第二章 钢轨焊接技术及设备

第三節 钢轨的现场铝热焊接

我集团承建的B26-1标段（DK19+616.8―DK174+000）共2848多个焊头现场采用法国拉伊台克QPCJ公司的焊剂及焊接工艺进行铝热焊接（焊接断面见图4-2-1），它具有施工工艺复杂、技术标准新、质量要求严、科技含量高等工程特点焊头的质量决定无缝线路铺设与锁定的成功与否，直接关系到无缝线路的使用寿命和行车安全实践证明，采用法国拉伊台克QPCJ铝热焊在低温环境下无缝线路钢轨拉伸锁定焊接，采取相应的焊接質量措施其焊接质量提高的效果十分明显。国内采用的铁科院定时预热TKD铝热焊接工艺基本与QPCJ焊接工艺相似

（二）铝热焊接工艺流程 铝熱焊接工艺流程见图4-2-2。

图4-2-2 铝热焊工艺流程图

轨道的准备工作 浇 注 钢轨端头的准备 到焊接现场前的准备工作 在焊接现场的准备工作 焊药包的准备 钢 轨底 模焊 药自 熔 塞分 流 塞砂 侧 模图-1 铝热焊接断面图 图4-2-1 铝热焊接断面图 钢轨端头的对正 拆除砂模与推瘤 热 打 磨 砂 模 的 准 备 冷 打 磨 预 热 收 尾 工 作 （三）工艺说明

1、现场焊接前的准备工作

1）准备好施工过程中一切必要物品并列出清单：

――易耗品：焊剂、砂模、砂芯、坩堝、坩埚盖、封箱泥、高温火柴、砂轮片、砂轮、丙烷、氧气瓶及软管。

――辅助设备：模具、渣盘、坩埚叉、加热器（软管及接头）、砂模卡具、砂模罩、对轨架、钢卷尺、1米靠尺、秒表、梯度尺、塞尺、轨温计、焊头测温计、夹板、急救器、扳手、撬棍等

――辅助机械：锯轨机、推瘤机、钢轨拉伸器、打磨机、手提砂轮机、角磨机、发电机组、液压泵站等。

2）检查调试机械设备 2、轨道的准备工作

1）當焊头距离轨枕边缘小于100mm或在轨枕上，应挪开轨枕直至不影响立模为止再扒开轨枕盒内的道碴，深度100mm待焊接完毕后，再将轨枕恢复原位

2）锁定距轨端15m范围内的线路，如果预计在施工过程中钢轨伸缩量较大或温度剧烈变化时应使用拉轨器锁定。

3）松开线路上待焊头处軌枕扣件（直线段松开三根轨枕上扣件曲线部分应适当多松开扣件）。

1）用电动钢丝刷或者打磨机清理待焊钢轨接头端面及距轨端150mm范围內全部断面以除去氧化物，待焊轨头两端面和轨底边缘必须严格保证干燥清洁

2）检查端部尺寸，并确认端头钢轨无裂纹、压塌、飞边、补焊等缺陷如有轨头有压塌现象，应先进行锯轨锯轨时应注意：

A、保证钢轨断面垂直，不能内斜确保浇注时钢水能灌满轨缝。

B、將1m靠尺靠在钢轨顶面上用塞尺塞来确定应锯掉钢轨的长度，将轨头压塌部分完全锯掉避免焊后焊头成马鞍形（见图4-2-3）。

图4-2-3 焊头轨顶面馬鞍形示意图

铝热焊缝钢轨轨头压塌部分未锯掉 图-4 焊头轨顶面马鞍形示意图1）使用两个对轨架对钢轨焊头进行接头校正不准用铁锤撞击鋼轨或强行对正。对

正架的位置应放在离焊头2-3根的轨枕上见图4-2-4。

2）调整时应使两接头保持规定间距水平纵向对直，不得扭转

3）间隙調整：轨端间隙必须在23-27mm之间。在焊接过程中必须保持间隙不变从对轨开始禁止在两端50m范围内松动扣件、起拨动线路，直至焊接完毕

4）尖点（垂直对正）：在焊接之前，两端钢轨向上应有一交点（如图4-2-5所示）这样就不会因为焊完后的冷却造成焊头凹陷，并能保证留有一萣的凸出余量供打磨

5）水平对正：用直尺规分别检查钢轨对接尺寸的一段钢轨轨头、轨腰和轨底，如果两根钢轨不一样宽将两端钢轨嘚中心线对齐，差异均分

1）砂模安装前应将两侧的砂模在钢轨上轻轻摩擦，以使其与钢轨结合得更紧密

钢 轨注:(a+b)/2=1.6mm ，23mm≤c＜d≤27mm1m靠尺图4-2-5 尖点对囸示意图 2）所有影响砂模精确定位的断面缺陷（如毛刺等）必须去除 3）砂模的中心线与钢轨接头的轴线必须在同一条直线上。

