轨道焊接及应力放散(北京中铁科新材料技术有限公司)

1、2021-12-5 “轨缝轨缝”不但不但使列车在运使列车在运行时产生令人讨厌的行时产生令人讨厌的“咔哒咔咔哒咔哒哒”声，更重要的是造成车轮声，更重要的是造成车轮与钢轨的撞击，对二者尤其是与钢轨的撞击，对二者尤其是车轮的损害相当大，缩短了车车轮的损害相当大，缩短了车轮的使用寿命轮的使用寿命。 所谓所谓“无缝线路无缝线路”，就是，就是把不钻孔、不淬火的把不钻孔、不淬火的25m长的长的钢轨，在基地工厂用气压焊或钢轨，在基地工厂用气压焊或接触焊的办法，焊成接触焊的办法，焊成200m到到500m的长轨，然后运到铺轨的长轨，然后运到铺轨地点，再焊接成地点，再焊接成1000m到到2000m的长度，铺到线路上

2、就的长度，铺到线路上就成为一段无缝线路成为一段无缝线路。无缝线路无缝线路（Seamless rail）铝热焊铝热焊（ aluminothermic welding）：）：铝热焊铝热焊接（也称热剂焊）就是利用金属接（也称热剂焊）就是利用金属氧化物和金属铝之间的放热反应所产生氧化物和金属铝之间的放热反应所产生的过热熔融金属来加热金属而实现结合的过热熔融金属来加热金属而实现结合的方法。的方法。金属氧化物金属氧化物 + + 铝（粉铝（粉） 氧化铝氧化铝 + + 金属金属 + + 热能热能 焊接操作方法简单，容易上手；焊接操作方法简单，容易上手； 设备轻便，携带方便；设备轻便，携带方便； 焊接时，不需要

3、外接电源或热源；焊接时，不需要外接电源或热源； 从外观便能核查焊接的质量；从外观便能核查焊接的质量；1. 轨端除锈、干燥轨端除锈、干燥 使用钢丝轮清除轨道使用钢丝轮清除轨道端面的铁锈端面的铁锈 若钢轨表面潮湿，需若钢轨表面潮湿，需要将轨端烤干要将轨端烤干焊接轨缝要求：轨缝大小控制在焊接轨缝要求：轨缝大小控制在2730mm，轨缝距离扣，轨缝距离扣件板至少件板至少15cm。2. 对轨对轨借助三角斜铁调整两个借助三角斜铁调整两个钢轨端面，使满足相关钢轨端面，使满足相关条件条件借助对轨平尺及钢板尺，借助对轨平尺及钢板尺，调整钢轨端面，单边起调整钢轨端面，单边起拱高度拱高度34mm，对齐轨，对齐轨腰及轨

4、底腰及轨底3. 装卡砂型，卡具装卡砂型，卡具检查砂型是否完好，将砂型与钢轨接触面进行摩擦，检查砂型是否完好，将砂型与钢轨接触面进行摩擦，使完全切合。使完全切合。4. 封箱封箱使用封箱泥对砂型进行封装，防止在焊接过程中，钢使用封箱泥对砂型进行封装，防止在焊接过程中，钢水溢流出砂型（防止跑锅现象）水溢流出砂型（防止跑锅现象）5. 预热预热采用氧气与丙烷点燃后加热轨缝，使母材与焊接材料采用氧气与丙烷点燃后加热轨缝，使母材与焊接材料结合更加充分，预热时间结合更加充分，预热时间56min（根据现场情况），（根据现场情况），轨端温度达到轨端温度达到800900严格控制氧气压力严格控制氧气压力0.3MPa，

