UN-150ZB 移動閃光焊機焊接施工技術

李 峰

(中鐵六局集團 鋪架分公司，河北 石家莊 050000)

1 工程概況

白云鄂博站包頭端既有包白正線5．84 km 兩組反向曲線取直改造，新建包滿(白云鄂博至巴音花)段鐵路工程全長84．881 km，正線鋪軌91．120 km，新建車站6 個，預備車站一座，全線土石方865 萬m3，特大橋2 座，大橋7 座，中橋7 座，涵洞142 座，預應力簡支T 型梁113 孔，混凝土用量97 339 m3。

正線一次性鋪設跨區(qū)間無縫線路，在焊軌廠把25 m 的工具軌焊接連成500 m 單元軌拉至線路地點，然后換鋪成無縫線路。工具軌采用標準軌，型號為60 kg/m，長度25 m。新建正線及改建既有包白線地段焊接用鋼軌采用60 kg/m 無螺栓孔100 m 長定尺新鋼軌，緩沖區(qū)鋼軌采用60 kg/m 長度為12．5 m 的標準新鋼軌，曲線地段采用全長淬火新軌。使用UN-150ZB 移動焊機，該設備運轉性能良好，為順利完成線路焊接任務起到了重要作用。

2 UN-150ZB 移動焊軌機簡介及技術參數(shù)

UN-150ZB 移動焊軌機的外形尺寸為1 000 mm×790 mm×1 895 mm，整機質量為3．1 t。焊軌機主要包括發(fā)動機、冷水機、機頭、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、安全裝置等。技術參數(shù)如下:焊接方式:脈動閃光焊。工件定位方式:軌頂面對齊，中心線對中。推瘤方式為保壓、非保壓。吊機外伸長度:3．65 m。鋼軌材質要求:普通材質:700 ～900 N/mm2;特殊耐磨材質:900 ～1 000 N/mm2;高耐磨材質:1 100 ～1 300 N/mm2;鋼軌規(guī)格:43 kg/m。脈動閃光焊生產(chǎn)效率為8 個接頭/d;系統(tǒng)額定壓力:15 MPa。額定頂鍛力:675 kN。夾持力:175 kN。環(huán)境溫度:-10 ～50 ℃。最大焊接面積:10 000 mm2。符合歐洲Mo．2 排放標準。

3 焊軌工藝

3．1 焊前檢查

3．1．1 母材檢查

(1)檢查鋼軌型號、牌號、產(chǎn)地、爐灌號。應依照鋼軌訂貨技術條件對待焊鋼軌進行檢查，不合格的鋼軌不允許焊接。逐根檢查鋼軌表面質量:檢驗鋼軌外觀有無硬彎、扭曲、裂紋、折疊、劃痕、壓痕、碰傷等缺陷。

(2)鋼軌的型式尺寸檢查和平直度檢查。應使用量具及樣板，逐根檢查鋼軌型式尺寸，包括鋼軌高度、軌頭寬度、軌底寬度、斷面不對稱端面斜度(垂直、水平方向)。

(3)表面質量檢查。鋼軌表面不應有裂紋。在熱狀態(tài)下形成的鋼軌縱向導位板刮傷，磨痕，熱刮傷，縱向線紋，折疊，氧化皮壓入，扎痕等的最大允許深度。鋼軌10 m 長范圍內表面缺陷不得多于3 處，每10 m 可磨1 處，修磨后鋼軌的尺寸和平直度應符合要求。

3．1．2 除銹

除銹是用角磨機和手砂輪對焊鋼軌端面距離670 mm 范圍內軌腰兩側表面及端面除銹，使其露出80%以上的金屬光澤。軌頭部位的油漆也應打磨去除不能超出平直度范圍。打磨時沿鋼軌縱向打磨，不允許橫向打磨，對母材的打磨量不允許超過0．2 mm。如果在此范圍有凸出軌腰表面的廠標、生產(chǎn)日期等符號必須同時磨平。

3．1．3 鋸軌

鋼軌端部如有明顯的壓痕、碰痕、劃傷、不平度大于0．2 mm 和平直度大于0．5 mm 的低接頭時需要鋸軌。對于無法矯直的鋼軌端部彎曲，應將彎曲的鋼軌端部鋸切掉。鋸切后鋼軌的端面垂直度應不大于0．8 mm。平直度用1 mm 型尺和塞尺進行檢驗，端面垂直度用寬度角尺和塞尺進行檢驗。平直度和端面垂直度必須符合標準。

