，如图4。焊接轨道接头的顺序是由下而上，先轨底后轨腰、轨头，逐层逐道进行堆焊，最后修补周围。焊道顺序始终遵循先两侧后中间。

施焊：第I部分施焊时在衬垫外侧引弧，用短弧操作，采用锯齿形运条方式来回焊接。在确保焊缝质量前提下尽量用窄焊道施焊，除打底焊缝外其余每层焊缝厚度为3mm。第II部分在焊缝中部引弧采用锯齿形运条方式来回焊接，在两侧电弧作小圆弧旋转，焊接过程中要注意保证轨道两侧焊缝饱满。第III部分施焊，要求焊缝饱满，打磨后溶合线处无可见的下凹。

焊接参数及层间温度

焊接参数如下

焊接过程中，层间温度须保持与预热温度相同，控制在300℃～350℃，质检人员随时用激光测温仪检测，以保证这一温度要求。中断的焊接过程，须重新预热至300～350℃方能继续施焊。

施焊过程约束的处理：当焊完轨底部分以后，松开约束，将轨道端头的衬垫高度降低至6mm，再固定好约束。当把轨腰部分焊完后，去除全部衬垫并松开约束，此时轨道接头处应该有很小的上挠值。在施焊轨头过程中，根据钢轨恢复平直情况，决定是否固定约束。

注意事项

在施焊每层焊波时，尤其在施焊轨底的每层焊波时，应一次焊完，中间避免断弧，前后2层焊波的施焊方向应相反；每个轨道接头的焊接工作应连续进行，以使轨端头保持在较高温度下焊接(300℃~350℃)。在层间清理时，应及时利用锤击法消除应力。在焊接后，当消除应力热处理后尚未冷却前，须防雨水等淋湿；烧热的紫铜板可以取下沾水冷却，以便于下次再用。

焊后修整及热处理

3.1. 修整：手工打磨，均须平滑过渡并与轨道外形一致，避免凹陷。

3.2. 热处理：轨道端头在焊接完成后的消除应力热处理是提高焊接质量的重要措施，焊接完毕应立即进行。对于在比较低的温度下（如冬季施工等情况下)，进行焊接的轨道，必须采用这项措施；消除应力热处理均采用气焊喷嘴围绕轨头、轨腰和轨底反复进行加热，应尽可能使轨道全截面加热均匀，要特别注意轨底的加热质量。消除应力热处理温度为620℃~650℃，从焊缝中心算起两侧各为40mm作为消除应力热处理的范围；消除应力热处理的温度达到后，恒温加热必须保证在20~30 min以上，用生石灰粉或石棉布包好（利用生石灰粉时保护厚度应不低于50mm且必须覆盖全部热处理区域），保温缓冷，直到常温。

检查

轨道对接焊缝表面处理后，待24小时后对焊缝接头进行无损探伤检查（检查焊缝是否有夹渣裂缝及气孔未熔合），要求轨道焊缝质量达到二级要求，图纸上有特殊要求按图纸检查要求为准。

轨道允许误差值

(a)轨道对接的错边：上、下、左、右面均在0.5mm以内

(b)轨道旁弯：焊接后在4mm/10m

(c)轨道弯曲度：上、下方向的弯曲变形在5mm/10m以内

轨道焊接篇2

关键词：地铁轨道；焊接技术；施工保护

中图分类号：U231 文献标识码： A

工程概况

天津地铁2号线机场延长线工程铺轨施工，工程起点为DK23+466.634（即天津地铁2号线正线设计终点），终点为DK27+951.627（天津滨海机场站），全段共设1座地下车站，线路全长4.485km。其中地下线4.052km（含明挖段0.718km、盾构段3.33km）过渡段0.3km，地面线0.133km，全线最小曲线半径360m，最大坡度为25‰，该段含盾构隧道内疏散平台6.514Km。本标段主要施工内容包括以上范围内的道床施工，轨道、道岔铺设及线路相关工程施工，以及段内盾构隧道纵向疏散平台施工。

1、移动闪光接触焊

现场单元轨节焊接采用移动闪光接触焊，道岔区采用铝热焊，正式焊接前进行焊接型式检验，确认焊接工艺及参数符合要求、通过型式检验后方可正式上道焊接，严格按照焊接工艺进行焊接施工，焊接完毕后立即进行打磨、平直度检测、超声波探伤。

区间单元轨节焊节采用K922型悬挂式钢轨接触焊机，主要由焊接集装箱、动力集装箱和平车等组成。配置有锯轨设备、轨端除锈设备、移动式钢轨闪光对焊设备、移动式钢轨焊接接头矫直设备、仿型打磨机以及焊接接头热处理装置、发电机组等。

移动闪光接触焊施工工艺流程见图1。

⑴ 施工准备

人员要求：焊接作业人员应持有国家铁路主管部门认可的技术机构颁发的“钢轨焊接工操作许可证”。

机械设备要求：焊轨机生产应在型式检验合格后，且应采用与型式检验受检试件相同的生产工艺。

⑵ 钢轨焊前检查

检查钢轨型式尺寸：钢轨高度、轨头宽度、轨底宽度、断面不对称、端面斜度（垂直、水平方向）、端部弯曲、轨身直线度、检查钢轨表面质量。加强对钢轨平直度的检验，严格控制钢轨微小初始不平顺。轨端的平直性、对称性对焊接工作影响也很大。

⑶ 矫直钢轨

可以采用矫直的方法纠正钢轨端部弯曲，对于无法矫直的钢轨端部弯曲，应将弯曲的钢轨端部锯切掉。

⑷ 焊前除锈

待焊钢轨端面及钢轨与闪光焊机电极接触部位应除锈打磨。打磨面在钢轨待焊时间超过24h以上或打磨后有水、油、污垢污染时，应重新打磨处理。

⑸ 焊接和推凸

焊接前轨温不宜低于10 ℃。焊接接头轨头和轨底、轨底顶面斜坡的推凸余量不大于1 mm，其它位置推凸余量不大于2 mm。不应将焊渣挤入母材；焊渣不应划伤母材。推凸后、未经打磨处理情况下，应使用检测直尺（L0=1 m）和塞尺检查接头错边，在焊缝中心线两侧各15mm的位置测量并计算接头错边量，接头错边量不应超过规定值。对于超过允许的最大接头错边量的焊接接头，应在焊缝两侧各100mm的位置切掉钢轨焊接接头。

使用移动式焊轨机进行无缝线路长钢轨焊接与无缝线路铺设工艺配合作业；锁定焊接时应使用保压推凸，焊接接头冷却到400 ℃以下方可去除牵拉力。对每个钢轨焊接接头（成品）进行标识，标识应位于同一侧轨腰、距焊缝1m～3m位置。标识应清晰，端正，至少五年（或一个大修周期）内可以识别。标识方式应保证每个钢轨焊接接头（成品）能够依各项生产记录或信息实现追溯。

⑹粗磨

粗磨应保证焊接接头的表面粗糙度能够满足探伤检查的需要。应沿钢轨纵向打磨，

钢轨打磨表面不应出现打磨灼伤。焊接接头非工作面的垂直、水平方向错边应进行纵向打磨过渡。

⑺ 焊后热处理

焊后热处理包括正火，以及任何增加或降低焊接接头冷却速度而采取的工艺措施。热处理工艺应在焊接接头型式检验期间确定。钢轨焊接接头正火加热的起始温度应低于500 ℃（轨头表面），加热温度850 ℃～950℃，轨头冷却宜采用风冷。

焊接接头矫直应采用矫直的方法纠正焊接接头直线度偏差，矫直作业前，焊接接头温度应低于200 ℃。

⑻ 外形精整及直线度检验

应使用精磨机或仿型打磨机对焊接接头的轨顶面及轨头侧面工作边进行外形精整，外形精整应保持轨头轮廓形状。外形精整的长度不应超过焊缝中心线两侧各450 mm限度。外形精整不应使焊接接头或钢轨产生任何机械损伤或热损伤。不应使用外形精整的方法纠正超标的直线度偏差和超标的接头错边。焊接接头经矫直和外形精整后，应按照规定检查直线度和表面质量。

⑼ 外观、超声波探伤、填写记录

按照设计规定执行。

2、应力放散与锁定

应力放散与锁定焊接施工方法和单元焊相同，另外作业时要量测钢轨温度，当轨温在设计锁定轨温范围内时采用“滚筒法”放散应力和线路锁定，当轨温在锁定轨温范围以下时采用“拉伸器滚筒法”放散应力和线路锁定。本标段无缝线路单元轨节间的应力放散及锁定焊，拟采滚筒放散法和拉伸放散法放散。应力放散与焊联锁定施工工艺流程见。