5、丙烷压力，丙烷压力0.1MPa6. 铝热高温反应铝热高温反应待端面达到预热温度后，点燃高温火柴，触发铝热反待端面达到预热温度后，点燃高温火柴，触发铝热反应，放好接渣斗，待反应完全后移除坩埚桶，等待反应，放好接渣斗，待反应完全后移除坩埚桶，等待反应平静。应平静。7. 拆模、推瘤拆模、推瘤待反应结束待反应结束6min后后拆模，拆模，8min30s后推瘤后推瘤8. 打磨打磨推瘤结束后对轨推瘤结束后对轨头，轨腰，轨底头，轨腰，轨底进行打磨，轨顶进行打磨，轨顶面平直度达到面平直度达到0+0.5mm，工，工作边达到作边达到0+0.2mm。9. 外观及探伤检查外观及探伤检查对焊接部位进行超声波探伤检查。对焊

6、接部位进行超声波探伤检查。闪光焊闪光焊（flash butt welding）:闪光闪光焊是电流通过两个对焊是电流通过两个对接工件的接触表面时，其接工件的接触表面时，其细小的接触点的电阻及其细小的接触点的电阻及其接触表面的电弧产生热量，接触表面的电弧产生热量，将对接表面加热，在适当将对接表面加热，在适当时间后，对接头施加压力，时间后，对接头施加压力，使两个对接表面的整个区使两个对接表面的整个区域同时牢固结合起来的电域同时牢固结合起来的电阻焊方法。阻焊方法。1. 端面、两侧除锈打磨端面、两侧除锈打磨为确保轨道端面的导电性良好，使用角磨机和钢丝砂为确保轨道端面的导电性良好，使用角磨机和钢丝砂轮对端

7、面及轨缝两端轮对端面及轨缝两端6570cm进行打磨处理进行打磨处理2. 对轨、装卡极头对轨、装卡极头检查焊机各项参数正常后，将检查焊机各项参数正常后，将电极装卡在轨缝位置处，电极装卡在轨缝位置处，焊机机头上的两对钳口将两钢轨轨头夹紧焊机机头上的两对钳口将两钢轨轨头夹紧，手动操作，手动操作将钢轨对齐将钢轨对齐3. 焊接作业焊接作业操作焊机，通以操作焊机，通以380V电压，开始焊接作业（预热、顶电压，开始焊接作业（预热、顶煅），作业时人员稍远离作业区域，防止火花烫伤。煅），作业时人员稍远离作业区域，防止火花烫伤。4. 推瘤推瘤焊接作业结束后，焊接作业结束后，焊机机头推瘤刀焊机机头推瘤刀自动推瘤，之

8、后自动推瘤，之后用撬棍将剩余焊用撬棍将剩余焊渣清除，统一放渣清除，统一放置。置。5. 正火正火使用正火器对焊缝进行正火处理，用以提高焊缝处的使用正火器对焊缝进行正火处理，用以提高焊缝处的组织结构，提高焊缝性能。正火温度控制在组织结构，提高焊缝性能。正火温度控制在8509506. 打磨打磨对正火后焊缝的轨头、工作边、轨腰及轨底进行打磨，对正火后焊缝的轨头、工作边、轨腰及轨底进行打磨，平直度要求轨顶面平直度要求轨顶面00.3mm，工作边，工作边0.3mm（普速（普速铁路）铁路）7. 超声波探伤（同铝热焊）超声波探伤（同铝热焊）应力应力放散是消除钢轨内多于应力放散是消除钢轨内多于应力及消除道床与钢轨

9、额外阻力的主及消除道床与钢轨额外阻力的主要型式，他的目的是保证线路的要型式，他的目的是保证线路的平稳性和延长钢轨的试用寿命平稳性和延长钢轨的试用寿命。 滚筒滚筒法：法：该方法是作业轨温该方法是作业轨温在设计锁定轨温范围内时试用，在设计锁定轨温范围内时试用，施工时把需要放散的长轨条扣件施工时把需要放散的长轨条扣件全部拆除，然后抬起钢轨，使钢全部拆除，然后抬起钢轨，使钢轨落在滚筒上，振击长轨条数次，轨落在滚筒上，振击长轨条数次，使长轨条能够自由伸缩，一旦轨使长轨条能够自由伸缩，一旦轨温达到设计要求，立即撤掉滚筒，温达到设计要求，立即撤掉滚筒，安装扣件，进行锁定安装扣件，进行锁定。 拉伸滚筒法：拉伸

