无缝线路焊缝热矫正施工技术

无缝线路焊缝热矫正施工技术

1金属热处理工艺正火，又名常化，是将零件加热至ac3或accm的30.50，以进行保温，或从炉中取出空气或喷雾、喷雾或风吹冷却，并从熔炉中提取。其目的是在于使晶粒细化和碳化物分布均匀化。铁路上的正火主要是指火焰正火,通过氧气和乙炔的混合燃烧火焰对钢轨轨头、轨腰及轨底进行加热,促使钢轨焊缝内部结构细化,达到较好的金属质地,并实现钢轨焊缝平直度的标准化转化。2施工组织正火作业是一个技术性较强的系统性工作,人员组织及机具物料复杂,配备不齐易在突发情况下导致焊缝正火失败,因此,正火的前期准备特别重要。2.1工作人员组织正火作业成立专业施工队伍,其人员配置见表1。2.2机械组正火作业技术性、系统性较强,所需机具物料繁杂,详见表2。3夜间作业容易发生安全事故正火作业限于轨温要求,往往实行夜间作业,且多跨线作业。夜间作业可见度差,人员易于疲劳,极易发生作业和行车安全事故,且正火作业本身也属于危险工种。因此,正火作业安全防护必须放在首位强调。3.1氧气瓶及乙醇瓶放置长期使用的注意事项工业氧气瓶和乙炔瓶都属于危险品,存放需格外小心,以防发生爆炸,其注意事项如下:勿将氧气瓶及乙炔瓶长期放置烈日下暴晒;在搬运过程中需轻放,严禁剧烈扔放;须放置妥当,严禁撞击气阀;氧气瓶及乙炔瓶放置应远离火源;放置过程应仔细检查氧气及乙炔有无泄漏。3.2施工安全正火作业涉及危险品使用和跨线作业,作业过程中应严格按规定作业,防止安全事故发生。3.2.1氮气混合比正火架试验组(1)氧气及乙炔使用过程应远离火源;(2)气阀打开应按操作规定进行;(3)氧气和乙炔混合比按规范调试;(4)点火及取正火架时需预先作好防护,避免烧伤烫伤;(5)起落钢轨时严禁身体置于轨底,以防钢轨掉落伤人。3.2.2结构正常的人员坐卧刑罚或线路越界(1)车辆对位时严禁人员位于线路中间或车辆运行范围;(2)严禁正火作业中短暂闲暇人员坐卧钢轨或线路嬉闹;(3)人员行走或坐卧休息时,需看清桥梁行走板是否齐全或有无断裂情况,防止踩空掉落桥下;(4)对位停车后,作业人员下车作业须先观望线路情况,确定安全后方可下车;(5)跨线作业时两端各200m处预先放置防护牌,并有专人持红黄旗瞭望。4下用c的影响焊缝平直度指钢轨行车面(以下用P表示)和导向面(以下用C表示)平顺程度,对列车的运行安全及运行平稳有较大影响。焊缝情况主要就指焊缝平直度情况,正火就是主要针对焊缝平直度进行热矫正的一种金属热处理工艺。4.1u3000正火范围先用电子平直尺对焊缝行车面和导向面进行测量,数据与《客运专线铁路轨道工程施工质量验收暂行标准》(铁建设160号)中误差超过打磨最大允许值即需正火。母材打磨最大允许值为0.5mm。因此,正火范围:P<-0.5mm或P>0.8mm,C<-0.8mm或C>0.5mm;P值或C值一方达到正火范围即需正火矫正,使钢轨平直度符合打磨规范要求。具体平直度允许偏差见表3。4.2确定正火矫正量若焊缝经测量确定正火,根据电子平直尺掌上电脑所显示焊缝平直度线形图进行焊缝凹凸情况分析,确定正火矫正量。焊缝按平直度高低点(以行车面为基准)的不同主要分为四类:(1)焊缝低两边高,即低接头;(2)焊缝高两边低,即高接头;(3)焊缝一侧高或者低,即高低错头;(4)焊缝平顺,即平接头。四类焊缝按导向面为基准又可各分四小类共计十六类,其明细详见表4。4.3技术方案明确焊缝类型及焊缝平直度值后确定正火尺度及方案,并预先准备好各种突发情况应对措施。