拆除扣件支起钢轨：拆除单元轨节的扣件，解除约束，将钢轨抬上滚筒。单元轨节每隔10m支起钢轨放置滚筒。

应力放散施工准备：应力放散施工准备包括选择施工时间、测量轨温、安装撞轨器、安装拉伸器、解除无缝线路末端至零点范围的扣件、分散作业人员和工具等工作。作业人员均匀分布在单元轨节长度范围内。线路锁定前，应掌握当地轨温变化规律，根据作业区段的时间间隔，选定锁定线路的最佳施工时间。测量轨温时，要对钢轨的不同位置进行多点测量，取其平均值。无缝线路锁定后，立即做好位移观测标记，观测纵向位移。在钢轨腹部上，用红油漆注明锁定日期及锁定轨温，位移观测标记为永久性标记，不得任意改动。

滚筒放散法放散：当轨温在设计锁定轨温范围内时采用滚筒放散法。用撞轨器和小锤敲击单元轨节放散应力，撞轨器沿放散方向撞击钢轨，其他人员用小锤或上弹跳工具敲击轨腰放散应力。放散应力过程中，始终有专人在轨头量测位移变化情况，当位移出现反弹时，证明单元轨节内应力已经为零。同时观察“零点”位置是否归零，如果不能到位，调整撞轨位置撞轨直至“零点”归零。此时，立即拆除滚筒使钢轨落槽，上扣件锁定单元轨节。

3、施工环境保护方案

由于焊轨作业时的污染源较多，且洞内空气流动速率很低，因此洞内焊轨作业面上的空气相当污浊，很大程度上影响了焊轨作业的效率，对焊轨作业人员的健康更是一大威胁，为此需采取有效措施，改善焊轨作业面上的空气质量。

（1）采用国内使用经验较为成熟的TY柴油添加剂，使焊轨机、发电机排放出的废气中的有害气体的含量大幅降低。

（2）加强焊轨作业面上的通风。

采用10KW的轴流风机，在作业区间内间隔布置，从而加快作业区的空气流动，并不断与外界进行气流的循环。

（3）针对在洞内密闭条件下，不易挥散，作业条件差，施工时在焊机上增加了特殊研制的烟尘吸收和空气净化装置，减少焊接施工对周围环境的影响。

结束语

轨道作为地铁正常运行的基础设施，其施工质量的好坏直接影响地铁建设工程的总工期和施工质量。地铁施工中由于受到各种因素的影响，不可避免会出现各种问题。地铁轨道施工人员应该高度关注施工中常见的问题，并通过和相关部门的协商妥善解决这些问题，以此保障地铁轨道施工的顺利实施，有效提高地铁建设工程的质量水平。

参考文献

[1] 《钢轨焊接（通用技术条件，闪光焊，铝热焊，气压焊）》（TB/T1632.1～4-2005）

[2] 《铁路轨道设计规范》（TB10082-2005）

[3] 《无缝线路铺设及养护维修方法》（TB/T2098-2007）

轨道焊接篇3

[关键词]激光深熔焊激光功率光束焦斑材料吸收值焊接速度保护气体透镜焦距焦点位置激光束位置

中图分类号：TG457 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2016）11-0008-01

1 前言

激光焊接可以采用连续或脉冲激光束加以实现，激光焊接的原理可分为热传导型焊接和激光深熔焊接。功率密度小于104～105W/cm2为热传导焊，该种焊接方式熔深浅、焊接速度慢；功率密度大于105～107W/cm2时，金属表面受热作用下凹成“孔穴”，形成深熔焊，具有能量密度高、焊接速度快、深宽比大的特点。基于以上两种激光焊接形式的技术特点，结合轨道车辆不锈钢薄板搭接接头保证强度及要求严格外观质量的两方面要求，轨道车辆不锈钢搭接接头激光焊接形式为激光深熔焊接。

2 主要工艺参数

基于轨道车辆不锈钢搭接接头的激光焊接技术特点，分析激光焊接主要工艺参数对焊缝质量的影响，并提出控制措施。

2.1 激光功率

在光斑直径一定的前提条件下，激光功率密度的大小取决于激光功率。激光焊接中存在一个激光能量密度阈值，低于此值，工件仅发生表面熔化，焊接以热传导型进行，熔深很浅，无法应用于不锈钢搭接接头焊接。当工件上的激光功率密度超过阈值，产生小孔并形成等离子体，熔深大幅度提高，可以实现稳定的深熔焊接；当激光功率密度处于小孔形成的临界条件附近时，深熔焊和传导焊交替进行，成为不稳定焊接过程，导致熔深大幅波动，严重影响焊接质量。因此要实现轨道车辆不锈钢搭接接头连续稳定焊接，较高激光功率条件下的激光深熔焊接是应用于轨道车辆不锈钢搭接接头焊接的主要形式。在光束焦斑直径一定的情况下，较高的激光功率可保证激光功率密度超过激光功率密度阈值，保证稳定一致的熔深。

2.2 光束焦斑

光束焦斑大小是激光焊接的最重要变量之一，直接决定功率密度的高低。对于激光深熔焊，同等激光功率条件下，较小的光束焦斑直径可以获得较高的功率密度，进而保证以较小热输入量来获得既满足强度指标，又满足外观要求的部分熔透搭接接头。

2.3 材料吸收值

材料对激光的吸收取决于材料的一些重要性能，如吸收率、反射率、热导率、熔化温度、蒸发温度等，其中最重要的是吸收率。影响材料对激光光束的吸收率的因素包括两个方面：首先是材料的电阻系数；其次，材料的表面光洁度对光束吸收率有较重要影响，从而对焊接效果产生明显作用。

2.4 焊接速度

焊接速度对熔深影响较大，提高速度会使热量不足造成熔深变浅，但速度过低又会导致材料过度熔化造成搭接接头外部痕迹明显，严重时甚至造成工件焊穿。所以，对于一定厚度的不锈钢搭接接头，在激光功率一定的条件下，焊接速度有一定的适用范围，保证下层板焊接熔深控制在（0.15-0.4）T（T为下层板板厚）。

2.5 保护气体

不锈钢搭接接头激光焊接过程常使用惰性气体来保护熔池，保护聚焦透镜免受金属蒸气污染和液体熔滴的溅射，同时驱散高功率激光焊接产生的等离子屏蔽。通常使用氦、氩、氮三种保护气体。氦气价格较贵、电离能较高，因气体密度最小所以熔池保护效果一般，但因不易电离可有效抑制气体电离以让激光顺利通过，保证光束能量不受阻碍地直达工件表面，从而增加熔深，提高焊接速度，由于质轻而能逸出，不易造成气孔；氩气比较便宜，密度较大，熔池保护效果较好，但易受高温金属等离子体电离，屏蔽部分光束射向工件，造成激光能量部分损失，也制约了焊接速度的提高及熔深的增大，氩气保护条件下等离子云对熔深影响在低焊接速度区最为明显，当焊接速度提高时，它的影响就会减弱。氮气作为保护气体最便宜、密度适中、电离度介于氦气和氩气之间，适用于不锈钢搭接接头激光焊接，但有时会在搭接区易产生气孔。

2.4 透镜焦距

焊接时通常采用聚焦方式汇聚激光，一般选用254-380mm（10”-15”）焦距的透镜。光束焦斑大小与焦距成正比，焦距越短，焦斑越小。但焦距长短也影响焦深，即焦深随着焦距同步增加，所以短焦距虽可提高功率密度，但因焦深小，必须精确保持透镜与工件的距离，不利于通长焊缝焊接过程的工艺稳定性，同时过小的焦深易造成激光头距离工件间距过小导致工件无法有效压紧，也会导致焊接过程中产生的飞溅物影响反射镜表面污染，轨道车辆不锈钢激光焊搭接接头实际焊接使用的透镜建议焦距至少为254mm（10”）。

2.5 焦点位置

焦点位置也称为离焦量。焦点处功率密度最高，激光焊接时为了保持足够功率密度，焦点位置至关重要。焦点与工件表面相对位置的变化直接影响焊缝宽度与深度。在大多数激光焊接应用场合，通常将焦点的位置设置在工件表面之下约所需熔深的1/4处。

2.6 激光束位置

对不同的材料进行激光焊接时，激光束位置控制着焊缝的最终质量，特别是对接接头的情况比搭接结头的情况对此更为敏感。有些应用场合，被焊接工件的几何形状需要激光束偏转一个角度，当光束轴线与接头平面间偏转角度在100°以内时，工件对激光能量的吸收不会受到影响。

2.7 焊接起始、终止点的激光功率渐升、渐降控制

激光深熔焊接时，不管焊缝深浅，小孔现象始终存在。当焊接过程终止、关闭功率开关时，焊缝尾端将出现凹坑。另外，当激光焊层覆盖原先焊缝时，会出现对激光束过度吸收，导致焊件过热或产生气孔。为了防止上述现象发生，可对功率起止点编制程序，使功率起始和终止时间变成可调，即起始功率在一段时间内从零升至设置功率值，并调节焊接时间，最后在焊接终止时使功率由设置功率逐渐降至零值。

