谈高速铁路长钢轨工地焊接控制技术

常国平

1 工程概况

京沪高速铁路设计时速350 km/h，是我国目前在建线路最长、时速最快、标准最高、建设时间最短的一条铁路。它标志着我国建设高速铁路已经进入了成熟期，也标志着我国铁路建筑工程质量已经从传统的施工方法转向用规范和制度约束、新技术新工艺来保障、高精尖机械广泛运用、施工过程中多方位多手段监控的立体施工作业方式，在京沪高速铁路已经显现出独特的效果。就其无砟轨道跨区间无缝长轨工地焊接，全线全部采用移动式接触焊，十九局集团在京沪高速铁路担负了北京南至德州东的单元焊和锁定焊，在施工中主要从参与人员、制度规范、原材料、施工工艺、机械设备、多方监督监控入手进行了有效的控制。

2 主控制技术

2.1 参与人员的控制

长轨工地焊接所有的活动都需要人来控制，所以施工面临的第一要务就是要控制参与人员的素质与技能。按照钢轨焊接标准对焊轨作业人员的相关要求，结合本工程的特点，焊轨作业人员均应具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”。探伤人员应持有铁道部门无损检测人员技术资格鉴定委员会颁发的Ⅱ级或以上级别的技术资格证书。对于在这方面有潜能的又不符合以上条件要求的，及时组织他们参加了铁科院金属及化学研究所钢轨闪光焊培训班并取得证书才能够上岗操作。

2.2 规范和制度控制

2.2.1 执行的规范和规章制度

铁建设［2005］160号客运专线铁路轨道工程施工质量验收暂行标准;经规标准［2005］110客运专线铁路轨道工程施工技术指南;铁建设函［2007］85号客运专线无砟轨道工程施工质量验收标准;TB/T 1632-2005钢轨焊接第1部分:通用技术条件、钢轨焊接第2部分:闪光焊接;TB/T 2658.21-2007工务作业第21部分:钢轨焊缝超声波探伤作业。

2.2.2 执行的规章制度

执行我集团公司ISO 9001-2000标准和ISO 14001-2004标准编制的相关程序文件。各种机械设备的维修保养制度。各种仪器仪表的检测检验制度。

2.3 原材料控制

原材料是质量保证的源头，要想确保轨道工程质量必须从源头抓起。京沪高速铁路设计采用U71mnk钢轨，就其化学成分来讲属于中锰低合金耐磨钢轨，钢轨由业主直接采购供应，并附带产品检验合格证书，质量保证书，业主负责其化学成分和力学性能的检验和复检。

2.4 施工工艺控制

长钢轨工地焊接是一项多工序、多机械、多人员共同合作的结果，其工艺流程:施工准备→型式试验→接头处理→拆除扣件、安装滚轮→轨端打磨→焊机对位和支腿→接头对轨→钢轨焊接→焊机保压→正火→接头粗打磨→轨道初锁→焊机移位→接头探伤→精打磨→电子直尺检查。

2.4.1 施工准备

我们根据京沪高速铁路设计标准，移动闪光焊接标准TB/T 1632-2005的各种参数要求，以及施工在周边所处的自然环境条件，进行了充分的现场调查和施工准备，在京沪既有线李窑火车站出岔，引出牵出线然后调头进入李窑铺轨基地，在基地出站方向与京沪高速铁路连接。在正式铺轨之前铺轨基地已经存入500 m长钢轨400 km。一次性铺设500 m铺轨机进入现场，焊轨车、内燃机车到位，各种机械设备安装调试完毕，施工组织设计批复。

2.4.2 型式试验

在正式上线焊接施工之前，我们依据设计采用和业主供应的钢轨进行了各种类型试验，组织技术人员对每台焊轨机进行参数调整，经过反复调整和优化焊轨机的各种参数，进行了上百余次焊接试验取得成功。落锤、静弯、疲劳、拉伸、冲击、硬度各项目通过了铁科院的检验和试验。

