中老铁路500m长钢轨厂焊施工技术研究

黄元平

（中铁二局新运公司，四川 成都 610031）

0 引言

中老铁路设计速度为160km/h 的无缝化单线电气化铁路，全长422.441km，由于老挝国内工业基础较差，道路运输条件受限，中国国内无缝线路通常采用的100m 定尺轨无法通过海陆联运到达，经过施工调查，能通过海陆联运的钢轨标准长度仅为25m，故需先行建厂实施25m 钢轨厂焊为500m 长轨。由于具备焊轨厂选址条件的场地有限，无法满足中国国内纵向设计长度要求，故需研究适用于中老铁路特点的焊接生产线，在保证焊接质量同时，需按期完成1700 余根500m 长钢轨。

1 工程概况

1.1 工程设计规模及工期

中老铁路磨万段起于老挝边境口岸磨丁，向北接新建玉磨铁路，再向南经老挝北方的南塔省、乌多姆赛省、琅勃拉邦省、万象省后到达全线终点站——老挝首府万象市，为单线电气化铁路，设计行车速度160km/h，线路全长414.332km，厂焊长轨工期约16个月，月均计划完成焊轨27km。

1.2 主要技术标准

采用60N-U75V-25m 定尺热轧无孔新钢轨。一般地段采用热轧钢轨，困难地段半径小于1600m 时采用热处理钢轨，正线上无缝道岔采用的钢轨与两端正线采用的钢轨质量相同。钢轨质量必须满足有关要求。

1.3 工程特点、施工重点和技术难点分析及对策

1.3.1 工程特点

钢轨焊接属于特种作业，技术要求高，需要由专业技术人员操作，因老挝当地劳动力缺乏、语言沟通困难、作业效率低下且焊轨方面专业人员不足，故焊轨作业人员需从中国国内调入，且需要有针对性地管理涉外劳务输出。

1.3.2 工程重难点分析及对策

（1）焊轨难度大，厂焊焊头数量大，长轨厂焊工艺在老挝首次采用，老挝境内自然环境差，厂焊质量控制要求高。对策措施：改良工艺，采用2 条热线和1 条冷线钢轨焊接车间，形成一套适用于热带季风气候地区的厂焊施工工艺，同时严格控制焊接作业质量。

（2）设备物资运输困难，老挝当地工业落后，焊轨所需的专业设备物资需从中国国内进口，海关审批、检查和放行程序复杂，且供应周期长，物流组织任务繁重。对策措施：提前做好物资、设备的进场工作，对焊轨设备上的一些特殊易损配件及时备货，铁科院技术人员全程驻场，以免因设备问题影响焊轨进度。

2 适用范围及施工原则

2.1 适用范围

该技术适用于中老铁路磨万段厂焊500m 长钢轨焊接施工。

2.2 施工原则

秉承“安全第一，施工与运输统筹兼顾”的原则，严格按照中老铁路工期要求，合理安排各项工程施工，所需的机械设备和技术管理人员等资源配置均符合中老铁路建设工期要求。

3 施工计划

3.1 施工工期及进度指标

钢轨厂焊计划2019 年12 月1 日开始，2021 年6 月30 日结束（含设备安装调试周期约3 个月）。

钢轨焊接进度指标：综合进度约1km/d。

3.2 主要物资设备配置计划

主要物资：60kg-25m-U75V 钢轨约33700 根，计51000t。

主要设备：U 型双热—单冷焊轨生产线一条。

4 总体施工技术方案

4.1 总体施工方案

利用一台固定式闪光焊机在基地焊轨作业线的焊接工位进行钢轨焊接、粗磨及焊后热处理后进入长轨存放区，使用32 台群吊吊运，存放时效24h，之后将500m 长钢轨吊装至冷线，进行焊接接头矫直、精磨及探伤后返回长轨存放区进行存放。

4.2 总体施工顺序

钢轨配对—焊前检验和处理—焊前打磨除锈—焊接和推凸—粗磨—焊后热加工—时效处理—焊接接头矫直—外形精整及平直度检验—探伤检测。

5 施工工艺及方法

5.1 短轨装卸及堆码

钢轨经海运到港转路运到货后，首先确定钢轨长度、牌号、形式、标准、交货状态、数量等，确认无误后至短轨存放区，采用2 台门式起重机吊装水平起吊、平稳下落至短轨存放区台座上。

钢轨堆放平台选用钢筋混凝土地基梁，结构基础稳固。堆放平台两端横担离轨端不超过2m，第2 个横担离轨端不超过6m，中间横担跨距不超过6m。每根横担顶面水准误差不超过1cm，相邻横担之间的水准误差量不超过1cm，整体水准误差量不超过2cm。钢轨存放的横担上需铺垫1cm 扁铁，多层堆放时，宜在每横担上布设层垫物，层间垫物选用方钢（50×50×5mm），各层垫物宜与横担中心垂直对齐，整体误差量不超过5cm。