3．1．4 端磨

如果鋼軌的端面垂直度大于0．8 mm(客運專線大于0．6 mm)時應進行端磨作業(yè)。

3．2 單元軌焊接

載有焊軌車的平板車應停放在待焊接頭后方40 m 處。由線路部門負責將待焊軌頭前后各20 m 線路撥正，鋼軌不應許出現(xiàn)彎曲、扭斜。待焊軌頭前方活動長鋼軌下每隔12．5 m 放置一個滾筒，減少鋼軌縱向移動阻力。在待焊軌頭固定端2 m 和12 m(第3 棵和第20 棵灰枕)上放置木枕進行支墊。并在木枕上放置滾輪以便鋼軌可以縱向移動焊接。待焊軌頭固定端支墊完成后對焊軌機進行對位，載有焊軌機的平板車第一個輪對距焊接中心線為3．3 m 左右，焊軌機對位完成后，焊接作業(yè)人員應迅速打上平板車支腿或鐵鞋，并用手剎進行制動。在待焊軌頭下方放置千斤頂(活動端為帶滾輪)，通過調整墊片和千斤頂調整鋼軌的上拱量。上拱量控制在1．5 ～2 mm(經(jīng)驗值)間。上拱量用1 m 型尺和塞尺進行檢驗。通過斜鐵進行調整鋼軌工作邊拱量，當v ＜200 km/h 時拱量控制在±0．5 ～0．8 mm(經(jīng)驗值)間。當v ＞200 km/h 時外拱量控制在0．5 ～0．8 mm(經(jīng)驗值)間，不允許有內拱量。用1 m 型尺和塞尺進行檢驗。在各項檢查工作完成后用焊機夾持待焊軌頭后再次進行檢驗，檢驗合格后進行焊接作業(yè)。根據(jù)軌溫變化情況和焊接時的軌溫確定保壓時間，待焊接接頭溫度下降至400 ℃后方可撤銷壓力。

3．3 鋼軌焊接

氣溫低于10 ℃時不宜進行工地焊接。刮風、下雨天氣焊接時，應采取防風、防雨措施。中雨、大雨和風力大于4 級時不應進行焊接作業(yè)。氣溫低于10 ℃時，焊前應用火焰預熱軌端500 mm 長度范圍，預熱溫度應均勻。鋼軌表面預熱升溫為35 ～50 ℃，焊后應采取保溫措施。鋼軌進入焊機后，在對頭過程中，應注意必須以工作面為基準，軌頭工作面錯位偏差不應大于0．2 mm，軌底邊緣錯邊偏差不應大于1 mm。焊機電極表面應平整、光潔、無油、水、鐵渣等污染物，不應將焊渣不應劃傷母材。承受拉力的焊縫，保壓軌溫應降至400 ℃以下，左右股單元軌節(jié)接頭相錯量不宜超過100 mm。焊縫區(qū)域冷卻到400 ℃以下時，焊軌作業(yè)車方可通過鋼軌焊頭。放行列車時，焊縫溫度應低于300 ℃。每焊接一個接頭，焊接作業(yè)人員應清掃焊機、檢查接頭表面質量、推凸余量、接頭錯邊量、有無電極灼傷、焊接記錄曲線、完成接頭標識、填寫焊接記錄。接頭標識應與鋼軌標記、焊接記錄或報表對應。標識應在焊接接頭前方3 ～5 m 處的軌腰部位，標識符號應清晰端正。接頭表面應無裂紋，推凸過程中沒有損傷鋼軌母材，推凸余量:軌頭應不大于1 mm、軌腰應不大于2 mm、軌底應不大于1 mm。

3．4 錯邊量檢查

在未經(jīng)打磨處理的情況下檢查接頭錯邊量:接頭頂面錯邊量不大于0．5 mm，軌頭側面工作邊錯邊量不大于0．5 mm，軌腳邊緣水平方向錯邊量不大于2 mm。接頭錯邊量超標的接頭不應使用打磨方法糾正，應切掉重新焊接。

3．5 粗磨

焊頭粗磨作業(yè)之前應先測量推瘤余量。根據(jù)推瘤余量對接頭區(qū)域軌非工作面、軌顎、軌底角上表面進行打磨。由于鋼軌外形尺寸偏差造成的焊接接頭不平順，可用圓順打磨方法進行修整。焊頭打磨應在焊縫溫度低于200 ℃時進行，打磨過程中應保持軌頭的外形輪廓，軌底上角、下角應打磨圓順。粗磨作業(yè)完成，要求接頭軌底面、非工作面的打磨余量為0 ～+0．5 mm。軌底應進行打磨，軌底角上表面焊縫兩側各150 mm 范圍內及距兩側軌底角邊緣各35 mm 范圍內應進行打磨平整，不得打虧。打磨時進給量適當，不得將表面打虧，不得出現(xiàn)發(fā)黑和發(fā)藍現(xiàn)象。不得橫向打磨，打磨時砂輪片不得跳動，打磨表面須光整、平順。

3．6 精磨

應使用精磨機或仿型打磨機對焊接接頭的軌頂面及軌頭側面工作邊進行精磨。精磨前焊接接頭應經(jīng)過矯直，推凸合格，接頭錯邊量不超標。精磨時焊縫溫度應低于50 ℃。精磨后應保持軌頭輪廓形狀，不應使焊接接頭或鋼軌產(chǎn)生機械損傷或熱損傷。精磨長度不應超過焊縫中心線兩側各450 mm 限度。精磨后接頭平直度應滿足;以焊縫為中心1 m 范圍內，鋼軌頂面平直度。

