高速铁路现场闪光焊接实践与总结

1、高速铁路现场闪光焊接实践与总结（广州铁路集团公司广州工务大修段，广东 广州）随着高速铁路的快速发展，尤其是时速300千米以上的客运专线的大规模建设，现场闪光焊接的作用就越来越突出。无论是在新线建设还是在高铁的维修和大修中现场闪光焊接都具有广阔的前景和非常重要的现实意义。本文以郑西（郑州到西安）客运专线现场钢轨闪光焊接为基础，总结了高铁闪光焊接的经验，提出了相关建议，以便和同行进行探讨。关键词：现场闪光焊接 施工组织 连续焊接 单元焊接 工艺要求（一）焊接工艺简述和焊接接头执行标准目前高铁和客专所用的钢轨是先在焊轨厂用100米钢轨焊接成 500米的单元轨，然后在施工现场采用现场闪光焊接把 500

2、米的单元轨焊接为无缝线路,整条线路采用单元焊和锁定焊结合的方式施工，根据需要进行合理的选择安排。基地（或工厂）长钢轨焊接应采用接触焊。现场钢轨焊接应采用带保压推瘤模式的移动接触焊。钢轨焊接必须符合钢轨焊（TB/T1632）的规定。焊接质量必须符合闪光焊接标准（TB/T1167）、焊接通用标准（TB/T1163）。焊头型式检验必须符合时速350公里客运专线60kg/m钢轨暂行技术（TB/T2341.3-1993 ）钢轨型式检验标准。如果线路上有异种钢轨接头则该接头必须进行钢轨型式检验并且要符合以上标准。（二）焊接接头平直度要求部位还建段联络线客专正线顶面0.+0.300.+0.300.+0.20

3、内侧工作面0.+0.300.+0.300.+0.20底面0.+0.300.+0.500.+0.20（三）高铁现场焊轨的施工组织1.人员组织 1、职工：施工负责人 1人，技术员 1人，司机 3人，内然钳工 1人，电工 1人，焊机操作手 2人，支腿操作手 2人，焊前除锈打磨施工员 1人，焊前撞轨施工员 1人，负责正火施工员 1人，焊后打磨施工员 1人，探伤 3人，共计 18人 2、劳务工：焊轨前打磨 4人，松扣件 12人，安放滚筒 12人，协助焊机 5人，正火 3人打磨 3人，撞轨 18人，放散锁定40人，工机具运输 20人，总计 120人。工作项目人数职责施工负责人1人负责施工安排，人员调度，工

4、作协调等大小事务技术员1人控制过程质量，操作焊机控制柜，数据记录，调整焊接参数，并协助队长协调工作主焊手1人主要负责钢轨对位、焊轨焊接等焊接操作副焊手1人协助主焊手进行钢轨对位，轨头冷却等焊接准备工作电工1人负责焊轨车的电气部分的使用保养，故障解除排查等。钳工1人负责焊轨车的机械机构，机械液压和各个部件的使用保养，故障排查解除等焊后正火打磨员2人负责焊后对焊头的热处理，焊头的粗细打磨工作焊前打磨施工员1人负责焊前对焊头进行除锈和打磨工作焊前撞轨施工员1人负责调整轨缝支腿操作手2人负责对焊轨车的支腿进行操作探伤工3人配合业主方进行验收（探伤组长必须有2级及以上资质）司机3人驾驶焊轨车和工务维修车

5、2.工机具配置名称规格数量内燃发电机5KW2台锯轨机K12502台角磨机3台手提直柄砂轮机3台内燃扳手10台十字手动扳手4把内燃仿形打磨机2台毫米压机8台液压拉轨器大功率1套撞轨器1台滑轨轴承滚筒300个强力夹具2套光电测温仪1500度2个撬棍30把钢板米尺1把小工具车3台气体正火设备1套钢轨拉伸器1套波磨尺1把探伤仪1台端面打磨机1台3.工艺流程图 4.长轨的连续焊接（1）、焊轨作业前焊轨车准备工作 1、焊轨作业前检查燃油、润滑油 、冷却水的位置，缺少时补充，检查各部件是否有异常，及时拧紧固定螺栓。 2、焊机泵站油温预热，若泵站油温过低，加热时间过长，可起动起座机控制面板的 “油压转换”旋钮

6、，依次高、低压旋动，可加速预热温度，减少油温预热时间，油温加热到 20以上时，可操作吊机，油温加热到 35以上时，可操作焊机。3、焊机连续三遍空载试机检查，并焊接一个接头检查焊机状态 4、检查应急机械设备工作是否正常、到位。（2）、焊轨作业前线路准备工作及技术标准 1.拆除扣件，卸掉焊轨车 I位端一侧、从轨端开始 10米内的钢轨扣件，II位端一侧、从轨端开始至另一轨端的所有扣件。 2.每10米安放一个滚筒。弯道每 8米安放一个。使钢轨的起伸高度满足推瘤刀的要求，检查钢轨与枕木垫板无干涉，在外力的作用下钢轨能在滚筒上自如滑动。 3.焊缝位置调整，将焊缝位置调整到轨枕中间处，以方便放置推瘤刀，及正

