铁路钢轨铝热焊接施工介绍

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:huashaosile
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  摘 要:本文通过对钢轨铝热焊插入焊接施工进行了研究和分析,首先对技术要求、主要设备、施工组织等方面进行了简要介绍;然后对作业程序和工艺要求等进行了着重阐述;最后对质量和注意事项等提出了要求。
  关键词:铝热焊;作业程序;工艺要求;注意事项
  中图分类号:U213.9+2文献标识码:A文章编号:
  1技术要求
  1.1焊接用钢轨
  用于铝热焊接的热轧钢轨应符合TB∕T2344-2003的规定。
  用于铝热焊接的热处理钢轨应符合TB∕T2635-2004的规定。
  1.2焊接材料
  铝热焊剂及砂模应适用于待焊钢轨类型,包装上的标识便于识别,焊剂应密封包装。坩埚应能实现铝热钢水自动浇铸。
  1.3工艺要求
  钢轨铝热焊工艺应按供应商提供的工艺手册执行。
  2 铝热焊主要设备和机具
  施工主要材料:焊剂、坩埚、砂型、封箱砂、氧气、丙烷等。
  主要施工运输工具:汽车2台,其中两台运输料具,两台运输人;轨道车两个头和两个平板联结。
  主要施工机械:锯轨机2台,仿型打磨机2台,发电机2台,角磨机2台、涂油机1台,推瘤机1台。
  主要施工工具和仪器:翻轨器6根、齿条式压机2台、氧气表总成2个、丙烷表总成2个等。
  3 施工组织
  3.1施工人员组成
  由工长1人,拆除钢轨和恢复钢轨、锯轨、除锈等5人,焊接操作人员4人,探伤工1人,防护人员5人,机动车司机1人,共计17人组成的焊接组。
   4作业程序和工艺要求
  4.1轨端锯轨作业
  用锯轨机按照先前画好的标记将线上钢轨一端锯断,然后再根据线下钢轨长度和焊缝的长度,复核线上需要锯断钢轨的长度,复核无误后方准锯钢轨的另一端,保证端头直角垂直公差不大于0.15mm。
   如果轨温较高,不能使用锯轨机锯轨,必须使用气焊割断钢轨,气焊割的位置应在接头1米左右,气焊割钢轨时应斜着割或割成V型,以利于钢轨拨出。
  拨出线上钢轨,拨入需要焊接的钢轨,以轨底处为基准,控制焊缝为28mm(+2mm,-1mm),锁定两焊缝之间距离焊缝第八根轨枕上的扣件,这时所有线路人员远离被焊接的钢轨,防止人为的使钢轨位移,造成对轨时间加长,延误天窗时间。
  气温急剧变化时必须使用拉伸机锁定钢轨,然后进行焊接操作。
  4.2 轨端除锈去污作业:
  在距轨端50mm范围内,用角磨机安装钢丝轮对焊接钢轨的断面、轨头、轨腰、轨底进行清污除锈,随后用安装了砂轮的角磨机打磨,要注意轨底打磨要彻底。
  4.3轨端干燥作业
  当空气的湿度超过40%,在需要对焊缝两侧0.5米范围内的钢轨进行加热干燥,充分除去钢轨表面的水分.
