基于移动气压焊轨车道上焊施工工艺分析

于红昱 孙昭藩

【摘 要】随着中国轨道交通的飞速发展，轨道运输成为了连接中国东西南北的主要交通枢纽，告别传统和轨道焊接方式，轨道工程的无缝焊接逐渐成为了轨道焊接工程的主要技术手段，轨道交通的施工质量关系到轨道交通运输的发展前景，轨道焊接工程逐步成为了社会关注的焦点。本文将简要介绍移动气压焊的设备和工作原理，移动气压焊的质量要求，以及移动气压焊轨车道上焊施工工艺。

【关键词】移动气压焊;移动气压焊的质量要求;轨车道上焊施工工艺

中图分类号： U213.92文献标识码： A文章编号： 2095-2457（2019）04-0252-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.04.099

基于轨道交通工程的庞大建設基础，高铁轨道建设和发展呈现了质的飞跃。截止2018年12月31日，中国高铁运行的历程达到了29000公里，这个数字超过了全球其他国家高铁运行里程的总和，约占全球高铁运行总里程的三分之二。中国已经成为了世界高铁行业的巨头，中国高铁行业具有先进科研技术、安全系数高、成本低廉等优势，高铁行业已经成为了中国经济发展的标杆。区别去传统的轨道焊接技术，无缝焊接技术逐渐走上了历史的舞台，轨道无缝焊接技术可以大大延长轨道和列车的使用寿命，轨道无缝焊接工程将成为一项重大惠民工程[1]。

1 移动气压焊设备要求及工作原理

钢轨的无缝焊接方法有很多，主要分为接触焊接、气压焊接、电弧焊接、铝热焊接等方式，移动气压焊是应用于现场焊接的主要技术手段，是最符合我国地理环境的技术手段，本文要着重介绍移动气压焊的工作原理和焊接工艺[2]。

（1）移动气压焊设备要求

结合中国铁轨的特点，移动气压焊主要采用卧式的双柱型结构，主要元件构成是依靠一段斜铁栓紧锁待焊接的轨道，然后搭配焊接的辅助器材，还包括混合式可燃气体加热器和油泵流量传感器以及三段压力焊接设备。根据不同的阶段的压力设定不同的技术参数，三段工作压力主要分为40Mpa、55Mpa和55（40）pa，油缸行程分为155mm、380mm、380（155）mm，适应的轨道质量参数介于43kg/m—75kg/m之间。三段式压力焊接的主要特点是低压设备价格低廉、设备轻巧易操作，保持设备压力稳定性。移动气压焊主要设备分为压接机、加热器、控制箱、油泵以及冷却装置。压接机主要作用是夹紧两端需要焊接的钢轨，确保焊接工作的正常进行。加热器是确保焊钢铁轨温度的装置，为燃料气体的燃烧提供了场所。控制箱是调控燃料和氧气配比的装置，可以在焊接过程中调节出氧气的比例，从而确保焊接面的平滑。油泵是为压接机提供移动动能的装置，而冷却装置的作用是使焊接面快速冷却。辅助耗材一般有焊接所用的乙炔和氧气瓶，焊接后的打磨机一般分为顶磨机和端磨机两种[3]。

（2）移动气压焊工作原理

我国目前主要采用塑性气压焊技术手段，气压焊的技术要求是将两个经过清洁平整的钢轨截面紧密地贴合在一起，然后通过气体燃烧来给钢轨贴合面加热，经过完全加热的贴合面达到一种塑性的状态，然后通过压接机对贴合面施以足够的压力，让两个钢轨之间的距离缩小到原子力矩的距离，让来自两个不同钢轨的原子之间实现重新的结晶，从而实现化学意义上的无缝拼接[4]。