3 激光深熔焊技术特点

针对轨道车辆不锈钢搭接接头，激光深熔焊具有显著的技术特点，主要表现在：

1）高的深宽比，保证外露表面几乎无焊接痕迹，保证无涂装不锈钢轨道车辆的商品化效果。

2）最小热输入保证最小的焊接变形，不锈钢车辆表面平面度指标由传统车辆的2mm/m提升至1mm/m。

3）高的功率密度保证焊缝组织的高致密性，焊缝强度、韧性和综合性能高，保证焊接接头强度和性能指标远远高于同类电阻点焊和电弧焊接头。

4）强固焊缝。因为炽热热源和对非金属组分的充分吸收，降低杂质含量、改变夹杂尺寸和其在熔池中的分布。焊接过程无需电极或填充焊丝，熔化区受污染少，使得焊缝强度、韧性至少相当于甚至超过母体金属。因为充满高温蒸气的小孔有利于焊接熔池搅拌和气体逸出，导致生成无气孔的熔透焊缝。焊后高的冷却速度又易使焊缝组织细微化。

5）激光光束可实现精确控制并可实现非接触的大气焊接过程。因为聚焦光点很小，焊缝可以高精确定位。激光输出无“惯性”，可在高速下急停和重新起始，用数控光束移动技术则可焊接三维复杂工件。

4 结论

结合轨道车辆不锈钢搭接接头的技术要求，分析激光深熔焊接各工艺要素对激光搭接接头的影响，提出激光功率、光束焦斑、材料吸收值、焊接速度、保护气体、透镜焦距、焦点位置、激光束位置以及焊接起始、终止点的激光功率渐升、渐降控制等相关要素的工艺控制措施和要求，对轨道车辆不锈钢搭接接头激光焊接工艺的制定有重要的工程应用价值和参考意义。

参考文献

轨道焊接篇4

关键词：移动闪光焊接平直度 sec电子平直仪接头精整

钢轨闪光焊接施工，是在无缝长轨铺设施工完毕后，利用线路行车空闲时间用移动式焊机将500米长钢轨接头焊接，并按规定进行长轨条应力放散及锁定焊施工。焊接施工用电由焊轨车组自带的内燃发电机组供应。施工时焊轨车组压住已焊接的长轨条，轨道车采用顶进的方式，焊轨作业车组编组如下：从焊接作业点开始依次分别为闪光焊机（平车）、轨道车。根据不同的焊轨方向，焊轨车组提前在站内编组完毕后，利用长轨运输车推进后的空闲时间随之推进焊轨车组，进入计划施工地点进行焊轨施工，长轨运输车从前方返回之时，焊轨车组要提前退出区间。

1 工艺流程

钢轨接头焊前检查与处理：钢轨接头焊前检查与处理包括钢轨扣件拆除、垫放滚筒、轨端及电极接触部位除锈、机车对位、对轨与夹持、设备检查等内容。现场施工时通过上述准备工作后经检查达到焊接条件即可进行焊接。

钢轨焊接：钢轨焊接包括焊轨作业车对位，夹轨对中，通电焊接。

焊后处理：接头焊接后要检查接头外观质量、推凸质量、接头粗打磨、接头热处理、焊后冷调直、焊缝精磨、焊缝平直度检查、接头无损探伤、恢复线路。

移动闪光焊接头外在质量的优化措施

线上钢轨移动闪光焊过程中，为保证最终线路的平顺性，需严格控制接头的外在质量，特别是平直度。由于现场移动闪光焊是一个由铺轨、拆除扣件、垫放滚筒、除锈、对轨、焊接、粗磨、正火、矫直、接头精整、探伤、整修、恢复线路等十多个工序相互结合组成的一个综合施工过程，因此对移动闪光焊的外在质量控制贯穿始终。其中对焊接接头平直度有直接影响的工序主要有：对轨、焊接、正火、矫直及接头精整。

工地现场焊接工艺流程图。

为进一步保证京沪高速铁路钢轨焊接接头的外观质量，结合本项目实际施工，提出以下现场焊轨控制要点及具体实施。

2 对轨工序

现场施工时，线路条件如曲线段、直线段、坡道等会对钢轨的平顺性有一定的影响。当进行焊接时，由于移动式闪光焊机夹持采用轨腰夹持的方式，通过钳口表面与轨腰表面的接触进行夹紧，由于两表面均为圆弧面，因此仅仅靠夹持无法达到足够的对中精度，特别是在非直线段上，这点情况尤为突出。故此焊接前，应将钢轨初对中，将两待焊钢轨轨顶面和工作边平行对位，基本平齐，预留好合理的预拱度，采用斜铁等方式消除由于弯道超高及钢轨扭曲引起的不对中情况后，才能进入夹持工序。初对轨是保证接头外观质量中最容易被忽视的环节。

3 预拱度控制

焊接接头预拱度控制是控制高低接头的关键工序，施工时待焊钢轨在拆除扣件后垫放好滚筒，在各项检查完成后，进行焊接对位，焊接对位直接控制钢轨焊接施工质量。钢轨预供度调整，焊前钢轨供度控制在2.9mm/m～3.1mm/m，待焊钢轨分固定端和活动端。固定管调整为：设3个固定支点，支点位置距轨端第二个承轨槽、第五个承轨槽、第8个承轨槽，调整高度依次为3cm、1cm、2cm，由于固定端钢轨在焊接机组下压后会上翘；活动端调整为：设2个固定支点，第一个支点距轨端第3～5个承轨槽上，第二个支点距轨端18～21个承轨槽上，调整高度分别为4cm、9cm，由于第一支点和第二支点之间的间距较大，钢轨在重力作用下轨端会上翘（以上数据为现场焊接经验值），现场调整通过移动活动端支点将钢轨供度调整好，具体见下图。

钢轨供度调整好后进行焊机对位，车轮距轨端第一轮对提前标上记号，以每小时3-5公里的速度推进移动焊轨机初定位，载有移动焊机的轨道车第一个轮对距焊接位置3m左右，对位完成后应迅速装好止轮器，保证车辆不会发生溜车现象。对位之后应放下液压支腿，顶升起焊轨作业车。在焊接接头对轨过程中，必须以轨顶面和工作面为基准，轨顶面和工作面错位偏差不应大于0.2mm，轨底边缘错位偏差不应大于1mm。焊机电极表面应平整、光洁，无油、水、铁渣等污染物，左右股轨节接头相错量不能超过100mm。曲线上钢轨焊接，由于高速铁路、客运专线曲线半径较大，现场拨道调整量不大，为确保钢轨在焊接过程中横向相差量满足要求，在待焊钢轨下放好滚筒后，将钢轨向曲线内侧拨动，在接头20m范围拨成直线，现场通过拉悬线检查。

4 夹持焊接工序

对移动式闪光焊焊接接头来讲，夹持对中主要通过焊机进行，通过对中时设备的机械精度辅助人工干预，可以较好的实现对中。由于任何两根待焊钢轨的平直度都不可能完全一样，线路情况的影响也不相同，焊轨设备本身的机械对中结构也有一定的偏差，因此焊后大部分接头存在着一定的接头错边。夹持焊接工序在保证接头外观平直度质量方面主要进行两方面的工作，一是将以轨顶面及工作边为基准，兼顾其他部位进行对中，确保接头错边处于合理范围内，控制好焊接接头的错边量，也可以改善焊接接头的平直度；二是控制焊接预拱度，以控制焊后平直度，为接头正火打下良好的平直度基础。

5 正火矫直工序

焊后正火热处理同样是一个热过程，依然不可避免的会使得焊接接头产生平直度变化。正火过程无法象焊接过程一样通过夹持机构的夹持结合撤出夹持时间的控制来保证高温接头的平直度，正火时只能够通过控制拆除扣件距离、垫物高度和位置等辅助手段来使得正火工序对平直度的影响最小化。根据现场实际轨温情况，由于正火后接头预供度会下降，高温时控制钢轨供度为3.1mm/m，在接头两侧第二、四、六轨枕位置安装锁轨装置，锁轨装置满足能定在道床板上，在接头加热强将钢轨预供度调整好，将锁轨装置安装好，并在接头两侧将30m范围内的扣件按锁定要求全部拧紧方可进行钢轨接头热处理（由于钢轨轨温变化内部产生的应力会造成接头上供或拉细）。接头横向调整采用弯轨机，高铁、客运专线要求高，施工选用弯轨机作业力在轨腰位置，弯轨是将反向位置1m范围内的全部轨距挡块拆除，同时弯轨是保压时间控制在10秒以上，防止钢轨回弹。

