中老鐵路500m長鋼軌廠焊施工技術研究

黃元平

（中鐵二局新運公司，四川 成都 610031）

0 引言

中老鐵路設計速度為160km/h 的無縫化單線電氣化鐵路，全長422.441km，由于老撾國內工業(yè)基礎較差，道路運輸條件受限，中國國內無縫線路通常采用的100m 定尺軌無法通過海陸聯(lián)運到達，經過施工調查，能通過海陸聯(lián)運的鋼軌標準長度僅為25m，故需先行建廠實施25m 鋼軌廠焊為500m 長軌。由于具備焊軌廠選址條件的場地有限，無法滿足中國國內縱向設計長度要求，故需研究適用于中老鐵路特點的焊接生產線，在保證焊接質量同時，需按期完成1700 余根500m 長鋼軌。

1 工程概況

1.1 工程設計規(guī)模及工期

中老鐵路磨萬段起于老撾邊境口岸磨丁，向北接新建玉磨鐵路，再向南經老撾北方的南塔省、烏多姆賽省、瑯勃拉邦省、萬象省后到達全線終點站——老撾首府萬象市，為單線電氣化鐵路，設計行車速度160km/h，線路全長414.332km，廠焊長軌工期約16個月，月均計劃完成焊軌27km。

1.2 主要技術標準

采用60N-U75V-25m 定尺熱軋無孔新鋼軌。一般地段采用熱軋鋼軌，困難地段半徑小于1600m 時采用熱處理鋼軌，正線上無縫道岔采用的鋼軌與兩端正線采用的鋼軌質量相同。鋼軌質量必須滿足有關要求。

1.3 工程特點、施工重點和技術難點分析及對策

1.3.1 工程特點

鋼軌焊接屬于特種作業(yè)，技術要求高，需要由專業(yè)技術人員操作，因老撾當地勞動力缺乏、語言溝通困難、作業(yè)效率低下且焊軌方面專業(yè)人員不足，故焊軌作業(yè)人員需從中國國內調入，且需要有針對性地管理涉外勞務輸出。

1.3.2 工程重難點分析及對策

（1）焊軌難度大，廠焊焊頭數量大，長軌廠焊工藝在老撾首次采用，老撾境內自然環(huán)境差，廠焊質量控制要求高。對策措施：改良工藝，采用2 條熱線和1 條冷線鋼軌焊接車間，形成一套適用于熱帶季風氣候地區(qū)的廠焊施工工藝，同時嚴格控制焊接作業(yè)質量。

（2）設備物資運輸困難，老撾當地工業(yè)落后，焊軌所需的專業(yè)設備物資需從中國國內進口，海關審批、檢查和放行程序復雜，且供應周期長，物流組織任務繁重。對策措施：提前做好物資、設備的進場工作，對焊軌設備上的一些特殊易損配件及時備貨，鐵科院技術人員全程駐場，以免因設備問題影響焊軌進度。

2 適用范圍及施工原則

2.1 適用范圍

該技術適用于中老鐵路磨萬段廠焊500m 長鋼軌焊接施工。

2.2 施工原則

秉承“安全第一，施工與運輸統(tǒng)籌兼顧”的原則，嚴格按照中老鐵路工期要求，合理安排各項工程施工，所需的機械設備和技術管理人員等資源配置均符合中老鐵路建設工期要求。

3 施工計劃

3.1 施工工期及進度指標

鋼軌廠焊計劃2019 年12 月1 日開始，2021 年6 月30 日結束（含設備安裝調試周期約3 個月）。

鋼軌焊接進度指標：綜合進度約1km/d。

3.2 主要物資設備配置計劃

主要物資：60kg-25m-U75V 鋼軌約33700 根，計51000t。

主要設備：U 型雙熱—單冷焊軌生產線一條。

4 總體施工技術方案

4.1 總體施工方案

利用一臺固定式閃光焊機在基地焊軌作業(yè)線的焊接工位進行鋼軌焊接、粗磨及焊后熱處理后進入長軌存放區(qū)，使用32 臺群吊吊運，存放時效24h，之后將500m 長鋼軌吊裝至冷線，進行焊接接頭矯直、精磨及探傷后返回長軌存放區(qū)進行存放。