2.4.3 接头处理

进入铺轨基地的500 m长钢轨，逐一对钢轨母材外观尺寸进行检查和登记，钢轨在铺轨基地装车时，严格按照配轨计算单装车，进行接头检查和配对，并对轨端的几何尺寸、平直度、端部扭曲进行检查。在焊接之前对左右股钢轨进行检查，使每个钢轨的接头相错量不大于100 mm。

2.4.4 拆除扣件安装滚轮

焊轨之前要将待焊的钢轨和接头后方10 m的扣件全部拆除，并在轨下每12.5 m安装一个滚轮，以减少钢轨纵向移动所产生的摩擦力，使钢轨能够平顺的随着焊轨机牵引向前滑动。

2.4.5 轨端打磨

轨端打磨:1)对焊机钳口夹轨部位700 mm处，采用手持打磨机对轨端两侧面进行除锈;2)对钢轨端断面采用轨端打磨机进行断面打磨，保证钢轨端面垂直度和平直度。

2.4.6 焊机对位和支腿

未焊轨之前焊轨车在待焊接头之外等待，轨端打磨结束后，进行临时轨道连接，经轨道状态检查确认后，进行焊机对位和支腿，并根据QS36型双臂起重机作业半径位置，一次对位成功，焊机支腿时要保持四条支腿的水平稳定，支腿垫木尺寸合理、木材使用硬柞木，尤其是在曲线地段进行焊轨作业时设专人观察。

2.4.7 接头对轨

在接头两端要进行钢轨下垫滚轮，两根钢轨顶部对位时要确保钢轨两端头有尖点，工作边要平直，使焊机的夹紧力作用在钢轨中轴线上。焊接后应及时对钢轨接头进行检查，其水平和垂直方向不得超过规范限值，否则将锯掉重来。

2.4.8 钢轨焊接

在施焊之前要对焊接材料和焊接参数进行核对，检查焊机状态是否正常，电脑连接正确后开始进行焊接。一个接头焊接完成，焊机监控人员应认真观察焊接记录，分析每个焊接接头曲线，与型式试验通过时的焊接曲线仔细对比，发现异常及时汇报，任何时候都不得擅自变更焊机的技术参数，焊机操作人员应立即检查焊机钳口部位及钢轨钳口接触处有无打火烧伤、被钳口烧伤的焊接接头，如发现焊接接头存在表面烧伤、严重错位、推瘤推亏、裂纹等缺陷都要锯掉重新进行焊接。

在低温条件下进行焊接作业时，当气温低于10℃时，就要对要焊接的钢轨端部进行加热到50℃后再进行焊接，焊接和正火过后及时对焊接过后的接头进行保温，保温采用保温箱。刮风、下雨时应采取防风防雨措施。

2.4.9 保压

当焊机焊接钢轨的预热阶段、闪光阶段、加速阶段、顶段阶段的整个焊接过程完成后，焊机按照预设定程序和时间进入保压阶段，以保证焊接接头不会因受各种外部力扰动而变形。

2.4.10 正火

钢轨焊接接头进行焊后热处理。当焊接完的接头温度降至500℃以下时，开始进行正火。正火采用JRQ-60F火焰加热器(氧+乙炔)，正火的温度要控制在850℃ ～950℃。

2.4.11 粗打磨

利用钢轨打磨机具粗磨钢轨焊接接头的轨顶面、侧面、轨底角表面，打磨时不宜横向打磨焊缝，且不使钢轨表面“发蓝”。

2.4.12 线路初锁

扣件隔7个锁定1个，以方便焊机通过和后期锁定焊接施工。

2.4.13 焊机移位

焊机将左右股钢轨接头焊接完后，将焊机支腿收回原处，经机长检查确认由车长指挥焊轨车进入下一个接头进行作业。

2.4.14 探伤

钢轨探伤采用超声波探伤的方法，探伤设备采用CTS-9006探伤仪，探伤作业按照事先编制好的工艺流程进行。钢轨焊接和粗打磨过后要及时对钢轨接头的轨头、轨腰、轨底分别进行探伤，操作时钢轨应冷却到40℃以下，焊缝探伤分为目测和仪器检测两种方法，通过目测对焊缝表面的电击伤、划伤、碰伤进行检查，通过仪器进行焊缝内部的过烧、灰斑、夹杂、未焊透等探伤;探伤结束要及时进行记录，并判断是否合格。

