胶粘加强夹板在加固无缝线路伤损焊缝中的应用

徐伏初

(广铁(集团)公司张家界工务段，湖南张家界 427000)

近年来，为适应铁路运量的增加和列车速度的提高，跨区间无缝线路在干线铁路上大规模铺设，线路上钢轨焊接接头的数量越来越多，伤损焊缝的数量也呈逐年上升的趋势。以广铁(集团)公司张家界工务段钢轨焊缝重伤情况为例:2012年为90处，2013年为108处，2014年上半年68处，其中2014年焊缝伤损中的核伤、轨底横向裂纹就有48处，占焊缝重伤的71%，严重威胁行车安全。2013年冬季张家界工务段采用胶粘加强夹板加固伤损焊缝(不锯轨、不插轨)，效果良好，保证了铁路行车安全。本文对此项技术的应用经验予以总结。

1 伤损钢轨焊缝处理现状

根据《铁路线路修理规则》，探伤检查发现钢轨焊缝重伤时，应当及时组织对其进行加固处理或者实施焊复。张家界工务段过去对重伤钢轨焊缝均切除伤损部分实施焊复，不能及时焊复的重伤处所先钻1，2，5，6位4个螺栓孔安装臌包夹板予以加固过渡。而焊缝重伤实施焊复，较易产生以下新的问题:

1)锯切钢轨、插入短轨实施焊复的工序繁杂，犹如外科手术，由于焊接不正或曲线上钢轨侧磨不匹配极易造成次生病害，从而严重影响列车的平稳运行。

2)增加焊缝的同时还会导致新的安全隐患。每增加2个焊缝的同时，也随之增加2个新的安全隐患，同时也增加了1个焊缝的全断面探伤工作量。

3)实施焊复时间较长，一般需要90 min或以上天窗时间，且现场焊接作业会受到天气条件的限制。

4)对于轻伤焊缝，全段大部分未采取相关措施，轻伤有发展的伤损才采取钻4个螺栓孔安装臌包夹板加固。两次探伤期间轻伤很有可能发展为重伤或钢轨直接折断，这对铁路的行车安全构成较大的潜在威胁。

2 胶粘加强夹板加固焊缝技术

2.1 技术特点

用胶粘加强夹板加固伤损钢轨焊缝，采用高强度、高韧性(搭接剪切强度≥45 MPa，剥离强度≥6 kN/m)的常温快固胶，将特制的胶粘加强夹板与钢轨焊缝紧密结合，再利用高强度螺栓进行紧固，锁定夹板与有伤钢轨焊缝，使夹板、胶层与有伤钢轨焊缝形成整体结构，其竖向和横向刚度较原有刚度能增大30%以上。

胶粘加强夹板加固主要应用于铁路轨道，作为加固修复钢轨焊缝单一伤损的技术，其突出特点在于在不锯切线上钢轨、不插入短钢轨的情况下，对伤损钢轨进行补强性的加固修复，使之恢复到与正常钢轨焊缝等同的强度，在延长钢轨焊缝使用寿命的同时，充分节约材料和费用，提高铁路线路行车的安全性和可靠性。

2.2 实物试件强度检验

2013年4季度由辽宁省瓦房店市正通铁路器材制造有限公司提供胶粘加强夹板和胶粘器材，张家界工务段组织制作钢轨重伤焊缝加固实物试件，分别委托广铁红海焊轨厂和铁科院金化所进行落锤、静弯和疲劳检验。

表1为落锤检验结果，按照TB/T 1632.2闪光焊接的检验标准，60 kg/m钢轨闪光焊接接头、锤头质量1 000 kg、落锤高度5.2 m，1锤不断为合格，而胶粘加强夹板加固重伤焊缝试件的落锤检验2锤未断，第3锤断，检验结果高于规定的检验值。

表2所列为静弯检验结果。按照TB/T 1632.2，60 kg/m钢轨闪光焊接接头，支距1 m，焊缝居中，焊缝中心承受集中载荷，轨头受压，载荷达到1 450 kN，试件不断为合格。