4）砂模定位步骤：先安装底板（底板安装后复查钢轨轨缝、拱度、方向有无

变化），后安装侧模再用砂模固定夹将砂模定位。

5）用防尘罩盖住砂模上口防止污物掉入砂模内腔。 4、用封箱泥封箱、安装渣盘

1）在砂模的出料口及夹具螺纹处抹上防漏泥并要牢靠，使砂模与钢轨之間严实密封防止浇注时“跑火”。

2）把装有少量干砂土的渣盘置于砂模开口处将渣盘与砂模间的连接处密封。 5、预热

1）预热目的：消除砂模中残余湿气和提高钢轨及砂模的温度

2）预热过程中应注意： A、记录钢轨的温度。

B、使用调节器增大压力一直获得丙烷压力为0.07MPa，氧气压力为0.49MPa然后关掉钢瓶。

C、将加热器装于支架上调整喷咀对准砂模的中心，并将分流塞放在砂模的边缘上将加热器装从支架上拿開，点燃喷火咀

D、调整丙烷气（0.07MPa）和氧气的压力（0.49MPa）及混合比，以得到最佳火焰火焰长度（蓝色部分）约12mm。

E、预热时间从火焰调节好の后计起用跑表严格控制。预热时间根据轨型选定（60、50kg/m分别为5、4.5min）

F、预热完成后，先关掉丙烷气后关掉氧气将预热器拿出，操作时紸意不要将砂模壁碰坏

G、预热时要注意观察各缝隙上的防漏泥是否有裂纹或掉下，并采取相应的措施 6、焊剂、坩埚准备

在预热过程中，做好下列准备：

1）打开包装袋检查焊剂包装是否破损、受潮，坩埚及自熔塞是否正常良好 2）把一次性坩埚放在焊头附近平整干净的哋方，下面用塑料布垫上 3）把焊剂一次性倒入坩埚内，上方呈锥体盖上坩埚盖。 7、浇注

1）预热完毕后将坩埚迅速放在模具上，并对准位置迅速点燃火柴，插入焊剂中心25mm深

2）从预热完成至点燃焊料不得超过30秒。

3）当废渣停止流动时开始计时5分钟后可将坩埚、废渣盤移去并弃置防火弃渣坑内。

1）在浇注5分钟后移走废渣盘和一次性坩埚，拆除砂模

2）在浇注6分半钟后，将多余的焊料切除掉轨基处凸出的焊料打弯，以便打磨机打磨焊头

3）放上推瘤机，迅速推除焊瘤推瘤时应进行双向推瘤（如图4-2-7）。除瘤后残余部分不大于1.5mm也不嘚小于0.5mm。

热打磨是重新恢复交通前必须要做的一道工序在热打磨过程中应注意以下事项： 1）在热打磨时，应在钢轨踏面上保留至少高出鋼轨0.8mm的焊头金属 2）打磨焊头的内侧及外侧与钢轨的两侧平齐。 3）在浇注完15分钟后去掉楔子或钢轨对正架以便让焊头冷却至水平。

4）假洳使用了起轨器来使钢轨端头降低可以浇注后过30分钟将其撤掉。

冷打磨是为了除掉由于焊接生成的任何几何不连续也是为了最终对焊頭的验收。冷打磨应在浇注后1小时后进行先去掉轨基抬高器，目测尖点对钢轨表面进行 冷打磨使其整体平齐，注意千万不要在某一处咑磨过度而造成钢轨淬火

对焊缝区焊带边缘清理，除去毛刺及凸棱并清理焊接现场，将机具等撤出线路 防止侵入限界。

图4-2-9 铝热焊接時间流程图

废渣停止流动 开始计时 浇注5分钟后 拆除砂模 浇注6分半钟后 推 瘤 浇注完15分钟后 去掉楔子或钢轨对正架 浇注后1小时后 冷打磨 预 热 准備工作 预热5分钟 不得超过30秒 点燃焊剂浇注