4.2 總體施工順序

鋼軌配對—焊前檢驗和處理—焊前打磨除銹—焊接和推凸—粗磨—焊后熱加工—時效處理—焊接接頭矯直—外形精整及平直度檢驗—探傷檢測。

5 施工工藝及方法

5.1 短軌裝卸及堆碼

鋼軌經海運到港轉路運到貨后，首先確定鋼軌長度、牌號、形式、標準、交貨狀態(tài)、數量等，確認無誤后至短軌存放區(qū)，采用2 臺門式起重機吊裝水平起吊、平穩(wěn)下落至短軌存放區(qū)臺座上。

鋼軌堆放平臺選用鋼筋混凝土地基梁，結構基礎穩(wěn)固。堆放平臺兩端橫擔離軌端不超過2m，第2 個橫擔離軌端不超過6m，中間橫擔跨距不超過6m。每根橫擔頂面水準誤差不超過1cm，相鄰橫擔之間的水準誤差量不超過1cm，整體水準誤差量不超過2cm。鋼軌存放的橫擔上需鋪墊1cm 扁鐵，多層堆放時，宜在每橫擔上布設層墊物，層間墊物選用方鋼（50×50×5mm），各層墊物宜與橫擔中心垂直對齊，整體誤差量不超過5cm。

5.2 鋼軌焊接施工方法及工藝

5.2.1 施工準備

采用2 臺門式起重機將短鋼軌從存軌臺座吊裝到輥輪輸送線上運輸至生產線，將待焊鋼軌輸送至校驗工位后，檢查鋼軌端頭軌腰，如果有熱軋形成的出廠凸起標識，對凸起標識進行打磨。

5.2.2 焊前檢查及配軌

（1）焊前檢查作業(yè)內容，焊前檢驗，主要是確定鋼軌牌號并對鋼軌表面質量、外觀尺寸及規(guī)格等進行檢查。檢查驗收后，做好該鋼軌的生產廠家、品種、型號、熱壓標識(爐號）、狀態(tài)、長度、表面質量、軌頭寬度、軌底寬度、截面對稱度等相關信息的記錄。

（2）配軌作業(yè)內容，配軌是根據生產安排編制當日焊軌計劃表，焊軌計劃表內容應包括以下內容：待焊長軌條編號，鋼軌牌號、型號及技術等級；焊接標軌及配軌數量；配軌長度、短軌組成及焊接順序。

5.2.3 焊前除銹

對待焊鋼軌端部與閃光焊電極接觸部分進行除銹，鋼軌除銹部位待焊時間超24h 或磨后有水、油脂、臟漬等污染后，均應進行再處理。除銹完畢后檢測除銹質量，對未除銹干凈的部位可進行二次除銹，也可采用人工輔助除銹。

5.2.4 焊縫粗銑

首先應檢查上道工序作業(yè)質量，無明顯傷損時再進行作業(yè)。用鋼絲刷對鋼軌焊頭表面焊渣進行清潔，并檢查焊接接頭表面有無焊渣嵌入（無焊渣嵌入為合格）。啟動鋼軌焊縫粗銑設備，對鋼軌焊頭頂面、側面焊瘤進行粗銑加工。鋼軌焊頭頂面、側面使用鋼軌焊縫粗銑設備進行粗銑加工，此環(huán)節(jié)不應出現(xiàn)鋼軌表面銑削灼傷。銑削時選擇合適的進刀速度和進刀量，且必須嚴格控制進刀量，一般每次進刀量不得超過0.35mm。