2 移动气压焊焊机钢轨的质量要求

（1）移动气压焊常见的质量问题

在焊接过程由于对焊接断面清洁不彻底造成焊接面轨出现光斑，光斑属于一种截面型的缺陷，很大程度上影响轨道的焊接质量。在焊接过程中对可燃气体控制箱的操作不当，会导致焊接燃烧过当的情况发生，过烧的主要特点是焊接面呈深褐色，断面金属成分在焊接中失去了金属活性，彻底影响了让截面原子重组的意义，引发过烧的主要原因是技术人员的操作失误和可燃物配比不科学。在焊接过程中要着重注意轨道底部的焊接程度，因为轨道平铺在枕木上时，轨道底部处于视线的盲点，加上受到天气和施工环境的影响，施工人员很容易出现一些操作不当的现象，如忽视轨道底部的断面清洁情况，加热器安装不正确、截面的上下左右没有对正等情况，这些操作的失误还会轨道的焊接面出现一些偏差、下榻、凹陷甚至出现裂痕等现象[5]。

（2）提高移动气压焊质量的有效手段

首先要树立移动气压焊焊接技术小组，由技术过硬且经验丰富的技术人员担当组长，在施工过程中采取组长负责制的原则，组长将要对工程质量、工程进度、工程原料成本进行把控。要定期举行焊接技术培训，让焊接人员真正上手掌握焊接技术，要锻炼焊接人员处理应急事件的能力。要制定符合规定的焊接参数，要严格执行TB/T1632铁道行业质量标准，凡是新上岗人员或者长期未从事焊接工作的人员，都要进行上岗前的理论知识考核，只有通过了理论知识的考核才能进行试焊的操作。要对工人的试焊考核严格把控，要进行多组别不同环境的焊接考核，要通过平均的焊点成绩来判断工人的实际焊接能力，然后采用择优上岗制度。要熟悉掌握移动气压焊的焊接过程，要充分打磨和清洁钢轨断面，要使用锉刀、砂纸、铁抹布等工具将钢轨断面前30厘米的污垢、铁锈清理干净，经过充分打磨后呈现金属的光泽。要根据焊接要求充分调试加热器的温度，一般温度控制在800——900℃之间，要控制好可燃气体和氧气的比例，在焊接过程中一定要稳定住焊接截面的温度，要控制加热器的摆动频率，要控制在每分钟60次左右，在焊接后期要适当加大摆动频率，保证焊接面的受热均匀。焊接完成后要检查焊接头的外形，特别是远离视线的钢轨底端，要使用强光照明充分查看焊接面是否符合铁道部的TB/T1632质量标准，要对焊接两端的50厘米内的钢轨进行校正，如果偏移量较大就需要锯开焊点重新焊接。另外技术人员要定期对焊接点进行安全检查，如果发现问题及时汇报，避免意外事故的发生[6]。

3 移动气压焊轨车道上焊施工工艺

素有连接中国南北运输线路大动脉之称京沪线的开通，大大缩短了我国南方和北方地理上的距离。随着京沪线使用时间的增加，济南工务机械段承担起了京沪线换轨的重担，泰山西坡——泰安线路的一段50公里的铁轨更换工程，我们结合本次钢轨更换工程的实际应用，对移动气压焊轨车道上焊施工工艺展开分析[7]。

（1）施工前准备

我们组织施工方和监理方进行现场勘查，结合泰山西坡到泰安的地理状况和人文环境，制定详细的铁路施工计划书，标注出特殊路段的处置手段和方式，然后根据具体的施工路段进行任务分配，京沪线是60kg/m钢轨材料，我们把钢轨截取1000米作为一个计量单位，50公里的铁轨就需要100个焊点。

（2）焊接前的抛光打磨

施工人员要在选择晴朗干燥的天气，如果持续阴雨天气施工需要做好遮雨防潮措施，先使用打磨机对焊接轨道截面进行初步打磨，然后在使用锉刀和砂纸进行人工打磨，打磨的过程中着重关注轨道底角三角区，要保证两个轨道截面以下30CM以内进行彻底的打磨抛光，要彻底清除钢轨表面的铁锈、污垢、沙土、油渍等杂物，最后使用NCL4溶液对打磨后的截面进行冲洗。