3．7 焊頭正火

正火時，正火溫度的測量使用光電測溫儀或紅外測溫儀。在鋼軌下方支墊枕木保證加熱器正常工作。(鎖定焊接不需要)。將火焰加熱器、流量控制箱、乙炔過濾器、乙炔瓶、氧氣瓶和冷卻水泵用膠管連接。檢查氧氣、乙炔各連接處有無泄漏，是否滿足生產(chǎn)需要。將正火機架放置在鋼軌上，將火焰加熱器放置在正火機架的圓柱形導杠上。調整加熱器與鋼軌表面間隙，使得上下左右間隙均勻，對稱之后固定在鋼軌上。啟動冷卻水泵，確認冷卻水正常循環(huán)。調節(jié)加熱器的位置，使焊接接頭處于加熱器擺動中心，擺動幅度不小于75 mm。調節(jié)乙炔瓶輸出壓力為0．12 MPa，調節(jié)氧氣瓶輸出壓力為0．6 MPa，通過控制箱快速開關閥調節(jié)乙炔流量為4．2 m3/h，氧氣流量為3．7 m3/h。確認冷卻水循環(huán)后將氧氣流量下調并爆鳴點火，點火之后氧氣流量恢復規(guī)定格數(shù)，搖火擺動頻率控制在60 次/s 左右。加熱時觀察加熱溫度并用測溫儀檢測，達到正火溫度應同時關閉控制箱快速開關閥，但乙炔比氧氣先關數(shù)秒。將加熱器和正火架取下，關閉冷卻水泵。解除各氣體連接管路，放出水管內的冷卻水，將各管路整理放置至指定位置。

3．8 接頭檢驗

接頭檢驗包括探傷檢查和焊接區(qū)域外觀檢查兩方面。接頭外觀檢查質量要求:接頭區(qū)域應縱向打磨平順，不得有低接頭;接頭區(qū)域1 m 范圍內工作面、軌頂面的平直度為0 ～+0．3 mm/m，鋼軌內側工作邊的平直度為-0．3 ～+0．3 mm/m(時速小于200 km/h)，軌頭及軌底角上表面1 m 范圍應平順。焊縫兩側100 mm 范圍內不得有明顯壓痕、碰痕、劃傷等缺陷，焊接接頭表面不得有電擊傷。

3．9 缺陷接頭的處理

如果發(fā)現(xiàn)焊接接頭存在表面燒傷、嚴重錯位、推瘤推虧、裂紋等缺陷，判為不合格焊接接頭，并作出記錄，焊接失敗之后，經(jīng)過處理可以重焊，但是必須保證焊接接頭冷卻至常溫，方可再次焊接，重焊接次數(shù)不得超過2 次。如果需要切除焊接接頭，應將該焊縫居中，兩邊各鋸切50 mm 以上，并對鋼軌端部重新進行處理，確保端面垂直度符合工藝要求。

4 質量保證措施

焊接缺陷有焊接表面缺陷和接頭內部缺陷兩種，接頭表面缺陷是指在焊接接頭外形精整后，在焊接接頭及其附近鋼軌表面存在凸凹不平，局部虧損或凹坑，表面裂紋、表面劃傷、電極灼傷、電極原始傷損等等。防止表面缺陷措施有在粗磨和精磨的過程嚴格按照作業(yè)標準進行打磨，打磨順序和方法得當。

表面裂紋是嚴重的焊接缺陷，鎖定焊接長出現(xiàn)表面能裂紋，控制表面裂紋要從焊接時控制，保證鋼軌焊接時處于自由狀態(tài)。電極灼傷發(fā)生在鋼軌和點擊接觸的部位，在焊接前除銹和打磨要干凈，表面有銹斑和油污是產(chǎn)生電極灼傷的主要原因。

焊接接頭內部缺陷主要有灰斑、未焊合和過燒，控制內部缺陷方法有:①降低鋼軌中硅錳元素偏析的程度;②焊機反饋信息應具有靈活快速反應的能力。以保證閃光穩(wěn)定;③通過工藝手段，保證閃光后期鋼軌端面形成均勻厚度的液態(tài)金屬層，頂鍛充分且變形集中于接口處，可采用大能率短時間加熱、自由頂鍛的工藝參數(shù);④焊接過程出現(xiàn)打滑是產(chǎn)生灰斑主要原因，可以通過調整電極避免打滑的出現(xiàn)。

5 結語

中鐵六局鋪架分公司承接包西線焊軌任務，在兩個半月的時間內，焊接接頭216 個，其中鎖定焊接110 個，單元焊接106 個，質量經(jīng)檢驗達到了國家鐵道行業(yè)標準，而且焊接速度走在了國內焊接行業(yè)的前列。確保了包西線的順利竣工。