7、火作业。如果焊缝不能在枕木中间就应该锯轨，锯轨时保证端面垂直度在 0.5mm以内。达不到时用断面打磨机进行处理。 4.钢轨打磨 (a钢轨打磨部分包括：焊接端面和与焊机电极接触的轨腰部分(b打磨标准: 轨腰要求清除氧化层，露出金属光泽，并且应均匀，同时必须将钢轨的标记、突起打磨掉。打磨长度为距钢轨焊接端面 750mm范围内。轨腰采用手持砂轮机和角磨机进行打磨，打磨时采用卷尺进行检查，确保钢轨打磨范围满足焊接要求。打磨后用棉纱或毛巾将打磨面擦拭干净。轨端打磨要求彻底清除端面的氧化物、铁锈、污垢，同时应保证端面与轨顶工作面及轨侧的工作面的垂直度在0.5mm以内。钢轨打磨后24h之内必须进行焊接，如果

8、打磨超过 24h或钢轨打磨面出现油、水、污垢污染或生锈应重新进行打磨，轨端打磨采用钢轨端磨机进行打磨。打磨时应注意，钢轨必须压紧，同时打磨时进给应均匀，打磨不得停留在一处，防止钢轨灼伤，打磨后用角尺和塞尺检查，将角尺紧贴钢轨上平面，然后用塞尺检查钢轨与钢轨端面的间隙，要求间隙不大于0.5mm。打磨后用棉纱或毛巾将打磨面擦拭干净。(3钢轨对位：焊轨车前轮位置在距离待焊轨缝 3M处进行对位，对位后立即加装铁鞋防溜。利用起伸支腿顶升焊轨车，使在起升端的车轮离轨 2-3mm。利用起道机将钢轨顶起，在距待焊端面 1m左右钢轨轨底敲入斜铁进行对位，对位应满足预拱度和工作边平行的要求。预拱度按 1.7-2m

9、m，然后利用焊机夹紧两端轨进行钢轨对位，对轨过程应以钢轨顶面和轨头侧面工作边为基准。操作人员必须检查两钢轨是否对正。轨头水平方向和错边不超过 0.5mm。如果没有对正，松开夹钳重新对位。(4焊接：钢轨对正后自动焊接。顶锻并推除焊瘤，完成钢轨接头焊接后，移动焊机推出焊接位置。焊接接头冷却到 400度以下方可拆除斜铁，回位钢轨。焊机监控人员应认真观察焊接记录，分析每个接头焊接曲线，与型式检验通过时的焊接曲线对比发现异常及时汇报，不得擅自改变焊接参数。每次焊接结束后及时做好记录，记录的编号应与现场的接头编号对应，具有可追溯性。焊接接头的轨头和轨底、轨底面得斜坡的推凸余量不应大于 1mm，其他位置的的

10、推凸余量不大于 2mm，焊接后应立即检查假按揭钳口部位及钢轨钳口接触处有无电极灼伤，如果接头存在灼伤、错位、推瘤推亏、裂纹等缺陷都应定为不合格。不合格的焊接头必须立即锯掉重新焊接，锯轨长度为每侧的热影响区200mm(5焊后热处理：采用（氧气 +乙炔）火焰正火，正火温度使用测温仪测量，正火前清除焊缝上的焊渣，保证焊接接头不受拉力的和焊头的温度低于 300度（轨头温度）时方可采取正火加热。冷却方式采用风冷或自然冷却。正火方式采用以下步骤进行：（1）将火焰加热器、流量控制箱、乙炔过滤器、乙炔瓶、氧气瓶和冷却水泵用胶管连接。（2）将正火架放置在钢轨上，火焰加热装置在正火架的导杆上，调整加热器宇钢轨表面

11、的缝隙间距，使间隙均匀，对称之后锁定。调整加热器的的位置，使焊头处于火焰架摆动中心，摆动幅度不小于 60mm。（3）启动冷却水泵，调整乙炔瓶输出压力位 0.15MP，调整氧气瓶的输出压力为 0.6MP,调整控制箱乙炔流量为 3.8立方米/小时,氧气流量为 4.2立方米/小时。（4）将氧气流量调小爆鸣点火，点火后氧气流量恢复规定格数，摇火摆动频率在 60次/min左右。（5）达到正火温度应同时关闭控制箱开关阀，但乙炔比氧气先关数秒。（6）正火加热起始阶段轨头表面中心线温度应在 500度以下，加热结束时温度应在 920度左右，轨底角表面中心线温度应在 820度左右。光电测温仪探头应垂直于钢轨表面，