2.4.15 精打磨

待焊接及放散作业完成后，在后方安排专人进行精打磨。利用仿形打磨机打磨焊接接头的轨顶面、各侧面及轨头、轨腰、轨底上圆角在1 m范围内应圆顺，禁止横向打磨。并要检查焊接接头表面，应无裂纹、明显压痕、划伤、碰伤等。精磨作业要符合规范标准。

打磨后采用1 m直尺和塞尺进行测量，在焊接接头打磨时要考虑轨道的下沉因素对接头的影响。

2.4.16 电子直尺检查

钢轨接头经过精打磨后，最终要采用电子直尺进行检查，确保行车面和导向面在规范允许范围之内。

2.5 机械设备控制

京沪高速铁路长钢轨工地焊标准要求非常高，除了在施工工艺、施工材料，归根到底应该在施工设备的保障上，在机械设备配置时，重点把握该工程的技术要求、精度要求、速度要求与设备性能相匹配，使它的适应性、可操作性与该工程实际环境条件相吻合。京沪高铁工地配备的YHG-1200焊轨车装载的LR1200焊轨机集动力与焊轨于一体，具有机动性强，顶段力大，焊接过程全电脑控制等优点，焊轨过程中的全部数据都储存可查，具有可追溯性，外挂电脑屏幕，视觉直观，给分析和查找焊接问题提供了极大的方便。在施工中拆(紧)扣件、锯轨、除锈、端磨、粗磨、精打磨、正火等工序全部采用了机械化。现场检测设备也全部实现了智能化、数字化，如:红外线测温仪、电子平直尺、超声波探伤仪、数字式轨温计等。

2.6 多方位监督监控

施工的过程就是全过程监控的过程，在钢轨焊接的过程中组成了监控体系，自始至终坚持了自检、铁科院检、北京铁路局驻现场代表检，监理全过程监控，所有焊接接头过检率达到了100%，对一方查出有疑问的地方，进行四方会检。

3 探讨与展望

在施工现场也发现了一些有待进一步探讨和改进的地方:1)钢轨焊接低接头问题:这个问题必须引起焊接人员的高度重视，在钢轨对轨的时候就要充分注意，要认真检查轨头的平直度，轨下要适当垫高并留出尖点，打磨的时候也应注意勤量多磨，一旦出现低接头很难处理，而且多数时候以失败而告终，能否研究一种低接头矫直器，就能解决该问题。2)在低温条件下钢轨焊接问题:这个问题在北方施工时很突出，多数焊接施工的时候都赶在深秋和冬季，有时候为了赶工期，保温措施做的又不是太到位，这样既影响了焊接质量，同时又给日后的高速行车埋下了隐患，尝试研究一种自动保温装置或保温罩，既使用方便又可靠耐用。3)焊轨机的参数调整问题:这个问题既复杂、又无奈，有的焊机参数非常难调，有的试验轨焊件做了几十吨都通不过，若要有一个参数优化器，将现场掌握的实际数据输进去，就可以优化一组参数出来。

4 结语

移动闪光焊是一项涉及环境、管理、人员、设备、物料、施工工法、后勤、辅助等多部门联合作业的施工过程，京沪高速铁路十九局集团移动式接触焊轨团队，共计焊接1 000余个接头，检查率100%，合格率100%，在京沪的焊接施工中积累了不少的经验，也有许多需要改进和进一步探讨的地方，相信再到新的主干线焊接施工时，有京沪高速铁路施工的宝贵经验，带着思考未实践的课题，在今后移动闪光焊这一项目施工中会做的更好。

［1］ TB/T 1632-2005，钢轨焊接第1部分:通用技术条件、钢轨焊接第2部分:闪光焊接［S］.

［2］ TB/T 2658.21-2007，工务作业第21部分:钢轨焊缝超声波 探伤作业［S］.