無縫線路鋼軌損耗的原因分析及降耗措施

曾紅安，姚 剛

（廣州鐵路（集團）公司廣州工務大修段，1.工程師；2.高級工程師，廣東 廣州 510100）

近年來，在鋪設無縫線路施工中，鋼軌費用約占大修總成本的83%。長鋼軌從廠焊到鋪成無縫線路，損耗在9‰左右，如果年換軌500 km，損耗鋼軌將達到4.5 km，鋼軌損耗費用達270余萬元，造成了相當大的浪費。因此，綜合分析各環節鋼軌損耗的原因，并制定行之有效的降低消耗的措施，就顯得尤為重要。現對廠焊鋼軌和工地現場更換鋼軌2種情況下，鋼軌損耗的原因及降耗的措施分別進行分析。

1 廠焊鋼軌

1.1 損耗的原因分析

1.1.1 軌種 既有線用于重載線路及山區小半徑曲線較多的線路，通常使用U75V等軌種，但不同軌種焊接易于產生質量問題；客運專線主要使用U71Mnk鋼軌，焊接工藝要求更高，鋼軌焊接的損耗率會加大。

1.1.2 鋼軌長度 目前我國出廠的鋼軌分為100 m定尺軌和25 m標準軌2種，25 m標準軌鋸切次數多，損耗相對較大。

1.1.3 軌端傷損及硬彎鋸切 為了切實保證焊軌質量，依據TB/T 1632.2-2005標準要求，根據焊軌作業線的具體情況，并結合ISO9000質量管理體系要求，進軌焊前檢查距軌端200 mm以內的硬彎及其它無法矯直的硬彎必須鋸掉。

1.1.4 焊軌基地站臺平整度不達標 焊軌基地不平整會造成鋼軌硬彎變形，導致基地和現場鋸切鋼軌較多。

1.1.5 檢驗焊頭引起損耗 根據部標要求，連續焊接500個接頭后，須連續隨機焊接5個焊頭（1.3m）進行實物落錘試驗，作為周期性生產抽樣檢驗，試驗結果合格后方可繼續生產。因此，檢驗焊頭所需的鋼軌數量較多，引起鋼軌損耗增大。

1.1.6 焊接質量不高 由于焊接質量不高，在鋼軌焊接后發現傷損焊頭時，需切除焊縫進行返工重焊，增加損耗。

1.2 降低鋼軌損耗的措施

1.2.1 軌種選擇 鐵路速度160 km/h正線使用攀U75V、武U75V及包U75V。鐵路速度250 km/h及以上客運專線正線使用攀、武U71Mn（k）鋼軌。U75V鋼軌較多適用于山區及重載鐵路且易于焊接，損耗較少。在無試驗論證情況下，原則上不允許不同軌種焊接（同廠同軌型最佳），為防質量問題，應研究適用不同軌種的工藝參數，以保證焊頭質量。

1.2.2 鋼軌長度選擇 100 m定尺軌與25 m標準軌的出廠單價相差較大。以2010年攀鋼出廠的U75V鋼軌為例，100 m軌的單價為5450元/t，而同等材質的標準軌單價為4 650元/t，使用標準軌較100 m軌每公里可節約成本約10萬元；但25 m標準軌接頭較多，損耗相對較大。客運專線采用100 m定尺軌，主要正線上也應盡量選用100 m定尺軌焊接，因其鋪設時焊頭少，鋼軌損耗和傷損概率也將大為降低，從而節約運營成本。

1.2.3 減少軌端傷損及硬彎鋸切 輸送鋼軌時應仔細調整輸送滑道的直線度和平順度，對鋼軌前進方向的端部采取保護措施，嚴禁使用金屬工具擊打鋼軌，以降低鋼軌的損傷和硬彎幾率，保證鋼軌無傷損。

1.2.4 提高基地站臺平整度 焊軌基地站臺水平面應精確調整，存軌垛間距5～6 m，順站臺水平方向垛間高度差小于10 mm；相鄰垛高度差小于10 mm；整體高度差小于20 mm。因此，存軌時必須用方鋼墊平，避免鋼軌彎曲變形。

1.2.5 提高焊接工藝 要通過優化技術參數，按計劃制作焊頭檢驗，努力提高焊軌工藝，盡量減少因焊接質量不良造成損耗鋼軌。同時，因現場插入焊損耗遠大于廠焊，為此要加強鋼軌廠焊探傷，傷頭在廠內處理，嚴禁傷頭出廠，實現出廠零缺陷。