6 接头精整工序

移动闪光焊接头精整使用仿型打磨机对焊接接头的轨顶面及轨头侧面工作边进行外形精整，恢复轨头轮廓形状。外形精整是控制接头平直度的最重要手段之一。外形精整的基本作业采用多次测量、多次打磨方式。为保证接头精整质量，作业前，焊接接头及两端1m范围内温度应在50℃以下，精磨的长度不应超过焊缝中心线两侧各450mm范围。使用仿形打磨机对焊接接头的轨顶面及轨头侧面工作边进行外形精整，外形精整应保持轨头轮廓形状，不应使焊头或钢轨产生任何机械损伤或热损伤，不应使用外形精整的方法纠正超标的平直度偏差和超标的接头错边。现阶段，我国铁路建设单位和工务养护单位进行现场接头外形精整时主要采用直尺塞尺式前后测量和各式仿形打磨机打磨。前后测量时必须要了解接头的平直度状况才能判断打磨范围和打磨量，而传统的接触式测量方式受限于固有精度，无法给予后期打磨足够准确的数据，这就会影响打磨质量。同时传统测量方式无法直观给出所测量接头的精确平直度情况，这样就在打磨时无法给予操作人员足够的打磨范围、打磨起始点、打磨量的指示，因此在高速铁路要求对接头平直度日益进行精确控制的情况下就无法达到要求，迫切需要更精确的接头平直度测量方式。

目前，各焊轨基地已开始采用比较先进的SEC电子平直度仪对钢轨顶面和工作边平直度进行测量。该设备是集成了计算机、传感器、信号处理、精密机械加工、新材料等新技术于一身的机电一体化设备。其特点是：采用有效长度为1米的精密导轨为测量基线，能反映真实值，消除了钢板直尺加塞尺方法的测量原理缺陷；数据采集、处理实现自动化、数字化；能连续测量钢轨两个方向的平直度数据；测量仪结构紧凑、重量较轻、便于携带、操作简便、检测效率高。测量时将钢轨平直度测量仪置于钢轨顶面或者侧面，箭头指向焊缝中心，测量钢轨顶面及侧面工作边平直度。测量过程中，每隔5mm进行采样，一米范围内总共测量200个点，通过将这两百个点的数据连线，绘出该接头的平直度曲线。实际接头精整作业前，在钢轨温度处于设计锁定轨温范围时测量钢轨焊接接头平直度，记录测量时的轨温。结合该接头测量获得的平直度曲线，可获得以下信息：

①接头轨顶面的平直度变化趋势（判断打磨长度）。

②接头工作边的平直度变化趋势（判断打磨长度）。

③接头轨顶面和工作边的错边情况（判断打磨长度）。

④接头轨顶面最大、最小值（确定打磨深度）。

⑤超过规定值的长度及部位（确定重点打磨区域）。

7 工艺优化措施

为进一步保证高速铁路钢轨焊接接头的外观质量，结合本项目实际施工，提出以下优化措施及建议：

①为保证外观质量，必须重视生产过程中连续质量控制，通过对轨、夹持焊接、正火矫直和接头精整等工序密切配合，形成满足高铁要求的外观质量控制手段。

②对轨过程必须使两待焊钢轨相互平顺，消除因线路条件引起的钢轨扭曲。

③持焊接过程必须重视控制接头错边和预拱度，保证焊后接头平直度稳定，不出现超标的错边。

④正火矫直工序必须在达到正火要求的同时控制平直度不发生大的变化，应采用矫直的方式使得接头接近笔直。

⑤接头精整工序应通过SEC电子平直度仪或同类设备对接头精整前的平直度进行测量，并针对平直度曲线判定打磨范围和打磨量，并制定相应的打磨工艺。通过上述方法，可实现对接头打磨量和打磨范围较好的控制，防止打磨超限或者造成报废接头的情况。

8 结束语

在京沪高速铁路310公里无缝线路钢轨焊接施工任务中，由于不断优化钢轨焊接施工工艺，同时执行京沪公司下发的各项无缝线路施工相关文件，项目部在京沪线焊轨施工得到了铁科院金化所、京沪公司、监理等多家单位的认可和赞同，焊接接头验收一次性通过，并在试验过程实现了486.1公里/小时的世界最高运营时速，相关观点、经验可供类似工程借鉴。

参考文献：

[1]铁路轨道设计规范（TB10082-2005）.

[2]客运专线铁路轨道施工技术指南（TZ211-2005）.

[3]无缝线路研究与应用.

[4]京沪高速铁路指挥部下发无缝线路相关文件.

[5]道行业标准TB/T1632.1-2005，TB/T1632.2-200、TB/T26

58.21-2007.

轨道焊接篇5

【关键词】箱式焊轨车；现场应用；换轨施工

0 前言

随着铁路提速和铁路客运专线建设在全国范围内的跨越式发展，作为其中重要内容之一的现场钢轨焊接大修施工越来越重要，其中现场焊接施工方法、焊接设备对焊头质量和施工效率有着重要的影响。箱式焊轨车是焊轨施工的关键设备，在我局换轨施工安排上处于换轨起始点处。焊接效率直接影响换轨效率，焊轨车的高效应用是保障现场焊轨施工和换轨施工生产效率和作业质量的关键。

在2012年之前，我局一直采用小型气压焊来完成换轨起点处的钢轨锁定焊接施工，自2012年8月我局在胶黄线成功完成了箱式焊轨车上线应用试验以后，就逐步淘汰了落后的小型气压焊设备在换轨大修施工的的应用，经过两年多的实践摸索与改进，针对箱式焊轨车能够在施工中的高效利用，做了大量工作。

1 焊轨车构造及焊接原理

焊轨车采用了集装箱式装载方式，由两个箱体置于一辆平板车的方式组成，一个集装箱装载动力发电设备，另一个箱体装载液压和焊接控制设备，主要由焊机头、电气控制系统、液压控制系统、冷却水循环控制系统四部分组成。焊机头是系统的执行部分，其上安装有对焊机进行操作的控制面板、液压阀件、焊接变压器、各型传感器等。焊机电气控制系统是由主控柜、计算机系统、焊头上的焊机操纵盒等组成，以实现对焊机作业过程的控制、监测、记录等。液压系统主要由液压泵、液压阀件等组成，为系统提供压力油。冷却柜由压缩机组、控制面板等组成，对焊接过程中焊口电极进行循环水冷却。

本车采用的是K900型焊机，属于电阻焊焊接类类型，焊接时，将钢轨置于两电极之间，对中加压夹紧，并对钢轨通过电流，利用钢轨及其连接处的电阻加热工件，形成局部熔化或塑性状态，通电结束后，压力继续作用，形成牢固接头。焊接过程不需要填充金属，热影响区小，易获得质量较好的焊接接头。闪光焊的焊头重伤头率是很低的，质量高于气压焊和铝热焊。

2 现场应用

我局换轨施工一般在封锁天窗内进行，YHG-500Q型焊轨车属于非自轮运转设备，封锁命令下达后，焊轨车发动机舱端与轨道车相连接由轨道车牵引至换轨起点静轨一侧50米处，停车后由焊轨车操作人员对焊轨相关设备做检查、预热工作，如果气温低于10℃，此项工作应提前进行。与此同时，焊头处作业人员将静轨端30米范围内钢轨条由焊轨车一侧顺起上坡道，由铁质垫块置于轨槽内做支撑，使焊缝处轨端轨底距轨枕槽达到最高高度70mm。目的一是保证焊缝处轨底面高度不要低于轨枕螺栓顶面，避免后续焊机夹持钢轨时产生障碍，二是使轨道车沿坡道顺利推运焊轨车进行焊轨对位。静轨端轨条抬高后由特制法兰盘固定轨底，法兰盘与轨枕螺栓相连接。动轨端一侧钢轨条入槽后同样抬高70mm，与静轨端钢轨成平直状态，轨头附近第一处支撑用铁质垫块，便于后期对轨调整用，换轨方向其余的支撑使用滚筒，每隔15根轨枕放置一只滚筒，距焊缝60m处预留出钢轨烧化量，此处钢轨呈现向外侧弯曲状态，在钢轨垂直方向铺垫两根滑杠，使弯曲钢轨脱离道砟，目的是进最大限度的减小钢轨与道砟的摩擦力，为焊接过程提供有利条件，以上工作准备完毕后，进行焊轨车对位，完成焊接工序。