（3）夹轨和安装加热器

使用拉伸设备将钢轨拉伸成水平的形状，利用支架固定在混凝土枕木上，在拉伸钢轨的过程中要避免损坏到钢轨，对轨过程中注意轨道的水平和高低的位置，要将需要焊接的两段轨道处于完全水平的位置，然后将压接机固定在一侧的轨道上，然后将需要焊接的轨道缝隙控制在1厘米左右，然后将压接机移动到焊接缝隙上，使压接机距离焊接缝的距离为25厘米左右，然后使用移动气压焊的斜铁来夹紧待焊接的钢轨，夹轨的同时要保持两条钢轨的底部要保持水平，夹紧斜铁的同时要开启油泵，油泵的顶力设置成15Mpa。然后在钢轨上开始安装加热器，调整加热器的火孔平面距地面2.5厘米左右，使用水平尺测量保证火孔与轨道保持垂直。

（4）安装刀垫准备焊接

在安装好压接机后，将刀垫的拉块挂在压接机内侧端板上，将凸条安装在压接机的相应位置，使刀垫紧贴短板内侧，推进腰刀使定位梢插入定位孔内，插入的底刀刀刃要朝向焊接位置，然后就可以进行推凸操作。再次进行装备检查，确定各个装置的安装正确性，然后进行点火焊接。可燃气体乙炔和氧气的比例约为1：1，丙烷和氧气的比例是3：1，在焊接过程中要注意摆动加热器，摆动频率在每分钟60次左右，目的是使钢轨受热温度比较均匀[8]。

（5）顶锻和焊熘

在采用三段式塑性焊接过程中，当钢轨温度达到1400℃时，钢轨达到了接近融化的状态，钢轨内部原子的碰撞速度发生了巨大的变化，两段钢轨内部开始出现交融的状态，然后开始进行顶锻的操作。当顶锻完成后要松开固定的斜铁，放入前刀并开启油泵，使用最大水流速度开启焊熘程序，至此塑性移动气压焊接过程结束。

（6）正火和打磨

在进行完焊接的过程后，在焊接缝的温度冷却到400℃后采用加热器进行正火处理，加热器摆动频率为每分钟50次左右，将加热器的温度控制在900摄氏度左右，然后将焊接口进行保温处理。如果焊接后的焊口出现凸点，需要进行再次的打磨抛光，最后还要采用超声设备进行探伤监测，如果发现焊接点内部出现裂痕需要切割重新进行焊接。

4 结论

轨道上采用塑性移动气压焊接改变了传统的有缝焊接模式，无缝轨道的诞生大大提高了轨道的使用寿命，减少了因为轨道颠簸对高铁和轻轨列车造成的伤害，移动气压焊接技术为我国轨道交通的飞速发展奠定了坚实的基础。中国轨道交通的飞速发展离不开奋斗在轨道施工战线上的匠人，我们要学习他们艰苦卓绝的创新精神，将移动气压焊接轨道焊接工艺传承下去，努力将中国打造成更加强大的工业大国。

【参考文献】

[1]卢津;钢轨气压焊焊接质量问题的主要原因及对策[J];铁道技术监督;2004（03）.

[2]成都铁路局昆明分局第一工務大修队小型气压焊QC小组;云贵高原环境小型气压焊工艺参数[J];铁道建筑;1988（02）.

[3]张君;136RE钢轨气压焊焊接及焊后轨头硬化处理工艺的研究[J];铁道标准设计;2008（05）.

[4]靳刘刚;采用移动气压焊无慢行条件下的换轨施工方法[J];铁道运营技术;2012（01）.

[5]罗玉林;王宇;戴虹;陈丽;钢轨气压焊恒位移控制工艺研究[A];第十六次全国焊接学术会议论文摘要集[C];2011（11）.

[6]高文会;钢轨气压焊接技术的现状与发展[A];铁道科学技术新进展——铁道科学研究院五十五周年论文集[C];2005（08）.

[7]富建强;YHGQ-1200移动式气压焊轨车在成都局作业试验[N];中国铁道建筑报;2010（05）.

[8]王杨川;非自行式焊轨车线上焊接施工技术与标准研究[D];西南交通大学;2014（12）.