武廣鐵路客運專線鋼軌焊接接頭的平直度控制

盧盛山,白 杰

(沈陽鐵路局建設監理公司,沈陽 110002)

武廣客運專線現場無縫線路鋼軌焊接接頭采用移動式閃光焊和鋁熱焊施工中鋼軌焊接接頭的平直度偏差要求非常嚴格,從《鋼軌焊接第 1部分通用技術條件》(T B/T1632.1—2005)、《鋼軌焊接第 1、2、3部分通用技術條件》(T B/T1632.1—2005)和《客運專線無砟軌道工程施工質量驗收暫行標準》的規定,介紹鋼軌焊接接頭平直度量測方法和打磨經驗。

1 鋼軌焊接接頭平直度檢測標準及方法

1.1 規范規定的平直度檢測方法

《鋼軌焊接第 1部分通用技術條件》中規定應在鋼軌焊接接頭溫度低于50℃時測量平直度,測量長度為 1 m,焊縫居中,如果測量平直度時焊接處于熱態,考慮冷卻過程的影響,焊接接頭熱態下測得的平直度偏差允許高于表1的規定,但焊接接頭在環境溫度下測量的平直度偏差值應符合表1的規定。平直度偏差的測量位置分別在軌頂面縱向中心線、軌頭側面工作邊距軌頂面 16 mm處的縱向線;測量應以中心線兩側各 500 mm的鋼軌表面做為基準點。在鋼軌固定閃光焊接生產線上,應使用非接觸式自動檢測尺測量焊接接頭,其他情況可以使用便攜式鋼軌平直度測檢直尺,自動檢測尺和檢測直尺的測量誤差應不大于0.05 mm。

表1 軌頭工作面 1 m長度平直度允許的最大偏差

《客運專線無砟軌道鐵路工程施工質量驗收暫行標準》中 14.1.14中規定焊接接頭應縱向打磨,不得有低接頭,鋼軌焊接接頭平直度應符合表2的規定。

表2 鋼軌焊接接頭平直度允許偏差 mm/1 m

1.2 檢測平直度方法的理解

1)量測焊接接頭的平直度必須在軌溫低于50℃時測量,一般在軌溫溫度30℃,溫度高于35℃～50℃時平直度測量值會增加 0.05～0.10 mm,不能準確反映平直度偏差。

2)焊接接頭處于熱態(一般打磨的鋼軌溫度在300℃左右)時測量的平直度不是真實平直度,軌溫在低限時測得的平直度數值比焊接接頭處于熱態時減小0.1～0.2 mm。

3)檢測軌頂面平直度時用手掌按住距離焊縫中間一端鋼尺 450 mm處(手掌寬度一般為 100 mm),使鋼尺與鋼軌面密貼,塞尺測量另一側平直度偏差值,測量范圍為距離焊縫 400～500 mm的平直度,并且焊縫中間至手掌接觸方向不得有尖點(只能焊縫中間有尖點)。量測軌頭內側工作面焊縫到兩端部不得有凸點,焊縫中間的凹處平直度偏差最大。

4)平直度偏差的測量位置分別在軌頂面縱向中心線、軌頭側面工作邊距軌頂面 16 mm處的縱向線;測量應以中心線兩側各 500 mm的鋼軌表面作為基準點。鋼軌頂面任何處的縱向的平直度都應滿足表2的規定,軌頭側面工作邊上距軌頂面 16 mm處至軌頂面任何處的縱向線的平直度偏差都應滿足表2規定。

1.3 現場焊接接頭平直度檢測方法

1)應在鋼軌焊接接頭溫度低于50℃時測量平直度(一般在軌溫不高于30℃量測),焊接接頭 1 m范圍內要除去銹蝕和雜物,鋼軌扣件按規定鎖緊,檢測直尺的平直度偏差應 ＜0.05 mm。

2)將 1 m(經過計量部門檢測合格平直度和不平整度小于0.05 mm)的檢測尺放在鋼軌頂面縱向中心線上,用手掌按住距離焊縫中間一端鋼尺 450 mm處(手掌寬度一般為 100 mm),使鋼尺與鋼軌面密貼,用塞尺測量另一側平直度偏差值,測量范圍為距離焊縫 400～500 mm。找出(焊縫中間除外)軌頂面的尖點,并打磨掉除焊縫以外的尖點,但不能因為打磨造成凹陷。