3 技术革新与注意事项

1）由于是线上焊轨作业，一开始考虑应用焊轨车自带的四个液压支腿进行起车，随后再抬高钢轨，消除轨枕螺栓的障碍。经过试验，液压支腿处于最大行程时，车轮与钢轨顶面的间隙完全达不到70mm的要求，经过技术攻关，提出了先进行双股钢轨起高，再上车焊接的方法，避免了起车容易出现的掉道、倾覆等危险。在这种方式下四个支腿也能起到稳定车体的作用。此处应用到的钢轨支撑是一组高度为70mm、60mm、50mm、40mm尺寸的方形轨底槽，置于轨枕螺栓间的钢轨槽内。经多次实践，垫块应每隔4-5根轨枕放置一对最合适，放置密度过大造成人力物力浪费，密度过小钢轨承重后容易变形，发生危险。焊轨车对位结束后，以车轴下方为垫块位置最佳。

2）动轨端钢轨条应用到了滚筒支撑，即起到了抬高顺平钢轨的作用，又起到了减小轨底与轨枕摩擦力的作用，如图1所示。

3）钢轨烧化量预留量甩弯处应用到了滑扛装置，替代了之前焊接过程中人工干预拨轨的方式，科学省力，使动端钢轨轨条完全处于自由状态，为焊接过程提供了良好的条件。此装置一端设有垂直方向的钢管，插于外侧轨枕螺栓上，对滑杠起到固定作用，一端置于道床上的木墩上，使滑杠处于水平状态。

4 结束语

随着高速铁路的迅速发展，现场钢轨焊接已成为无缝线路铺设与维护的一项重要工作，如何利用焊轨车快速安全地完成现场钢轨焊接任务是各施工单位追求的目标，焊轨施工是一项集设备、工艺、人员组织等内容的施工项目，需要相关部门相互协作来完成。焊轨车是个新事物，与之相应的配套设备、技术标准，有待于进一步完善和修订。

轨道焊接篇6

关键词：高铁重轨焊接生产线；轨料上料；成品下料；自动输送

中图分类号：U215 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）03-0056-02

一、概述

目前，高速铁路已经成为世界铁路发展的总趋势，日本、法国、意大利、西班牙、英国、瑞典、俄罗斯等国家铁路营运时速已达到200～360km/h的范围之内。我国铁路东部覆盖不均衡，基础设施落后，铁路运行速度低，致使铁路运输效率低下，形成了运输高峰时严重堵塞的现象。目前，铁路的发展已经不适应我国现代化建设，在某种程度上严重影响了国民经济的快速发展。因此，改造现有铁路设施、运输提速和新建高标准、高速铁路建设和改造正在迅速进行，取得了客观的经济和社会效益。

我国高速铁路迎来了史无前例快速大发展的时代，高铁焊接是高速铁路建设中最重要的工序之一，而重轨焊接过程中的自动输送装备又是焊接工序中的重要组成部分。由于该技术尚处于国内空白，不能不采用落后的人工操作，产量低，自动化程度差，工人劳动强度大，危险因素多，一直是高速重轨焊接的薄弱环节，满足不了我国高速发展的铁路事业需求。

高速铁路必须有适合高速运行的重轨做支承。高速重轨除了其材质和轧制工艺有特殊要求外，在现场施工焊接方面也有很高的要求。目前，我国冶金企业轧制的重轨单根最大长度为100米，而高速铁路建设需要将100米的单根重轨进行多根拼接，高精度焊接后运往施工现场再进行焊接。由于我国高速铁路建设起步晚，积累的经验少，因此相关的施工技术还显落后，装备水平不高，建设效率低。在重轨焊接领域，多数建设项目还没有形成系列、完善、科学和高效的施工方案，只是在焊接设备上引进了国外的技术的设备，基本保证了焊接质量的需要。目前，根据重轨焊接的产量要求，大多数焊轨厂采用双作业流水线生产方式，两条作业线共用原料场地，原料钢轨的卸车、钢轨运输均采用人工操作吊车运输方式，成品辊道下线、装车也采用吊车运输方式。因为人工操作吊车吊运一次钢轨，一个运行周期需8～9分钟，向两条工作线运料需16～18分钟，同时还要进行卸车交叉作业，因此吊车的运送能力不能满足双焊轨作业线的生产要求（一个焊接周期6分钟）；而在成品钢轨下料辊道，若因吊车能力不足，将无法保证钢轨及时运离辊道线，造成下一根钢轨不能按流程继续生产，造成生产线卡阻。因此，由吊车完成的钢轨上下料的物流速度，成为制约重轨焊接生产线能力发挥的主要

瓶颈。

为适应高铁建设的需要，我们在大量调研和深入研发的基础上，将轨道横移技术进行改造，与重轨焊接生产线的焊接工艺对接，设计研制出国内第一套“高速铁路重轨焊接自动输送设备”。该设备通过摆动梁横移升降的方式将钢轨逐根运送到焊接辊道线上，大大缩短了轨料上料时间，解决上料区的物流输送瓶颈问题；在下料区的物流瓶颈问题。

根据重轨焊接生产线的焊接要求，设计满足焊接需要的自动输送设备，即上轨供料装置和下线收集

装置。

二、工作原理

本项目重点研发制造高速铁路重轨焊接生产线轨料上料和成品下料自动输送设备。该设备由上轨供料装置和钢轨快速下线收集装置组成，其生产工艺流程是：由吊车将料场堆积的重轨原料吊装于上轨供料装置的链床上，链床按照焊接生产线的节奏自动控制完成上料动作。具体动作时：链床启动，链床挡块将一根重轨推入焊接生产线辊道上方后，链床升降装置驱动链床下降将轨料放于辊道上，辊道运作将钢轨运出，进入焊接生产线。同时链床下降，退回，进入下一个运作周期，这样即可逐根将轨料连续输送至焊接生产线辊道，并与生产线运作同步。上料装置全部自动化，通过自动控制系统实现与焊接生产线的同步；该部分装备链床大小可根据最大轨料额长度设计制造，以适应不同长度轨料的上料需求。轨料通过焊前处理、焊接、焊后处理后，进入成品输送辊道。在该段设置的快速下料装置可以将重轨成品快速运出生产线辊道，进入下料链床，通过吊车调运至成品料场。具体工艺过程是：成品重轨运行至下料链床工作区后，链床升起，挡块将重轨挡住，链床动作，将成品推出辊道至链床尾部，等待吊运。链床下降，返回，等待下一根成品轨。该段装备通过自动控制系统与焊接生产线保持同步，其长度可以根据成品长度设计制造，以适应不同需要。并可以在快速下料的同时，通过翻转和收集、打捆等装置，实现成品重轨的自动堆放和大捆，完全实现成品下料至包装的工艺自动化。

三、采用的新技术

轨道横移技术在冶金企业已经应用多年，技术成熟，运行可靠。本项目产品就是将这些成熟的技术进行创新设计，与高速重轨焊接生产线工艺要求接轨，满足生产线快速上料和下料的需要，以解决多年影响焊接线各部分装备节奏混乱，工作效率底下的瓶颈。整个产品在国内众多重轨焊接生产线中尚属首创，该装置的采用可以全面实现焊接线的高度自动化，使我国重轨焊接生产工艺达到世界先进水平。

该系统的升降装置是采用平面四杆机构来实现，控制系统通过快速以太网CP343-1与别的机组实现数据交换；采用标准的通讯协议，充分保证整个系统的通讯畅通，并且系统的维护和扩充也非常方便。人―机界面采用上位机控制，使操作方便、灵活。集中监控系统采用可调焦220倍摄像头监控。自动化系统采用PLC-300控制，CPU采用子门子315-2DP。

四、结语

综上所述，本项目产品高速铁路重轨焊接自动输送设备技术先进、结构合理，该电气设备集低压供配电、电气自动化、网络通讯、监控摄像为一体，为焊轨生产提供高效率、高品味的全自动服务。该设备的技术先进性及全自动化程度在国内尚属首例。

高速铁路重轨焊接自动输送设备的应用，将对中国的高速铁路重轨焊接生产线整体工艺水平的提高起到积极的作用，将生产线的工艺水平整体迈入国际先进行列。未来几年，中国将斥资几十亿的投资规模对现有十余条重轨焊接生产线进行改造，“高速铁路重轨焊接自动输送设备”的应用前景广阔。

参考文献

[1] 吴宗泽．机械设计手册[M]．北京：机械工业出版社，2004．

[2] 孙桓．机械原理[M]．北京：高等教育出版社，2006．

[3] 姚樵耕．电器自动控制[M]．北京：机械工业出版社，

轨道焊接篇7

【关键词】地铁建设，轨道施工，问题，解决方案

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

1.前言

1969年，北京开通了第一条地铁线路，此后停顿了20多年，到1995年上海才建成地铁一号线。目前，我国已成为世界上最大的轨道交通市场。地铁轨道对列车起着承载与引导列车前行的作用，因此，地铁轨道是列车运行的基础，并且地铁轨道施工的好坏直接影响到整个地铁建设工程的质量和工期，地铁轨道施工影响到施工单位的经济效益，以及社会经济和社会生活。然而具体到国内的地铁轨道铺设工程，地铁铺设技术以及高水平的施工工艺掌握在极少数的施工单位和技术人员手中，严重制约了国内地铁事业的发展。全面认识地铁轨道施工中存在的问题，有利于提高地铁建设工程的质量水平。

2.地铁轨道施工概述

2.1.地铁轨道结构的形式

最常见的地铁轨道结构的形式是钢轮钢轨系统，这种轨道由钢轮轮缘和钢轨之间的作用里来提供导向力。

图1

轮缘是有高度h和坡度的，钢轨顶面也是由圆弧组成，保证钢轮向中间靠。如图2.