4.3.1焊缝冷却温度(1)作业轨温不应当超出钢轨锁定轨温:汉宜铁路正火一般选择温度较低的阴天或夜晚,作业轨温控制在30℃以下;(2)正火达到温度:轨头(910±20)℃、轨底(870±20)℃;(3)完成正火后焊缝冷却温度应当不高于300℃:焊缝在300℃以上时,禁止敲击、水淋和引起塑性变形的一切操作;(4)正火后平直度矫正应当在焊缝轨温降至组织转换临界温度(即723℃)之前进行。4.3.2焊缝意义p值(1)焊缝平直度应以最大绝对值为值,例如:P测量值0.36、-0.10、0.58mm,则P=0.58mm;(2)正火作业时,焊缝平直度矫正宜正不宜负(P值或C值为正仅打磨焊缝,为负则打磨两端各0.5m长);(3)正火作业时,氧气乙炔混合火焰加热钢轨轨头、轨腰、轨底时应保持平稳、匀称,使焊缝均匀受热。5施工方法5.1石笔区域范围的确定(1)确定焊缝位置,车辆对位距离(保证作业距离)以气管、水管和电源线长度为参考标准;(2)焊缝两端30mm处石笔划线标出加热范围,并记录下焊缝所在里程、线路、股别和编号;(3)根据焊缝平直度值确定方案,对作业线两侧道砟进行清理,确保道砟不影响扣件松开和紧固、钢轨起道后道砟不掉落轨底;(4)将扭力机动扳手、螺栓扳手、T形扳手、起道机、斜铁、锤子、风机、红外测温仪等设备随时待命;(5)对人员进行分工安排,对突发情况进行预案。5.2施工过程5.2.1控制了长线车数量技术员根据焊缝平直度情况及作业管线确定距离,车长指挥轨道车进行对位。一般来说,轨道车距离焊缝6m为宜,跨线作业平板车与焊缝平行即可。5.2.2起道和起道机关的准备起道(1)将扭力机动扳手搬放至正火焊缝所在轨道;(2)将冷水机组搬放在轨道中间平顺位置;(3)将T形及螺栓扳手、锤子、斜铁、方木、夹板、正火器、风机等归置到焊缝附近;(4)将起道机搬放下车,一放置于焊缝附近备用、一放置在起道位置准备起道;(5)调气箱搬至平板车尾部,并连接好气管。5.2.3松开焊接两端的销(1)低接头起道机开口高接头起道机方向松开16～20对扣件、反方向松开6～8对扣件;低接头起道机方向松开2～12对扣件、反方向松开2～6对扣件;平接头起道机方向松开2～16对扣件、反方向松开2～8对扣件。(2)向开口46对扣件高接头起道机方向松开16～18对扣件、反方向松开4～6对扣件;低接头起道机方向松开2对扣件、反方向松开2对扣件;平接头起道机方向松开0～2对扣件、反方向松开0～2对扣件。5.2.4预留焊缝下降距离将焊缝高度提升至正火器能放入为止,并预留焊缝下降距离。在确保正火器可放入的前提下,起道高低和起道点的选择依焊缝热矫正所需下压力(或上压力)大小决定。(1)低接头起道机顶高接头起道机顶在距离焊缝5～7m的地方;低接头起道机顶在距离焊缝0.6～2.6m的地方;平接头起道机顶在距离焊缝4.2～4.8m左右;(2)低接头起道机顶高接头起道机顶在距离焊缝5～7m的地方;低接头起道机顶在距离焊缝0.6m处;平接头无需起道机,将焊缝下方道砟扒开至正火架能放入即可;(3)偏离方向起道机起道时倾斜方向根据焊缝C值决定:C值为正,起道机往外倾斜;C值为负,起道机往内倾斜;C值为0或接近0时,起道机平放。(4)斜铁放置位置①C值为正斜铁放置在内侧,C值为负斜铁放置在外侧。根据C值大小决定斜铁放置数量和锲入位置,可在焊缝一端或两端锲入斜铁,但斜铁放置位置不能影响正火器放置,斜铁紧贴钢轨面须打磨光滑以防伤轨。②当C值过大以至于焊缝明显弯曲时,须在正火结束后立即用起道机强力顶压。先用50夹板光滑面平贴焊缝处轨腰,再用起道机顶住50夹板,起道机后方放置长方木提供支撑,迅速将起道机打起直至钢轨顶直,待风机对焊缝风冷至常温时放松起道机。5.2.5下及左右气口离轨距离正火器是焊缝热矫正的主要组成部分,直接对焊缝进行加热。(1)正火架安放要不偏不倚,其上下及左右气口离轨距离须一致,以确保火苗均匀加热钢轨;正火架须稳固在钢轨上,以防拉动正火器时带动正火架偏离钢轨。