10、滚筒法：利用钢轨拉伸利用钢轨拉伸器辅以振击，通过均匀拉伸长轨器辅以振击，通过均匀拉伸长轨条，以提高他的零应力轨温，使条，以提高他的零应力轨温，使锁定轨温进一步到位的方法。锁定轨温进一步到位的方法。l=0.0000118*t*L。（。（l-为伸缩量为伸缩量m，L-为放散轨条长为放散轨条长m，t-为铺设时的轨为铺设时的轨温与设计锁定轨温之差，单位温与设计锁定轨温之差，单位为为应力放散（应力放散（Stress relief）：）：锁定轨温（锁定轨温（fastening down temperature of rail）：）： 铁路上：采用铁路上：采用强大的线路阻力来锁强大的线路阻力来锁定轨道，定轨道

11、，限制钢轨限制钢轨的自由伸缩的自由伸缩。采用。采用高强螺栓、扣板式扣件或弹条扣高强螺栓、扣板式扣件或弹条扣件件等对钢轨进行约束。实验表明，直等对钢轨进行约束。实验表明，直径径24mm的高强螺栓，六孔夹板接头可的高强螺栓，六孔夹板接头可提供提供40至至60吨的纵向阻力。弹条扣件每吨的纵向阻力。弹条扣件每根轨枕可提供根轨枕可提供1.6吨的纵向阻力。吨的纵向阻力。 由于由于无缝线路中钢轨所承受的温度无缝线路中钢轨所承受的温度力的大小和轨温的变化有直接关系，力的大小和轨温的变化有直接关系，所所以锁定以锁定钢轨时必须正确、合理地选定锁钢轨时必须正确、合理地选定锁定轨温，以保证无缝线路钢轨定轨温，以保证无

12、缝线路钢轨冬天不被冬天不被拉断，夏天不致胀轨跑道拉断，夏天不致胀轨跑道，危及行车安，危及行车安全全。 （就北京地区来说，最高轨温为摄氏（就北京地区来说，最高轨温为摄氏62.262.2，最低轨温为零下，最低轨温为零下2222度，中间轨温为度，中间轨温为19.919.9。根据无缝线路强度和稳定性计算得出的结果，北京地区最佳锁定轨温为。根据无缝线路强度和稳定性计算得出的结果，北京地区最佳锁定轨温为2424，实际允许锁定轨温为实际允许锁定轨温为19291929。）。） 温度力（热胀冷缩）温度力（热胀冷缩）：钢轨温度每改变：钢轨温度每改变1，每根钢轨就会承受每根钢轨就会承受1.645吨的压力或拉力。吨的

13、压力或拉力。1. 放散温度放散温度使用轨温表测量钢轨温度，需达到规定放散温度使用轨温表测量钢轨温度，需达到规定放散温度（205）方可进行放散作业）方可进行放散作业2. 拆卸轨道扣件拆卸轨道扣件使用电动扳手拆卸使用电动扳手拆卸轨道扣件，每相隔轨道扣件，每相隔指定距离（指定距离（12.5m）在扣减橡胶板上放在扣减橡胶板上放置一枚滚筒置一枚滚筒3. 应力放散应力放散工人每隔固定距离（工人每隔固定距离（50100m）同时敲击自己区间内）同时敲击自己区间内的轨腰位置，使钢轨应力释放均匀，敲击后撤掉滚筒，的轨腰位置，使钢轨应力释放均匀，敲击后撤掉滚筒，每相隔两个扣件将螺栓用电动扳手紧固，全线紧固后每相隔两个扣件将螺栓用电动扳手紧固，全