图2

2.2地铁轨道施工工艺原理

地铁轨道的铺设是将超长钢轨铺设在整体道床上，从而形成质量较高的无缝轨道线路，这种无缝线路抗列车冲击以及抗疲劳作用能力强，运行过程中列车能保障列车行驶平稳、高速，整个轨道线路使用寿命较长，但是需要注意的是整体道床的施工对地铁施工精度要求严格，施工的难度相对较大。

2.3.地铁轨道具体施工方法的选择

短轨枕式整体道床施工方法可分为两种,一是换轨铺设法,即首先用工具轨铺设整体道床,永久轨在隧道外焊接成长轨后,再运至隧道内换铺;二是一次铺设法, 不用工具轨,一次铺设无缝线路,即用25 m 标准长度钢轨,按换轨铺设法用工具轨铺设整体道床施工工艺要求,铺设整体道床,所有钢轨接头在隧道内进行焊接。

换轨铺设法施工。该方法钢轨焊接除联合接头外均在铺轨基地进行,焊接质量易保证; 同时避免了隧道内的空气污染,减少了施工干扰,各施工单位均有成熟经验;但工具轨的铺设与拆除需增加工程投资,施工周期相对较长。一次铺设法,在隧道内焊接钢轨易造成空气污染,施工干扰大,需做好施工组织设计,减少窝工,减少工程投资,施工周期相对较短。

2.4.无缝技术

在普通线路上，钢轨接头是轨道的薄弱环节之一，由于接缝的存在，列车通过是发生冲击和振动，并伴随有打击噪声，冲击力可达到非接头区的三倍以上。接头冲击力影响行车的平稳和旅客的舒适，并促使道床破坏、线路状况恶化、钢轨及连接零件的使用寿命缩短、维修劳动费用的增加。养护线路接头区的费用占养护总经费的35%以上；钢轨因轨端损坏而抽换的数量较其他部位大2-3倍；重伤钢轨60%发生在接头区。随着列车轴重、行车速度和密度的不断增长,上述缺点更加突出，更不能适应现代高速重载运输的需要。

为了改善钢轨接头的工作状态，人们从本世纪三十年代开始至今，一直致力于这方面的研究与实践,采用各种方法将钢轨焊接起来构成无缝线路。无缝线路用焊接长轨条铺设的轨道，因为长轨条没有轨缝而得名。无缝线路类型无缝线路分温度应力式及放散温度应力式两种。目前世界各国绝大多数均采用温度应力式无缝线路。焊接长钢轨线路就是无缝线路。一般而言，焊接长钢轨的无缝线路长为1～2km，目前技术上已可能做到全路段的超长无缝线路。

3.地铁轨道施工常见问题分析以及解决方案举例

3.1.辅助轨道基地的具体设置方面

一般情况下，轨道的铺设基地建立在车辆通行地段或者停车场，利用这两个地方足够便利的地理环境对轨料储备、组装轨排等大型作业进行统一实施。而对于辅助轨道基地的设置而言，就更为容易、灵活。如果在工程中还包含有高架建设区间，那么就辅助轨道设置而言，应该就高架区间进行设置，如果地铁全程都为地下线路，那么辅助轨道的设置一般是选择明挖车站区间，其具置也可以设置在中间部分（针对本条线路而言的），同样也可以选择在整个工程的终点位置或者是起点位置。

辅助铺轨基地位置所在环境应该相对平整，具备一些设备正常使用的条件，在其周围的道路通畅度高，并且能够对物资车辆正常的使用通行，并且可以与电水系统有效连通使用。基地总长度一般保持在200m以上，如果条件困难的必须保持在150m以上，宽度一般保持在25m以上，困难时保持在20m以上。基地内部配置应该为长方形。由于场地的限制以及其它因素的影响，通常情况下铺轨基地会包含以下几个方面：生产办公场所、钢轨（规格：25m）堆放场、配件堆放场以及施工人员休息生活区等等。

由于受到吊装孔尺寸大小的限制，在辅助铺轨基地的建设中一般都会与段轨道排运输法协同工作。在对辅助铺轨基地内部，应该使用龙门吊将所有已装好的轨排依次放到吊装孔上，其次在洞中通过炮车将放置完毕轨排运送到需要铺设的地铁建设路段。辅助铺轨基地的具体布置图如下图1所示：

深圳市在当初对地铁4号线进行初步设计时，一共设置了4出辅助铺轨基地。在施工过程中，由于工期调整，需要再增加辅助铺轨基地数量，所以选择了在汽车中心站、黄贝站以及坂田站三处建设铺轨基地，其主要根据本身所需要的场地大小，对材料的对方进行了合理的布置，并且没有设置钢轨方面的焊接所需区域。

图3

3.2.钢轨焊接方面

（一）对钢轨的型号以及性能呢过进行选择地铁正弦采用60kg/m的钢轨，硬度较高的钢轨一般使用在铁路方面，对地铁并不适用。在地铁轨道建设中使用u75v的热轨与车轮的匹配度最好，并且价格相对合适，所以笔者推荐。

（二）钢轨焊接主要过程就目前而言，我国对钢轨焊接方面的工艺主要有3种，第一种是接触焊，第二种是气压焊，最后一种是铝热焊。

接触焊的焊接原理在于利用电流通过电阻时产生的热量来进行焊接施工，在经过一定程度的顶锻加工以达到焊接的目的。接触焊就目前水准来讲，其焊接的效率更高，焊接的质量更好，目前在世界范围内被广泛应用，同样也是我国主要的焊接工艺之一。

对于铝热焊而言，其施工的环境相对较差，经过焊接后，焊接接头的质量得不到足够的保证，焊接后达到的极限强度也仅仅是母材强度的百分之七十左右，在进行焊接施工的时候一般不予采用。更觉相应试验资料表明，对长钢轨各种焊法进行比较，将焊接接头的质量以及木材强度的百分之百作为比较内容。

（三）既有工程以及续建工程的钢轨焊接

当进行续建工程的设计时，施工人员一般采用的是与既有工程一样的钢轨材料，但是所采购的相关厂家与既有工程的厂家并不一样，即使存在着一致，也会在批次以及时间上存在一定的差异，因此在钢材的选用上，及时统一形式，其具体内容也不尽相同，这就带给钢轨焊接工程极大地困难。

对于材质不同的两根钢材，分别对其进行接触焊或者是气压焊，对于各自的焊接质量都难以保证。并且就接触焊而言，其需要的具体施工时间较长，需要的空间更大，如果当既有工程开始施工后，一般都不会具备接触焊方面的条件。就移动式的气压焊来讲，虽然有足够的施工空间，但是如果当既有工程开工后，地铁工程各方面时间较短，在时间方面，并不能满足其具体的要求，在考虑到相应的焊接原理，如果仍然选择在此使用气压焊的方式进行焊接工程，可能会导致一定的病害，形成一定程度的隐患。

所以针对城市地铁轨道交通的既有线钢管焊接以及续建部分的钢管焊接，一般情况下是采用铝热焊的施工方式，铝热焊也表现出了十分合适的优势，比如它所需要的工艺相对于简单，比较适合流水性较强的作业，但是在对于了铝热焊行工艺进行施工时，需要对砂型、氧气瓶以及加热时的工作压力等进行一定严格性的硬性要求，以保证焊接工程得以竣工，并且保证焊接的质量。

四.结束语

地铁轨道是列车运行的基础，并且地铁轨道施工的好坏直接影响到整个地铁建设工程的质量和工期，地铁轨道施工中，不可避免的会遇见许多问题。在施工的过程中遇见了问题，要主动及时的将问题提交轨道施工负责部门，这些施工中的问题必须引起施工单位足够的重视，轨道承包商应当同有关部门协商处理解决这些问题。以保证地铁轨道施工建设能够顺利进行，保障整个地铁建设工程质量。

参考文献:

[1]何海健，项彦勇，刘维宁等.地铁车站隧道群施工对邻近桥桩影响的数值分析北京交通大学学报（自然科学版），2006，30（4）：54-59.