5.2 钢轨焊接施工方法及工艺

5.2.1 施工准备

采用2 台门式起重机将短钢轨从存轨台座吊装到辊轮输送线上运输至生产线，将待焊钢轨输送至校验工位后，检查钢轨端头轨腰，如果有热轧形成的出厂凸起标识，对凸起标识进行打磨。

5.2.2 焊前检查及配轨

（1）焊前检查作业内容，焊前检验，主要是确定钢轨牌号并对钢轨表面质量、外观尺寸及规格等进行检查。检查验收后，做好该钢轨的生产厂家、品种、型号、热压标识(炉号）、状态、长度、表面质量、轨头宽度、轨底宽度、截面对称度等相关信息的记录。

（2）配轨作业内容，配轨是根据生产安排编制当日焊轨计划表，焊轨计划表内容应包括以下内容：待焊长轨条编号，钢轨牌号、型号及技术等级；焊接标轨及配轨数量；配轨长度、短轨组成及焊接顺序。

5.2.3 焊前除锈

对待焊钢轨端部与闪光焊电极接触部分进行除锈，钢轨除锈部位待焊时间超24h 或磨后有水、油脂、脏渍等污染后，均应进行再处理。除锈完毕后检测除锈质量，对未除锈干净的部位可进行二次除锈，也可采用人工辅助除锈。

5.2.4 焊缝粗铣

首先应检查上道工序作业质量，无明显伤损时再进行作业。用钢丝刷对钢轨焊头表面焊渣进行清洁，并检查焊接接头表面有无焊渣嵌入（无焊渣嵌入为合格）。启动钢轨焊缝粗铣设备，对钢轨焊头顶面、侧面焊瘤进行粗铣加工。钢轨焊头顶面、侧面使用钢轨焊缝粗铣设备进行粗铣加工，此环节不应出现钢轨表面铣削灼伤。铣削时选择合适的进刀速度和进刀量，且必须严格控制进刀量，一般每次进刀量不得超过0.35mm。

使用手持式砂轮机对轨底上表面及轨底边焊瘤进行打磨，轨底上表面焊瘤横向打磨范围不小于50mm（从轨底边缘算起）；轨底的垂直及水平方向错边应平顺过渡，轨颚和轨底边缘棱角应倒棱，使钢轨保持圆弧形状。打磨完成后检查轨底焊瘤余高、轨腰焊瘤余高、轨脚厚度，用300mm 直尺和塞尺检查轨脚边水平方向错边量，并填写打磨记录。

5.2.5 焊缝热处理

作业前检查设备是否正常工作，正火小车走行正常，冷水机工作正常，无漏水、漏风现象；测温探头测量位置正确，安装稳固。检查焊接接头及附近表面质量，清除焊接接头及其附近200mm 范围内的氧化皮、砂轮灰及油污。

钢轨进入设备，加热线圈的中线应和焊接中线相对正，线圈在钢轨两端的间距基本一致，轨顶红外线测温点在轨顶焊缝中线，轨脚红外线测温点应在距轨脚边0～10mm 范围，且钢轨不得与加热线圈任何部位有接触。钢轨的焊接接头在工作温度小于500℃时可进行热处理，同时将轨头加热器温度控制在900℃，将轨底加热器温度控制在800～850℃（轨脚测温定位在轨脚边沿向内1cm 范围内），在热处理过程中注意观察加热器温度控制、中频及高频初始功率、风压、喷风时间、加热时间与相关工艺参数是否一致。加热结束时轨脚边与轨顶面温度差不得大于100℃。

5.2.6 长轨存放及时效

钢轨通过辊轮输送线传输至长轨存放区时，使用32 台群吊吊运长轨。群吊升降装置须具备集中控制功能，以做到同步升降及横移。

吊运分为起吊、横移、下降三个阶段。钢轨宜水平吊运，起升到位后方可走行。走行期间应防止钢轨摇晃，走行到位确保钢轨稳定后可下降。吊挂和走行时应保持钢轨平顺。长轨存放后，贴上标识并记录存放时间，经过不低于24h 的时效，方可进行下一道工序。

5.2.7 焊缝精调

时效达到工艺规定要求后，将长轨吊装至辊轮输送线上传至矫直机，检查设备状态并核对钢轨信息。将该长轨的长轨条编号录入系统后，焊接接头与矫直机中心对正，根据钢轨工作边方向选择与之相对应的测量探头，启动自动测量程序，根据测量结果，选择受力点及支点位置，对焊缝中心两侧各500mm 范围内的平直度偏差进行垂直和水平方向的精矫直并做好矫直工位记录。矫直后再次启动自动测量程序，判断结果是否满足技术要求，若符合技术要求，发出走轨信息，若不符合技术要求，则重复执行以上作业过程。