  4.4 对轨作业
  1. 水平调整:用1米直尺检查焊缝两端工作边和轨腰是否平直。如果有偏差,用对轨架进行调节。
  2. 尖点调整(垂直调整):将1米直尺放在焊缝两端钢轨轨面,用对轨架对轨端的高度进行调节,使直尺的端部与钢轨顶面之间的间隙(即尖点值)在1.8~2.3mm之间(为了控制打磨后轨面的高低,尖点值尽量控制在2.1~2.3mm)。
  3.在钢轨轨头、轨腰、轨底检查钢轨端头水平对正,是否向内、向外,应在同一直线上。
  4.钢轨的轨头、轨腰或轨底宽窄不一致时,将两端钢轨按工作边对齐。钢轨高低不一样(小于3mm),应对上不对下,差异在轨底解决。
  5.反复调整及检查轨缝、尖点、水平、倾斜直至达到标准为止。
  4.5砂型安装作业
  安装砂型时一定要使浇注孔对准焊缝中心,并与轨底垂直,确保焊缝两端钢轨特别是轨底预热均匀;
  安装底模一定要前后、左右队中,并且要紧贴轨底,砂模底板安装定位后,必须进行二次对轨,以符合水平和尖点是否有扰动,如有扰动需要进行再次的调整;
  第一片砂型安装完毕后,在轨头处放置白卡纸并赛紧缝隙,然后合上第二片砂型。放置时,白卡纸必须露出侧模板;
  锁紧夹具;
  检测砂型与轨腰的贴合,确保贴合紧密没有间隙,防止焊接后产生飞边;
  砂型安装完毕后,要盖上砂模顶部,防止杂物落入砂型内,造成焊接后出现夹渣伤损;
  4.6封箱作业
  首先对轨底、轨头处缝隙用封箱砂赛紧压实,然后整体封箱,用捣实棒将所有的缝隙捣紧捣实;
  在砂型顶端和两侧模板之间,要用封箱砂填满凹槽处,防止浇注时钢水从两砂型之间的侧缝出淌出;
  将侧模板顶端的边耳,覆盖封箱砂以保护侧模板;
  将灰渣盘安装在侧模板的挂壁上,要挂稳挂牢。
  4.7预热枪安装作业
  预热枪支座应安装在上风方向,避免逆风安装导致火焰灼伤预热系统;
  预热枪嘴距离轨面高度为40mm,对钢轨中心线居中。
  4.8 预热作业
  在燃烧器上,将氧气和丙烷两个总阀门完全打开,慢慢地把丙烷和氧气瓶松到底,低压归零,顺时针使用调节器增大压力,直到丙烷工作压力为1.2 Mpa,氧气工作压力为4.5MPa,关闭燃烧器阀门。
  在砂模外,快速打开燃烧器的丙烷阀门,点燃火焰并把阀门稍许开大些,慢慢打开燃烧器上的氧气阀门。
  继续打开两个阀门,直到燃烧器上的丙烷阀门完全打开,并且氧气阀门也被部分打开,使得燃烧器端头的火焰得到15-20mm长的中性火焰心。
  燃烧器放在预先已定好位的支架上,迅速地将燃烧器放置于砂模和间隙的中央并且固定好。火焰应该稳定地从砂模中冒出来,并且两侧均匀对称,大约半米高低。
  稍关闭氧气阀门,声音发生变化时,再慢慢打开约1/3圈,到声音柔和时,按下秒表开始计时,预热时间为3.5-4.5分钟。
  不间断注视预热过程,预热结束后,将燃烧器从砂模中撤出,钢轨中间及轨头应颜色发红。
  预热时将分流塞一起预热,如预热已正确完成,先关闭氧气阀门,再关掉丙烷阀门。
  如果钢轨温度低于15℃,必须在预热开始前或在预热过程中,用涡轮式焊枪(或预热枪)将钢轨加热至37℃。加热范围是砂模两侧各1米的范围内。
  整个预热过程中,轨腰的受热颜色有变化,预热完成后,轨腰的温度为950℃~1000℃,这时的颜色为亮黄色;
  预热完毕后,撤除预热枪,先关闭燃气阀门,后关闭氧气阀门。
  4.9 坩埚安装和焊接浇注作业
  检查坩埚和焊药包装的完好性,坩埚破损、焊药破包或受潮不能使用。
  打开焊药包,将焊药旋转着倒入一次性坩埚内,使焊药重新混合。将点火引信插入焊药内约25mm并盖上坩埚盖。
  预热结束后,移开喷嘴,将分流塞推入顶部的入口内。
  预热完成后,立即将坩埚安置在砂型侧模板顶部的定位片内,取出坩堝内的高温火柴,将其点燃,然后将高温火柴头三分之二长度插入焊剂内将焊剂点燃,迅速盖上坩埚盖,所有人员撤离3米以外的安全距离。
  安排两人手持堵漏棒站立两旁,以防钢水泄漏。
  当废渣停止流出时,按下秒表计时。
  4.10拆模作业
  浇注完成后一分钟,移去坩埚,然后移去废渣盘和一次性坩埚,拿掉砂模夹具、模套及底托盘;
  浇注完成后四分三十秒,拆除侧模板和底板;
  4.11推瘤作业