使用手持式砂輪機對軌底上表面及軌底邊焊瘤進行打磨，軌底上表面焊瘤橫向打磨范圍不小于50mm（從軌底邊緣算起）；軌底的垂直及水平方向錯邊應平順過渡，軌顎和軌底邊緣棱角應倒棱，使鋼軌保持圓弧形狀。打磨完成后檢查軌底焊瘤余高、軌腰焊瘤余高、軌腳厚度，用300mm 直尺和塞尺檢查軌腳邊水平方向錯邊量，并填寫打磨記錄。

5.2.5 焊縫熱處理

作業(yè)前檢查設備是否正常工作，正火小車走行正常，冷水機工作正常，無漏水、漏風現(xiàn)象；測溫探頭測量位置正確，安裝穩(wěn)固。檢查焊接接頭及附近表面質量，清除焊接接頭及其附近200mm 范圍內的氧化皮、砂輪灰及油污。

鋼軌進入設備，加熱線圈的中線應和焊接中線相對正，線圈在鋼軌兩端的間距基本一致，軌頂紅外線測溫點在軌頂焊縫中線，軌腳紅外線測溫點應在距軌腳邊0～10mm 范圍，且鋼軌不得與加熱線圈任何部位有接觸。鋼軌的焊接接頭在工作溫度小于500℃時可進行熱處理，同時將軌頭加熱器溫度控制在900℃，將軌底加熱器溫度控制在800～850℃（軌腳測溫定位在軌腳邊沿向內1cm 范圍內），在熱處理過程中注意觀察加熱器溫度控制、中頻及高頻初始功率、風壓、噴風時間、加熱時間與相關工藝參數是否一致。加熱結束時軌腳邊與軌頂面溫度差不得大于100℃。

5.2.6 長軌存放及時效

鋼軌通過輥輪輸送線傳輸至長軌存放區(qū)時，使用32 臺群吊吊運長軌。群吊升降裝置須具備集中控制功能，以做到同步升降及橫移。

吊運分為起吊、橫移、下降三個階段。鋼軌宜水平吊運，起升到位后方可走行。走行期間應防止鋼軌搖晃，走行到位確保鋼軌穩(wěn)定后可下降。吊掛和走行時應保持鋼軌平順。長軌存放后，貼上標識并記錄存放時間，經過不低于24h 的時效，方可進行下一道工序。

5.2.7 焊縫精調

時效達到工藝規(guī)定要求后，將長軌吊裝至輥輪輸送線上傳至矯直機，檢查設備狀態(tài)并核對鋼軌信息。將該長軌的長軌條編號錄入系統(tǒng)后，焊接接頭與矯直機中心對正，根據鋼軌工作邊方向選擇與之相對應的測量探頭，啟動自動測量程序，根據測量結果，選擇受力點及支點位置，對焊縫中心兩側各500mm 范圍內的平直度偏差進行垂直和水平方向的精矯直并做好矯直工位記錄。矯直后再次啟動自動測量程序，判斷結果是否滿足技術要求，若符合技術要求，發(fā)出走軌信息，若不符合技術要求，則重復執(zhí)行以上作業(yè)過程。

5.2.8 焊縫精磨及平直度檢驗

精磨作業(yè)開始前，按設備操作規(guī)程啟動精磨機進行預熱，根據軌型確定精磨參數（打磨長度不超過焊縫中心線兩側各400mm，軌溫應控制在50℃以下）。當鋼軌端部被送入精磨工位后，通知走軌人員停止走軌，取下軌端導向梭頭后移動精磨機，待鋼軌進入精磨機后，通知走軌人員走軌，待鋼軌穿過精磨機停止走軌，恢復梭頭，通知走軌人員走軌，使焊縫到達精磨工位。鋼軌停穩(wěn)后精磨機對位，啟動開始按鈕，檢測烙鐵頭平整度，并按照檢測結果完成磨削（作業(yè)人員在打磨過程中應隨時留心察看精磨機狀態(tài)，若有非正常現(xiàn)象應盡快停機檢查）。精磨結束后，檢查焊接接頭是否滿足技術要求。若焊接接頭不滿足技術要求，重新進行精磨作業(yè)。