[2]刘传宏.CRTSⅠ型板式无砟轨道底座及凸形挡台施工质量控制[J].上海铁道科技，2010，（2）：84-86，75. [3]刘宝庆.高速铁路Ⅱ型板式无砟轨道平顺性控制技术[J].中国新技术新产品，2011，（11）：169-170.

[4]李汶京.地铁车站隧道群邻近桥桩施工关键技术研究[J].铁道标准设计，2009，（10）：85-89

轨道焊接篇8

关键词：焊接；铁路；应用

一、前言

在铁路机车的正常运行过程中，会由于焊接处的隐患造成危险。因此，要加强焊接技术，保证铁路运行安全。

二、铁路焊接技术发展现状

自20世纪90年代以来，中国铁路货车进入了快速发展期。尤其是近10年来，立足高起点、高标准，以低动力提速转向架和整体轻量化等核心技术为依托，建立了中国铁路货车提速、重载技术平台和标准体系；全面应用铁路货车性能仿真分析、试验台试验和线路综合性试验等方法，深入开展可靠性研究，形成了中国铁路货车可靠性评价体系；全面推广B+级钢枕架整体芯铸造、不锈钢焊接、制动系统模块化组装、在线自动检测、无损检测、环保涂装体系和精益制造等工艺新技术、新理念，形成了实现铁路货车产品性能和可靠性的先进制造工艺体系。我国铁路货车设计、制造、试验检测技术水平和产品综合技术性能已经达到了世界先进水平，为延长检修周期、改革检修制度创造了必要的条件。

三、特种焊修工艺的应用

1、特种焊修工艺可修复的损伤类型

（1）裂纹。由于碳元素含量高，在焊接过程中固―液相阶段容易产生晶间裂纹；同时，在焊接后如果快速冷却，钢轨的受热金属产生淬火层，出现马氏体，而这种马氏体组织十分脆弱，在焊接内应力作用下极易产生裂纹。

（2）气孔。由于高碳钢的含碳量高，焊接过程中易产生CO气孔，气孔出现，则破坏了焊缝的完整性。小气孔在焊件工作过程中会引起应力集中而造成断裂。

（3）脆性组织。焊接过程中，焊缝及热影响区加热温度极高，在高于723℃区域，冷却过程中由于冷速过快而造成淬火组织（高碳钢的淬火马氏体组织十分脆弱），硬脆组织在焊接区域的存在，很容易引起部件在工作过程中损坏而造成事故。一般电焊和喷焊钢轨，要求焊前将被焊件预热至400℃左右进行施焊，焊接后采取保温措施，使钢轨内部形成珠光体，同时消除其部分焊接应力。

2、特种焊修工艺流程

（1）焊前处理。用角磨机将尖轨、钢轨表面的硬化物（疲劳层）、氧化物（铁锈）、污垢、碎裂和微细裂纹等彻底清除。预处理长度视伤损部位及伤损程度而定，一般50mm为一区段。

（2）边焊边熔。用氧化焰和中性焰将尖轨、钢轨焊修区加热至1000℃左右。用中性焰融化焊丝，保持焊丝与火焰始终不离开熔池。在施焊部位加入少许微量元素，起到去除杂质、防止氧化的作用。

（3）焊后热处理。待被焊部位自然冷却至650℃左右，用水进行喷雾冷却（平均冷却速度5～10℃/s），使钢件获得所需的马氏体组织。钢轨热处理后的抗磨耗、抗压溃、抗擦伤、耐疲劳等性能都有明显提高。

（4）焊后整理。焊后整理的目的是为了使尖轨、钢轨恢复到标准的几何断面。①采用角磨机的平行砂轮一侧对焊层进行平顺打磨。②打磨时砂轮给进量不可过大，以免出现蓝紫色斑。③打磨时应先平面后两侧。④打磨平顺度用1m直尺测量，允许误差+0.3mm，不得出现负值，轨面与车轮踏面的接触面积不小于90%。

四、无缝焊接

1、小型气压焊

小型气压焊是先将焊接钢轨头打磨，清除杂质，将钢轨垫平，轨头接触对位，保证焊头两端平直度，用特种夹具固定，采用氧炔混合气体燃烧集中加热轨头部分，待钢轨达到熔点时，启动小型液压千斤顶挤压轨头，使轨头融为一体，并挤压清除表面多余浮渣。冷却后，对焊接部位进行细致打磨，保证各部尺寸满足规范要求。移动式小型气压焊适用于铁路沿线现场钢轨焊接作业，也适用于预铺无缝线路的焊接工作。

2、铝热焊

铝热焊可用于道岔预铺焊接。无缝道岔上道后，可使用铝热焊进行前后及岔区接头焊接。道岔前后的接头及配轨接头，可只钻第二，第三螺栓孔，以便施工时用接头夹板联结，在道岔上道后第二次要点与前后钢轨焊接时，可不再换轨。

目前，铝热焊焊剂及机具分国产和进口两种。国产焊剂在武汉生产，坩埚可以重复使用。从法国引进的铝热焊工艺，坩埚为一次性使用，成本稍高。另外，从德国引进的铝热焊工艺在广州铁路局也已使用。法国铝热焊的工艺特点是采用一次性坩埚，使用一次性坩埚，减少了焊头夹杂物和产生空隙的危险，减少了安装及辅助机具，不但减轻了工人劳动强度，而且可使操作更为简便。采用定时预热和自熔技术，减少了人为因素的影响，使焊头性能和质量更为可靠。一次性坩埚是用合成树脂将一种耐热混合物压结而成，其热力指数优于传统坩埚。采用法国铝热焊焊接时，必须使用与一次性坩埚新的热平衡相匹配的熔化物料，即只能用焊剂包中的焊药，不能随便将来自不同包中的两种部件混合搭配。

3、锰钢辙叉粘接

锰钢辙叉与两端钢轨的焊接，国外多采用在钢轨与锰钢辙叉间增设“介质材料”的方法。我国是采用粘接的方法，在工厂将锰钢辙叉直股前后与短轨粘接起来，到现场再与前后钢轨焊联，形成无缝道岔。锰钢辙叉粘接时，首先要处理好锰钢接头断面，使其与夹板吻合，吻合面要求达80%以上，以增加接头阻力；同时接头粘接部位的除锈打磨和清洁更为重要，接头断面打磨除锈必须在工厂进行，以保证质量。锰钢辙叉粘接工艺与胶接接头工艺基本相同，但没有绝缘的要求。

4、冻结接头

冻结接头一般在不粘接的锰钢辙叉前后接头使用，也有在已铺设的有缝道岔要焊联成无缝道岔，但有的接头不好焊接时使用。冻结接头轨端设有6～8mm垫片，靠摩擦阻力将接头冻结，因而所用夹板比普通接头夹板断面大。所用螺栓直径为27mm时，螺栓上紧后的拉力为350kN；若用直径为24mm的螺栓，则拉力为250kN。

铁路总公司专业设计院与清华大学联合研制的高强度贝氏体钢辙叉，其强度达到1180MPa以上，能与普通钢轨焊接，适用于提速区段的60kg/m钢轨12号固定型辙叉的铺设与更换，且能实现岔区内钢轨焊接，形成跨区间无缝线路。

五、焊接接头出现低塌的工艺方法

钢轨通常在闪光焊过程中，因闪光电阻焊的特点使钢轨的焊接加热一般用时较短，钢轨延整个截面加热比较均匀，焊接加热阶段不存在热应力不均匀的现象。

钢轨焊接加热结束后，钢轨整体截面被加热1500℃以上，在随后的自然冷却过程中，由于钢轨轨头和轨底的厚度不同，两者的冷却速度不同，造成两个位置所受的热应力不同，进而轨头和轨底的残余应力不同；在钢轨投入运营后，在车轮载荷的不断作用下，轨头部分残余拉应力不断释放，造成接头低塌。通过对钢轨焊接接头进行焊后热处理，即：把整个钢轨焊接接头重新加热到正火温度，对轨头强制冷却，以实现钢轨焊接接头正火。通过实践分析，钢轨焊接接头残余应力发生了变化：原本轨头部分存在的残余拉应力变成了残余压应力；而轨底部分存在残余拉应力不变。因此可以采用如下措施预防：

1、对钢轨轨头处焊接接头强制冷却

在钢轨焊接过程中的冷却阶段，对轨头加以强制冷却，使轨头部分的冷却速度同轨底部分基本相同，可实现预防焊接接头低塌目的。

2、对钢轨轨底处焊接接头进行保温缓冷

轨头强制冷却可实现轨头同轨底冷却速度基本相同；同理，对轨底采取保温的方法，减缓其冷却速度，同样可达到轨头同轨底冷却速度基本相同。这里值得强调的是：在现实生产中，不是所有的未经过热处理的无缝线路钢轨焊接接头都出现了低塌，这说明造成焊接接头低塌的残余应力有一标准范围，具体残余应力值超过多少才会出现低塌现象，这还需要后续深入的研究。

六、结束语

总之，加强对铁路焊接技术，能够有效保证行车安全，促进铁路行业的快速发展和进步。

参考文献：

[1]杨西.焊接辙叉结构设计和焊接工艺[J].中国铁路，2006（7）：67-68.