  浇注结束7分钟30秒后,推掉焊头顶部的砂型并用铁锹装走,扔进废渣坑里,除掉轨顶面的封箱泥,避免随着推瘤刀头进入热焊头内。
  在浇注结束7分钟40秒后,用推瘤机开始推瘤。
  推瘤结束后,将推瘤机从轨上移走。
  推瘤完成后,将浇注棒向外侧下方扳弯曲,便于下一步进行热打磨;
  如果气温低于15℃,或风特别大,或雨特别大,则在推瘤后应立即用保温箱或保温罩将焊头盖起来,时间至少为10分钟,之后才能进行打磨。
  浇注完毕三十分钟后,才能打掉浇注棒。
  4.12 打磨作业
  推瘤完成后,可以立即进行粗略的热打磨;
  检查是否有影响打磨的障碍物;
  将打磨机放在轨上,启动发动机时,操作人员必须在油箱的对面,顺时针转动手轮下方砂轮。
  打磨机沿钢轨左右移动并逐步放下砂轮,打磨至焊头轨面处焊料凸出钢轨表面高度1.0mm左右。将钢轨头部两侧打磨至和既有钢轨平齐,将钢轨内外侧打磨至和既有线路平齐。
  打磨时操作人员须与钢轨保持一定距离。
  钢轨焊缝温度降到90℃以下(不允许用水进行冷却),打磨机重新就位,对钢轨表面进行冷打磨。
  冷打磨后,焊接接头整体平顺。用一米直尺检查顶面公差凸出在0~0.2mm范围内和钢轨工作边公差凸出在-0.2mm~0.3mm范围内;
  冷打磨后,轨面不能有蓝斑产生;
  轨底凸出小钢柱表面磨平(轨腰处加强筋严禁进行打磨);
  焊缝处夹皮及模砂清理干净。
  4.13整理作业
  上好焊头两边轨枕上扣件,以及其它需要紧固的扣件。
  填上废渣处理洞。
  收拾好焊接机具。
  在距焊头1米处,用油漆在钢轨上漏上日期、轨温、焊接负责人,并认真填写焊接记录报告。
  5质量检查验收
  焊接部位应打磨平直与未焊接部分应过度平顺,用10米弦线测量,钢轨变形,焊缝处不大于4mm。
  轨头工作面1m长度平直度允许的最大偏差应符合:
  轨顶面垂直方向最大偏差0~0.4mm (不允许低于钢轨母材轨顶基准面) ,軌头侧面工作边水平方向最大偏差0~0.2mm 。
  轨温降到50℃以下时,用焊缝探伤仪进行超声波探伤,不得有超限的伤波,有伤焊头应切除重焊。封锁时间内不能重焊的,先进行加固处理,待有施工方案时再进行焊接。
  焊接部位不低于未焊接部位。
  经打磨后的焊接接头轨头部位应满足:
  不应出现裂纹。
  可出现1 个最大尺寸为1mm的气孔。
  在轨头下颚与焊筋边缘交界处半径为2mm的区域内,可出现1个最大尺寸为1mm的气孔、夹渣或夹砂。
  焊接接头焊筋表面应满足:
  最多可出现3 个最大尺寸不超过2mm的气孔。
  焊筋表面夹渣或夹砂等缺陷的尺寸应符合:缺陷面积≤10mm2,缺陷深度≤3mm;缺陷面积≤15mm2,缺陷深度≤2mm;缺陷面积≤20mm2,缺陷深度≤1mm。这些缺陷不应侵入钢轨的横断面内。
  6安全注意事项
  氧气瓶和燃气瓶(乙炔瓶或丙烷瓶)的距离不小于5米的安全距离,距离明火的安全距离不小于10米。
  高温火柴与焊剂在运输和存贮过程中必须分开,绝对不能将高温火柴放在衣袋中。
  焊剂、砂型及坩埚要防雨、防潮。
  预热时,观察预热效果应戴护目镜,墨镜镜片界别为5级。
  在焊剂反应与钢水浇注期间,所有人员应距离坩埚3米以外,观察者戴护目镜。
  在隧道内和通风不良处所施工,必须使用乙炔做燃气。
  丙烷瓶和乙炔瓶必须在直立状态下使用。
  锯轨、打磨时,操作者必须穿戴防护用品。
  预热枪在点火、调节火焰和带火移动时,应举高枪口并使火焰斜向无物的上空,防止火焰灼伤人和物品。
  砂模应完好,防止砂模破损伤人。
  废渣盘应远离焊头,平放在干燥处,禁止将其放在轨枕上,防止人踏烫伤。
  一次性坩锅应放入废弃土坑中,防止烫伤。
  锯轨机、砂轮机的防护罩、砂轮片应完好,防止锯片、砂轮破损飞出伤人。
  焊接范围内不应有易燃物及水渍,操持地面干燥,防止高热弃物引起爆炸及火灾。
  参考文献
  1.[1] 付廷龙、刘丰、王凤筠、赵洪宇,《钢轨铝热焊接作业标准》。哈尔滨铁路局。
  2.[2]《钢轨铝热焊操作规程》。德国施密特公司。
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