12、每次测量温度时间 3S,并记录好起始温度和终了温度。光电测温仪应轻拿轻放，以防探头损伤，若探头有污垢应及时用酒精清洗。(6焊头粗打磨：焊头打磨应在焊缝温度低于 200度时进行，打磨过程中应保持轨头的外形轮廓，打磨目的为去除轨头推凸余量，轨底和三角区的打磨以满足探伤要求为准。应纵向打磨，不允许横向打磨。打磨过程中，不应使砂轮在钢轨上跳动、冲击钢轨母材、不应出现打磨灼伤，不应使钢轨表面 “发蓝 ”。焊接接头非工作面的的垂直。水平方向错边应进行纵向打磨过度。轨底角打磨尺寸精度要求，不允许打磨母材、不允许磨亏。 (7焊头精磨：精磨之前应保证接头温度应低于 50度。打磨前首先检查接头的的平直度以确定打磨

13、量，打磨长度不应超过焊缝两侧各 450mm，打磨范围为轨底面、轨头内侧工作面。精磨后应保持轨头轮廓形状，不应使焊接接头和钢轨产生任何机械损伤或热损伤。精磨后接头表面的不平度应满足焊缝中心线两侧各 100mm范围内不大于 0.2mm，轨底面及轨头侧面工作边母材打磨深度不应超过 0.5mm。 (8检测焊头：外观不合格的焊头应锯切重新焊接，质量达标后焊轨车移位，进行下一个单元作业。 (9线路初锁:直线段扣件隔7锁1，曲线段和大坡度段扣件隔5锁 1，方便焊机通过和后期锁定焊接施工。（10）探伤检查钢轨温度达到常温时进行探伤检查。对同一个焊接接头必须进行两次探伤检查。并做好记录。5、单元焊接1技术要求：

14、当轨温达到设计锁定温度范围（ 23±5度），将钢轨内部应力为零时，可以对两根单元轨进行应力放散锁定并完成焊接。无缝线路应在设计锁定温度范围内锁定，且相邻单元轨节建的锁定温度差不大于5度，同一单元轨节左右股的钢轨锁定温度差不应大于3度，同一区间内单元轨节的最高与最低锁定温度差不应大于10度。2.焊前准备：焊前准备包括拆除扣件，安放滚筒，轨头打磨，拉轨及锯轨工序。（1）拉轨：为方便施工，待滚筒安装完毕后对钢轨进行拉轨作业，将前后钢轨轨缝拉至 5mm以内。当两拉轨距离在 50cm以上是用拉轨器进行拉伸，当拉轨距离在 50cm以上时先用撞轨器撞轨，在用拉轨器拉轨。当拉轨距离在5m以上时可以插

15、入短轨焊接，插入的的短轨商都不得小于12.5米，切不允许连续插入，每个区间只允许插入一对短轨。（2）焊前除锈工序与500米长轨的连续焊接施工工艺验收标准相同 a.锁定焊过程包括轨头对位、焊接、接头正火、焊头粗打磨均与单元焊施工工艺验收标准相同。 b.应力放散：应力放散和锁定焊时，首先测量钢轨温度，当轨温在设计锁定过问范围内时采用“滚筒法”放散应力和线路锁定。当轨温在锁定果味范围以下时采用 “拉伸器滚筒法”放散应力和线路锁定。（1）应力放散施工准备，应力放散施工准备包括施工时间、测量轨温、安装撞轨器、安装拉升器、解除无缝线路末端至零点范围内的扣件、分散作业人员和工具等工作。作业人员均匀分布在单元

16、轨迹诶长度范围内。一般2km单元轨节共分10组，每组负责 200m的拆上扣件、撞轨、钢轨位移观测等工作。线路锁定前，应掌握当地轨温变化规律，根据作业区间的的时间间隔，选定锁定线路的最佳施工时间。测量轨温时，要对钢轨的不同位置多次测量取其平均值。（2）滚筒放散法放散：当轨温在设计锁定轨温范围内是采用滚筒放散法。用撞轨器和小锤敲击单元轨节放散应力，撞轨器沿放散方向撞击钢轨，其他人员用小锤或上弹跳工具敲击轨腰放散应力，放散应力过程中，始终有专人在轨头测量轨头位移变化情况，当位移出现反弹时，证明单元轨节内的应力已经为零。同时观察零点位置是否归零，如果不能到位，调整撞轨器位置直至零点归零。同时，立即拆除滚筒使钢轨落槽，上扣件锁定单元轨节。（3）当轨温低于设计轨温时，采用拉升放散法。根据单元轨节长度和设计锁定轨温与作业时实测轨温差，按公式 L=Lt(=11.8×10-6/计算出钢轨拉伸量。先将钢轨节放散至零应力状态，然后按 200m间距安放撞轨器，使用撞轨器是注意零点归零及临时位移观测位移点的位移量呈线性比例。当每次撞轨各检查点移动