轨道焊接篇9

1焊接小车

焊接小车是实现自动焊接过程的驱动机构，它安装在焊接轨道上，带着焊枪沿管壁作圆周运动，是实现管口自动焊接的重要环节之一。焊接小车应具有外形美观、体积小、重量轻、操作方便等特点。它的核心部分是行走机构、送丝机构和焊枪摆动调节机构。行走机构由电机和齿轮传动机构组成，为使行走电机执行计算机控制单元发出的位置和速度指令，电机应带有测速反馈机构，以保证电机在管道环缝的各个位置准确对位，而且具有较好的速度跟踪功能。送丝机构必须确保送丝速度准确稳定，具有较小的转动惯量，动态性能较好，同时应具有足够的驱动转矩。而焊枪摆动调节机构应具有焊枪相对焊缝左右摆动、左右端停留、上下左右姿态可控、焊枪角度可以调节的功能。焊接小车的上述各个部分，均由计算机实现可编程的自动控制，程序启动后，焊接小车各个部分按照程序的逻辑顺序协调动作。在需要时也可由人工干预焊接过程，而此时程序可根据干预量自动调整焊接参数并执行。

2焊接轨道

轨道是装卡在管子上供焊接小车行走和定位的专用机构，其的结构直接影响到焊接小车行走的平稳度和位置度，也就影响到焊接质量。轨道应满足下列条件：装拆方便、易于定位；结构合理、重量较轻；有一定的强度和硬度，耐磨、耐腐蚀。轨道分为柔性轨道和刚性轨道两种。所谓刚性轨道就是指轨道的本体刚度较大、不易变形，而柔性轨道则是相对刚性轨道而言。两种类型的轨道各自有各自的特点。刚性轨道定位准确、装卡后变形小，可以确保焊接小车行走平稳，焊接时焊枪径向调整较小，但重量较大、装拆不方便。而柔性轨道装拆方便、重量较轻，精度没有刚性轨道高。

3送丝方式

送丝的平稳程度直接影响焊接质量。送丝方式可以简单分为拉丝和推丝两种方式。拉丝时焊枪离送丝机的安装位置较近，焊接过程中焊丝离开送丝机后受到的阻力较小，因此可以保证送丝过程平稳，但送丝机和焊丝盘均须安装在焊接小车之上，增加了焊接小车的重量，给人工装拆增加了困难，重量增加还容易造成焊接小车行走不平稳。使用直径为0.8mm或1.0mm的小盘焊丝（重量约为5kg）减轻了焊接小车的重量和负载，又使得焊接过程容易控制，但对焊接效率有一定的影响。采用推丝方式时，将送丝机构安装于焊接小车之外，减小了焊接小车的体积和重量，可以使用大功率的送丝机和直径为1.2mm的大盘焊丝（重量约为20kg），从而提高焊接效率。然而，由于推丝时送丝机离焊枪较远，两者之间须有送丝软管相连，当焊丝被连续推送到焊枪嘴处时，焊丝受到的摩擦阻力较大，而且，焊接过程中送丝软管的弯曲度对送丝的平稳程度有一定的影响，严重时造成送丝不畅，因此使用推丝时须充分考虑述因素。

4焊接工艺的选择

目前，除采用手工焊接外，管道焊接较多的是采用埋弧自动焊接工艺和气体保护焊工艺。

埋弧自动焊有焊缝成型好、焊接效率高、焊接成本低等特点，对于管道施工而言，埋弧自动焊可用于双管联焊，简称“二接一”，即焊枪固定在某一位置，管子转动。显然长距离管道焊接时不可能让管子转动，因而“二接一”只能用于管子的预制。如果管道全位置自动焊采用埋弧焊工艺，那么焊接装置上必须配加焊剂的投放、承托与回收机构，使得焊接装置的结构变得较为复杂，给操作与装拆带来不便，而且增加了行走小车的负载，影响小车行走的平稳性。埋弧焊一般采用粗焊丝、大电流的焊接方式，用于全位置自动焊可能会由于熔敷率较高出现熔滴下垂、流动等焊接缺陷，影响焊缝的成型与质量，因此将埋弧焊应用于管道全位置自动焊接实现起来困难较大。

采用药芯焊丝加气体保护的焊接工艺，若是多遍成型，则每次焊缝表面清渣费工费时；若是强迫成型，则须配加一个与焊枪一起运动的成型铜滑块，并通入循环冷却水，可以大大提高焊接效率，这样一来不仅焊接装置的结构复杂，而且重量增加。因为药芯焊丝的价格较高，同时还要解决保护气体的气源，所以焊接成本较高。单一使用自保护焊丝，虽然节省了保护气体，但存在清渣困难问题。

采用实芯焊丝加气体保护的焊接工艺，若是多遍成型，则焊接过程可简单分为打底、填充、盖面三个阶段，无须对焊缝表面进行清理而直接进行下一道工序，但焊接速度相对强迫成型而言慢一些。保护气体一般为纯二氧化碳气体、二氧化碳和氩气或二氧化碳和氧气的混合气体。二氧化碳和氩气的混合气体可以使得焊接时的电弧燃烧稳定、飞溅较小，但在野外施工时氩气气源难寻、价格较高，从经济方面考虑，在焊接输油管道时，最好尽量使用纯二氧化碳作为保护气体。在有条件的地区施工，使用二氧化碳和氩气作为保护气体较为理想。

5控制方式

轨道焊接篇10

厂焊长钢轨工作内容及费用组成

1厂焊长钢轨的主要工作内容

厂焊长钢轨的主要工作内容包括:100m钢轨卸车、选配轨、除锈、焊接、粗磨、正火、粗调、时效处理(半成品存放24h)、精调、精磨、探伤、月台质检、存放。与现行定额相比，此单价中的工作内容增加了“100m钢轨卸车”内容，且该费用组成不包含车辆回送工作。

2厂焊长钢轨包括的费用

厂焊长钢轨费用主要包括:人工费、生产人员规费、材料费、固定资产折旧费、生产线机械使用费、周期性检验和型式检验费、管理费、利润、税金。与现行定额相比，此单价中包含了焊轨基地的建厂投资的折旧费及型式检验费。

厂焊长钢轨费用分析

1焊轨基地生产人员数量的确定

通过调研，既有焊轨基地生产人员数量如表2所示。表2中生产人员数量是经现场实地调研统计的，平均每个焊轨基地配备生产人员129人，每条生产线平均配备生产人员65人。即每个焊轨基地按2条生产线配备生产人员。各铁路局焊轨基地定员除表2中的生产人员外，还配有维修人员、管理人员、后勤人员、500m钢轨装车人员。其中管理人员、后勤人员相关费用纳入管理费;维修人员相应工费纳入机械台班费的经常修理费;500m钢轨装车人员费用不计入焊轨单价。

2生产人员月工资水平

生产人员月工资包括:基本工资、工资性补贴、辅助工资、职工福利费、劳动保护费、奖金、加班费(月工资中含个人负担的医疗保险、失业保险、养老保险、住房公积金)。经调查，焊轨基地生产人员月工资平均为3300元，即每工日157元。

3生产工人规费的计算

规费系指政府和有关部门规定必须缴纳的费用，包括社会保障费(基本养老保险费、失业保险费、基本医疗保险费、工伤保险费、生育保险费)、住房公积金、工程排污费。经测算，按生产人员工费的42%计列。

4生产线工班产量

如果按9min焊接1个接头计算，8h焊接53个接头，乘以设备利用系数0．85，乘以时间利用系数0．90，8h焊接的接头个数为53×0．85×0．90=41。根据调查，焊轨基地每条生产线工班产量平均完成40个接头(见表3)，与计算结果十分接近

5焊轨材料费

根据调研资料统计分析，每个焊接接头消耗的材料费为162元。此费用扣除了其中属于机械经常修理费包含的部分材料费(如焊机钳口、感应圈、液压油、皂化油等)。

6焊轨基地设备费

11个焊轨基地中有7个为新建基地，4个改建基地，其中的设备费如表4所示。由表4可以看出，平均每条生产线设备费为4631万元(包含焊轨设备、存轨、卸轨设备，扣除500m长钢轨装车的设备)。

7100m定尺钢轨焊接机械台班单价及分析

100m定尺钢轨焊接设备按12年摊销，每年有效工作台班260个，计算的机械台班单价为24848元。具体计算如表5所示。