3)檢測軌頭內側工作邊平直度測量,兩手按住距離焊縫中間 450 mm處鋼尺,使鋼尺兩端與鋼軌面密貼,用塞尺量測焊縫中間兩端 50 mm范圍的平直度偏差值。

4)檢測移動閃光焊接接頭軌底平直度測量是用200 mm鋼直尺,在軌底設反光鏡,另外也可用手觸摸軌底進行判斷。

5)量測焊接接頭的平直度必須在軌溫低于50℃時測量,一般應在軌溫接近焊接鎖定溫度時測量,軌溫高于35℃時平直度偏差值會增加 0.05～0.15 mm。

1.4 影響焊接接頭平直度的因素

焊軌工人要經過專業培訓,設專人對軌,閃光焊接復核對軌的人員要檢查鋼軌頂面,工作邊是否對齊,正火后矯直焊接接頭軌溫600℃時,尖點高 5～6 mm,可以保證軌溫降至正常后,鋼軌尖點為 0.5～1.0 mm,滿足后期打磨要求;鋁熱焊對軌時要留 1～2 mm尖點,鋼軌工作面要對齊;仿形打磨時要保持機具設備狀態良好,檢測工具計量應準確。

環境因素對平直度也有影響,軌溫在10℃和軌溫在接近50℃的軌頂面的平直度誤差有 0.05～0.10 mm,鋁熱焊焊接氣源不同,對軌時預留尖點就不同(氣源不同,加熱時間有差異),一般閃光焊要增加軌頂面平直度值,鋁熱焊要減小軌頂面平直度值,鋁熱焊作用邊的平直度也有變化(受豎螺栓緊固不緊,鋼軌外股軌底不密貼等因素影響),如高溫松開扣件,因焊接接頭鋼軌底有折角,都會造成溫度應力集中,使平直度不能恢復靜態時狀態,還可能發生豎直方向脹軌(橫向因為無砟軌道的剛度大一般不會跑道),靜態檢查和動態檢查鋼軌的平直度也不同;轍叉跟焊接接頭兩端不同坡度墊板墊不能墊錯,就是精磨平直度合格了,經過列車作用,工作邊會出現支嘴,鋼軌底有雜物對平直度也有影響。

1.5 焊接接頭打磨方法

精磨必須在常溫條件下進行。精磨鋼軌頂面和工作邊時必須使用仿形打磨機,不得用手動打磨機(手動不能保持亮帶呈直線)。進行打磨前一定要確認鋼軌的扣件達到設計的扣壓力(彈條中間部分的密貼應該是 0.1～1.0 mm內,并確認錨固的豎螺栓緊固,鋁熱焊接頭外側軌角與擋座應密貼(≤1.0 mm)。

一般閃光焊接接頭要經過焊接后的 3～4次靜態精整,1～2次或多次列車通過后的精磨平直度合格才能判定合格;鋁熱焊接頭要經過焊接后的 6～8次靜態精整,2～3次或多次列車通過后的精磨平直度合格才能判為合格。

粗磨時鋼軌頂面平直度偏差要預留頂面 2a1=0.4～0.8 mm,開始第一次精磨要有 2a1=0.4～0.6 mm。閃光焊焊接接頭靜態的的平直度 0.1 mm≤2a1≤0.4 mm最佳;鋁熱焊焊接接頭靜態的的平直度 0.2 mm≤2a1≤0.4 mm為最佳。閃光焊焊接接頭靜態的的平直度經過列車碾壓一般要增加偏差值;鋁熱焊焊接接頭靜態的的平直度經過列車碾壓一般要減小偏差值。閃光焊接鋼軌作用邊的平直度靜態打磨后可以達到合格,但鋁熱焊由于焊接時存在內部應力,經過列車作用后曲股內軌和外股會發生往里支嘴,轍叉跟由于焊縫兩側鋼軌墊板的坡度不同,往往平直度有所變化。

精磨應由兩個人配合完成,操作手負責砂輪片進尺和仿形打磨機的走向,另外一人順著操作手的勁,不加任何外力,防止打磨機掉道。精磨應先打磨軌頂,沿鋼軌縱向緩慢打磨,打磨亮帶應該是近似直線,不應出現灼傷和亮帶是曲線的現象,更不能出現折線。由軌頂面向工作邊和非工作邊打磨時,應緩慢打磨,避免打磨機跑偏,打磨鋼軌輪廓線時,更要慢進尺,變換打磨角度時,不能突然進行大角度變換,避免損傷鋼軌。

2 結語

培養有較高素質和技能的焊接技術人員是保證客運專線無縫線路鋼軌焊接施工的關鍵,正確理解鋼軌焊接行業標準和方法是保證客運專線無縫線路鋼軌焊接施工必要條件,掌握正確檢測方法和打磨方法是實現客專無縫線路高平順性的重要手段。

[1]高文會,李力,丁韋.鋼軌焊接質量的現狀與對策[J].鐵道建筑,2004(2):32-34.

[2]中華人民共和國鐵道部.鐵建設[2007]85號 客運專線無砟軌道鐵路工程施工質量驗標暫行標準[S].北京:中國鐵道出版社,2007.