(2)正火器安放在正火架上也需要不偏不倚,稳固并容易在正火架上前后滑动,耙子须轻巧结实、左右受力均匀以便于拉动正火器前后移动对钢轨进行持续均匀加热。5.2.6调气测试系统(1)正火器安放好后,将导热水管、乙炔氧气管分别接入正火器两端并紧固;将乙炔氧气管接入调气箱,用调气工具进行调气测试:出口压力氧气0.2MPa、乙炔0.15MPa,控制箱流量氧气2.8m3/h、乙炔3m3/h。(2)发电机发电,将冷水机组、照明系统等插入电源工作。(3)若焊缝在轨枕上方或靠近轨枕,将石棉板放置在轨枕面向焊缝侧隔热,防止焊缝加热导致轨枕受热炸裂。5.2.7焊缝p值、c值及其同步交叉定位(1)用点火管浸油并点燃,放入正火器出气口,调气箱放气点燃正火器。(2)操作人员拉动正火器进行加热,正火器摆动总宽60mm,以焊缝为中心,两端等距离摆动;摆动幅度40～50次/min。(3)技术人员要随时查看,保证焊缝受热均匀,并掌握正火温度及焊缝起落距离。当焊缝轨头温度达到(910±20)℃时,且焊缝起落距离适宜即可停止正火。一般正火10min左右即可达到技术要求温度,消耗乙炔0.5m3/次、氧气1.2m3/次。(4)正火停止后,要迅速关闭乙炔、氧气和冷水机组,并将正火器立即搬离钢轨,技术员迅速对焊缝平直度用1m平直尺进行测量:平直度1.2mm≤P≤2mm(P值1.5～1.7mm为宜)、-1mm≤C≤1mm(C值0～0.5mm为宜)。①若P值高于2mm则需继续起道并紧固焊缝临近扣件或二次正火,P值低于1.2mm需迅速落道并临近焊缝处再起道;②若C值大于1mm或小于-1mm则需用方木和起道机侧面顶压直至合格或者二次正火;③若平直度1.2mm≤P≤2mm、-1mm≤C≤1mm,则可直接落道,利用风机和斜铁进行矫正;④P值及C值矫正完毕后及时落道,落道前需检查扣件,防止扣件担住钢轨影响焊缝矫正。(5)落道后再次用1m平直尺测量焊缝平直度,并根据需要指挥人员迅速锲入斜铁、紧固扣件和空冷矫正,矫正温度不低于钢轨组织转换的临界温度723℃:①P值偏高可紧固焊缝附近扣件、风机对高点进行急速降温;P值偏低可松开扣件、风机对轨底急速降温;②C值偏高可斜铁矫正、风机对高点急速降温;C值偏低可斜铁矫正、风机对非工作边速降温;③若P值和C值均在范围之类,则风机可平吹焊缝降温。在空冷过程中,随时查看C值情况,防止导向面凹入过多;一般风机降温10min可达到300℃的通车临界温度,但亦可根据焊缝平直度变化继续降温,以利用空冷的急速降温来使焊缝高点急剧收缩,从而实现焊缝平直度矫正。(6)技术人员及时记录正火数据,确保焊缝高温、低温皆有测量数据以备查询和总结分析。正火记录见表5。(7)P60kg/m轨焊缝P收缩量0.18mm/100℃、C收缩量0.09mm/100℃(Δl=α·Δt·l;α=0.0000118m/℃)。焊缝降至300℃后可根据焊缝收缩量估算完全冷却后数据是否达标:若数据达标即可紧固扣件,收拾工具前往下一个焊缝正火;若数据不达标则风机对准高点继续冷却或者二次正火。(8)由于正火使钢轨晶粒细化和碳化物分布均匀化,并促使其内部结构细化;因此,正火可能使有伤焊缝伤情放大并显现出来,正火后应组织探伤工对正火焊缝进行探伤,确保焊缝无害;若焊缝有伤,及时组织打磨或者锯轨重焊。(9)焊缝热矫正需时约35min:正火10min、空冷10min、其他15min。6社会经济的发展线路焊缝热矫正施工技术尚未完全成熟,在汉宜铁路工程后期的修轨作业中,经过大量现场施工总结和技术攻关,逐步完成了线路焊缝热矫正施工技术的规范化和系统化。在汉宜铁路修轨作业中,实施正火作业175次,成功矫正焊缝