精磨達到技術要求后，用電子平直度測量儀，對鋼軌焊縫接頭上下段各500mm 的頂面部和工作邊平直度進行檢測，將尺子中心線對準焊接中心，分析、判定電子平直儀檢測曲線，并進行檢測記錄（測量結果有異議時，用鋼直尺和塞尺對焊頭進行測量確認）。

5.2.9 焊縫探傷

用鋼軌探傷儀檢驗焊縫質量，以檢測內部是否存在裂縫等問題。探傷檢測前校準偵察系統(tǒng)，探傷檢測時焊縫接頭的表層工作溫度不得超過40℃，若焊縫接頭表層工作溫度超過40℃，可灑水制冷。在探傷檢測的同時進行探傷記錄，探傷記錄中包含儀器設備、探頭、焊縫接頭序號、檢查數據、探傷結論和處理意見。

5.3 鋼軌焊接質量要求

鋼軌閃光焊接接頭質量標準以《鋼軌焊接第1 部分：通用技術條件》（TB/T 1632.1—2014）和《鋼軌焊接第2 部分：閃光焊接》（TB/T 1632.2—2014）為準[1-2]。

6 保證措施

6.1 質量保證措施

第一，請鐵科院專業(yè)人員對長軌廠焊設備進行安裝和調試，同時對焊接作業(yè)的每道工序嚴格按照質量標準進行控制，確保焊軌接頭質量。此外，由于老撾雨季時間長、雨量大，需在焊軌生產車間設防雨棚，做好閃光焊施工的保護措施，保證焊接接頭質量。第二，把好規(guī)范與標準關，進行層層技術交底，做好對設計文字和現(xiàn)場情況的審查工作，并做好施工記錄。第三，嚴格控制原材料，嚴格按照有關材料標準對各種進場的材料進行抽樣檢驗，之后報監(jiān)管單位檢驗，合格后方可使用。第四，做好對所有成品、半成品的質量檢驗，進一步完善成品、半成品的質量保護機制，并明確落實主體責任。

6.2 安全保證措施

第一，場地的布設須滿足耐火、防雷、防洪、防觸電等安全技術規(guī)范和安全技術施工管理的需要。第二，變壓器保護系統(tǒng)須設有接地安全保護器，在變壓器保護系統(tǒng)周圍設置鐵圍欄，設門加鎖，由專人負責管理，并懸掛“高壓電危險，切勿靠近”的警示牌。第三，在室內外供電箱、供電柜之間設置電纜絕緣墊，并配備漏電防護裝置。第四，所有帶電控制器和裝置的金屬材料殼體上，均應安裝接地或接零保護，同時做好防潮、防雨措施。第五，移動設備的供電線路應使用橡皮線纜，在穿越結構物時，埋管入地敷設。

6.3 工期保證措施

第一，按照工期要求編制具體施工計劃，確保工程順利實施。第二，協(xié)調鐵科院專業(yè)人員駐場，進行專業(yè)的設備調試和保障工作。第三，配備好關鍵項目技術力量和施工力量，確保設備正常運轉，同時加強部門及工位間的溝通協(xié)調。第四，老撾國內物資匱乏、工業(yè)落后，幾乎所有物資都需從國內進口，涉及出關物資設備通關問題，運輸周期長，故需提前做好物資、設備的進場工作，對焊軌設備的一些特殊易損配件及時備貨，以免因設備問題影響焊軌進度。

7 結語

綜上所述，采用該技術生產的焊接接頭順利通過中國鐵科院形式檢測，焊接接頭質量合格。萬象焊軌廠在確保工程施工質量和施工安全的同時，連續(xù)三個月月產超30km，并創(chuàng)日產1.2km 和月產35km 的好成績。萬象焊軌廠生產期多次接受老中公司和老撾當地政府的視察，并得到業(yè)主和老撾政府的一致好評。中老鐵路的按期優(yōu)質開通也為“一帶一路”沿線的工程項目建設樹立了良好信譽。