2 工地現場更換鋼軌

2.1 損耗的原因分析

2.1.1 鋼軌對位不準確 卸軌時，未經計算或作業不正確，造成曲線地段空、搭頭位置不正確，導致鋸切鋼軌，引起損耗。

2.1.2 膠結絕緣接頭或鋁熱焊接頭質量不高 膠結絕緣接頭要求絕緣性能強度較高，作業人員的操作工藝水平及原材料質量，直接影響施工質量。當絕緣性能不達標發生紅光帶及強度不足被拉開時，膠結接頭需重新處理，返工時，接頭處需插入一對12.5 m鋼軌，造成鋼軌損耗。鋁熱焊質量受施工封鎖時間長短、焊工的操作水平及天氣等因素影響，發生質量問題需插入鋼軌重焊，也會引起鋼軌損耗。

2.1.3 道岔區段配軌難度大 正線道岔區段由于配軌難度較大，需鋸切鋼軌較多而造成損耗大。

2.1.4 作業損傷 當鋼軌有小彎或改道困難，作業人員用鐵錘擊打，可能造成軌頭損傷。

2.2 降低換軌損耗的措施

2.2.1 精確定位長軌條軌端位置 每車長軌按實際標準長度計算，為此要提前計算曲線地段長軌條空搭頭量，確保撥軌就位后曲線或直線處長軌搭頭量小于0.2 m，這樣可以最低限度降低鋼軌損耗。

調查丈量既有鋼軌時，從換軌起點按長鋼軌實際長度測量，在軌頭非作用邊用白油漆畫上長軌接頭位置，卸軌前事先計算每條長軌端空搭頭量，卸軌落地時準確定位。空搭頭計算圖示見圖1。

圖1 曲線地段截面間內外鋼軌縮短量

在曲線上，Q1Q2，Q3Q4分別為曲線法線方向上任意2個斷面，其所夾中心角為da，內側鋼軌中線弧長Q1Q3=⊿ L1，外 側 鋼 軌 中 線 弧 長 Q2Q4=⊿ L2，Q1Q2=Q3Q4=d（新舊鋼軌中心距），根據圖1得如下計算公式：

1）長軌條在圓曲線內側或外側時

式中：d為新舊鋼軌中心距；

R為圓曲線半徑。

即空搭頭量（⊿1）=（新舊軌中心距×圓曲線地段新軌長度）÷圓曲線半徑。

2）長軌條在緩和曲線內側或外側時

式中：l1、l2分別為緩和曲線起點至緩和曲線上任一點的距離。

2.2.2 提高膠結和鋁熱焊接頭的焊接質量 選擇有資質的廠家，對原材料質量進行必要的檢驗；嚴格控制膠結工藝，提高職工標準化作業水平，膠結絕緣接頭可達合格率達95%～98%，減少返工對新軌的鋸切。同時，加強培訓，提高焊接人員的技能水平。要加強與運輸部門的協調，爭取施工封鎖時間180 m in以上，確保工藝要求時間達標及大雨天氣不應焊接等措施，保證焊接質量，焊頭合格率達95%～98%。

2.2.3 正確使用作業機具 施工作業時嚴禁使用金屬工機具錘擊鋼軌。

2.2.4 充分利用鋸切鋼軌

1）正線道岔兩端分別鋸軌后，剩余鋼軌應充分利用，大于12.5～25 m以上的鋼軌作為下一單元軌條使用。

2）短軌頭再利用。每年鋼軌焊接質量檢測要使用400～500個短軌頭，可將長0.75～6.0 m的下道短軌運回焊軌廠備用，作為每次焊軌開工前及不同鋼廠軌種試驗焊接檢測用軌；對于長0.75 m的短軌頭每年需50～150個，作為移動焊軌車試驗焊接使用；長1.3 m的短軌頭，每年需250～350個用于廠焊試驗焊接短軌，使用量較大；大于6～7 m以上新軌，可作為大修備用軌，也可作為現場處理傷頭插入焊軌。通過這樣再利用，可節約大量鋸新鋼軌的數量。

3 結束語

無縫線路長軌施工，鋼軌損耗是不可避免的，若不加以控制，鋼軌損耗率是驚人的，以前總損耗曾經達到11‰。近期來，通過卸軌計算控制及精確對位，尤其對曲線地段新軌空搭頭量嚴格控制，同時不斷提高焊接及膠結質量，充分利用鋸切短軌的方法，最大限度的減少了鋼軌損耗，實現了廠內損耗率控制在3‰以內，現場損耗率控制在2‰～5‰，降低鋼軌損耗的效果非常明顯。