表1 胶粘加强夹板加固重伤焊缝试件落锤检验结果

表2 胶粘加强夹板加固重伤焊缝试件静弯检验结果

由表2可见，3个胶粘加强夹板加固重伤焊缝实物试件施加的集中载荷都超过1 450 kN，且未断，检验结果高于TB/T 1632.2规定的检验值。表3所列为疲劳检验结果，按照TB/T 1632.2，60 kg/m钢轨闪光焊接接头，支距1 m，载荷 Fmax=470 kN，Fmin=95 kN，作用于中央焊缝处，轨头向上，试验频率f=5 Hz，载荷循环次数2×106次不断为合格。由表3可见，试件检验结果达到标准规定的检验值。

表3 胶粘加强夹板加固重伤焊缝试件疲劳试验结果

2.3 技术优势

胶粘加强夹板与臌包夹板比较，有以下几个方面的技术优势:

1)臌包夹板中部弯成直径90 mm圆弧，在此范围内钢轨失去夹板支承，对焊缝受力不利，且臌包夹板接触焊筋造成应力集中的现象时有发生;而胶粘加强夹板对钢轨焊缝的加固能较好地支承钢轨且不会与焊筋接触。

2)胶粘加强夹板的中间3～4螺栓孔间距设计较大，尽量远离焊缝的热影响区，不会损伤焊接焊缝，不影响探伤时对焊缝的快速检查。

3)臌包夹板仅设置4个螺栓孔，用4套鱼尾螺栓紧固夹板和钢轨，紧固力显然不足，钢轨一旦折断，将拉大轨缝甚至拉断鱼尾螺栓。而胶粘加强夹板设置6个螺栓孔，使用12.9S级高强度螺栓，紧固力显著增大，即使钢轨焊缝折断也不致将断缝拉大，从而保证行车安全。

4)胶粘加强夹板与钢轨形成整体，能提高钢轨焊缝的刚度和强度。

3 胶粘加强夹板实际应用效果

2013年11月份张家界工务段开始采用胶粘加强夹板加固重伤钢轨焊缝技术，至2014年7月底累计加固正线钢轨焊缝核伤(气孔)、轨底横向裂纹重伤共85处。每月由探伤车间对胶粘加固的焊缝进行重点监控，部分胶粘伤损焊缝经历了冬季低温的考验，探伤检查证明，全部加固的焊缝伤损均无发展，取得良好效果。

4 结语

通过张家界工务段的试用检测可知，相较于臌包夹板临时加固和实施焊复，胶粘加强夹板加固无缝线路伤损焊缝具有以下明显的优势:

1)焊缝为原位加固，不锯切钢轨、不插入短轨，不增加焊缝，杜绝了因焊接不正或曲线钢轨侧磨不匹配而产生的次生病害，不影响列车平稳运行，且减少了全断面探伤工作量。

2)加固作业时间不需要90 min及以上的天窗时间，且受天气条件的影响较小。

3)隧道内、桥上的焊缝单一轻伤采用胶粘加强夹板加固处理可恢复焊缝处钢轨强度，最大限度地减少伤损焊缝对铁路行车安全的潜在威胁。

4)与插入短轨实施焊复两个焊头相比，胶粘加强夹板加固一处伤损焊缝的方式更为经济。

［1］中华人民共和国铁道部.铁运［2006］146号 铁路线路修理规则［S］.北京:中国铁道出版社，2006.

［2］中华人民共和国铁道部.铁运［2012］83号 高速铁路有砟轨道线路维修规则(试行)［S］.北京:中国铁道出版社，2013.

［3］卢耀荣.伤损钢轨及焊接接头加固修复方法和器材:中国，200610090617.2［P］.2007-05-09.

［4］邢丽贤，邹定强，杨其全.钢轨闪光焊焊缝断裂原因分析［J］.铁道建筑，2014(9):109-112.

［5］陈伟国，高成钢，邹良甫.钢轨闪光焊接头热处理工装和工艺的优化［J］.铁道建筑，2014(11):167-170.