5.2.8 焊缝精磨及平直度检验

精磨作业开始前，按设备操作规程启动精磨机进行预热，根据轨型确定精磨参数（打磨长度不超过焊缝中心线两侧各400mm，轨温应控制在50℃以下）。当钢轨端部被送入精磨工位后，通知走轨人员停止走轨，取下轨端导向梭头后移动精磨机，待钢轨进入精磨机后，通知走轨人员走轨，待钢轨穿过精磨机停止走轨，恢复梭头，通知走轨人员走轨，使焊缝到达精磨工位。钢轨停稳后精磨机对位，启动开始按钮，检测烙铁头平整度，并按照检测结果完成磨削（作业人员在打磨过程中应随时留心察看精磨机状态，若有非正常现象应尽快停机检查）。精磨结束后，检查焊接接头是否满足技术要求。若焊接接头不满足技术要求，重新进行精磨作业。

精磨达到技术要求后，用电子平直度测量仪，对钢轨焊缝接头上下段各500mm 的顶面部和工作边平直度进行检测，将尺子中心线对准焊接中心，分析、判定电子平直仪检测曲线，并进行检测记录（测量结果有异议时，用钢直尺和塞尺对焊头进行测量确认）。

5.2.9 焊缝探伤

用钢轨探伤仪检验焊缝质量，以检测内部是否存在裂缝等问题。探伤检测前校准侦察系统，探伤检测时焊缝接头的表层工作温度不得超过40℃，若焊缝接头表层工作温度超过40℃，可洒水制冷。在探伤检测的同时进行探伤记录，探伤记录中包含仪器设备、探头、焊缝接头序号、检查数据、探伤结论和处理意见。

5.3 钢轨焊接质量要求

钢轨闪光焊接接头质量标准以《钢轨焊接第1 部分：通用技术条件》（TB/T 1632.1—2014）和《钢轨焊接第2 部分：闪光焊接》（TB/T 1632.2—2014）为准[1-2]。

6 保证措施

6.1 质量保证措施

第一，请铁科院专业人员对长轨厂焊设备进行安装和调试，同时对焊接作业的每道工序严格按照质量标准进行控制，确保焊轨接头质量。此外，由于老挝雨季时间长、雨量大，需在焊轨生产车间设防雨棚，做好闪光焊施工的保护措施，保证焊接接头质量。第二，把好规范与标准关，进行层层技术交底，做好对设计文字和现场情况的审查工作，并做好施工记录。第三，严格控制原材料，严格按照有关材料标准对各种进场的材料进行抽样检验，之后报监管单位检验，合格后方可使用。第四，做好对所有成品、半成品的质量检验，进一步完善成品、半成品的质量保护机制，并明确落实主体责任。

6.2 安全保证措施

第一，场地的布设须满足耐火、防雷、防洪、防触电等安全技术规范和安全技术施工管理的需要。第二，变压器保护系统须设有接地安全保护器，在变压器保护系统周围设置铁围栏，设门加锁，由专人负责管理，并悬挂“高压电危险，切勿靠近”的警示牌。第三，在室内外供电箱、供电柜之间设置电缆绝缘垫，并配备漏电防护装置。第四，所有带电控制器和装置的金属材料壳体上，均应安装接地或接零保护，同时做好防潮、防雨措施。第五，移动设备的供电线路应使用橡皮线缆，在穿越结构物时，埋管入地敷设。

6.3 工期保证措施

第一，按照工期要求编制具体施工计划，确保工程顺利实施。第二，协调铁科院专业人员驻场，进行专业的设备调试和保障工作。第三，配备好关键项目技术力量和施工力量，确保设备正常运转，同时加强部门及工位间的沟通协调。第四，老挝国内物资匮乏、工业落后，几乎所有物资都需从国内进口，涉及出关物资设备通关问题，运输周期长，故需提前做好物资、设备的进场工作，对焊轨设备的一些特殊易损配件及时备货，以免因设备问题影响焊轨进度。

7 结语

综上所述，采用该技术生产的焊接接头顺利通过中国铁科院形式检测，焊接接头质量合格。万象焊轨厂在确保工程施工质量和施工安全的同时，连续三个月月产超30km，并创日产1.2km 和月产35km 的好成绩。万象焊轨厂生产期多次接受老中公司和老挝当地政府的视察，并得到业主和老挝政府的一致好评。中老铁路的按期优质开通也为“一带一路”沿线的工程项目建设树立了良好信誉。