小型移动式气压焊在无缝线路施工中应用

【摘要】北京城市铁路的施工具有交叉作业多、工期要求紧等特点。文章介绍在低温条件下采用小型移动式气压焊进行无缝线路钢轨焊接的工艺流程及防护措施。
【关键词】城市铁路　无缝线路　钢轨焊接　气压焊
1 　工程概况
北京城市铁路(西直门东直门) 以京包铁路西直门车站西侧为起点,沿京包线到清河,经东北内环线、望京至和平里铁路支线既有铁路走廊延伸,终止东直门地铁站。线路呈倒“U”字型,双线全长40185 km ,分地下线、地面线、高架线三部分,为新建全封闭全立交式城市客运铁路。
我国四十多年的无缝线路发展情况证明,无缝线路因其减少或消除了轨缝,可延长钢轨寿命20 %～30 % ,降低线路养护工作量30 %左右,行车阻力降低10 % ,并且有利于行车稳定和减小对车辆的损害。因此, 北京城市铁路理所当然地选用了无缝线路。
2 　钢轨焊接方法简介
钢轨焊接是无缝线路铺设的首要条件,也是实现无缝线路铺设的关键技术之一。所谓钢轨焊接是指将两根钢轨的端部通过加热、加压的方法,使其原子间达到结合、连接成一个整体的过程。目前钢轨焊接有四种形式,即接触焊、气压焊、铝热焊和电弧焊。电弧焊因其质量无法保证,已不再使用。
接触焊是将待焊轨平顺对直,然后把对好的待焊轨的端部固定在焊机的夹具上,利用电流通过待焊轨端部产生的热量,不断形成金属过梁,随着过梁产生爆破、闪光、飞溅使端部得以清洁、表面熔化,然后断电、加压,使钢轨焊接在一起。在北京城铁施工中,利用K900 焊机,采用接触焊将25 m 钢轨焊接成125 m 长的长轨条。
铝热焊和移动式气压焊是将125 m 的长钢轨条放送到现场后,进行联合接头的焊接。铝热焊由于采用铸造方式,其强度低且人为因素影响较大、质量不太稳定、断头率高,已经或正在被移动式气压焊所取代。
　　
3 　移动式气压焊的施工方法
移动式气压焊是将钢轨的两洁净端面紧密贴合, 并对贴合面用气体火焰加热,待贴合面及附近被加热至塑性状态、其金属原子具有足够的“活化能并穿过界面互相急剧扩散时,对贴合面加以顶锻,以达到原子间的金属键联接,完成重新结晶。
3.1 　施工工艺与设备
气压焊的工艺流程为: 焊前准备 →拉轨— → 锯轨、配轨 —→焊前钢轨端面打磨 →对轨和夹轨— →安装加热器 →点火焊接 —→加热及预顶— →推除焊瘤 →正火 →打磨及矫正 →质量验收— →清理施工现场。
小型移动式气压焊设备有压接机、加热器、控制箱、高压电动泵站、水冷装置及辅助装置(发电机、端磨机、顶磨机、手把砂轮、管路系统、氧气瓶、乙炔瓶等), 因其质量轻、体积小、操作维修方便,因而非常适合现场接头的焊接。
北京城铁施工中的一个特点是施工单位互相交叉作业、区间动力多,这对焊接作业干扰很大。移动式气压焊的特点是每焊完一组焊头后,设备及机具需要搬迁。为了不影响工作进度,特制作4 辆手推式小平车用于小型设备的搬运。
3.2 　钢轨焊接施工
北京城铁的工期要求紧,根据施工安排,为保证2002 年4 、5 月份的应力放散及锁定作业, 确保西线“9128”顺利运营通车,长轨焊接始于2001 年11 月份。由于此时正处于多雨、雪、雾、风季节及低温天气,气压焊接难度很大。为此,我们搭设帐蓬,将气压焊设备置于帐篷内,排除了雨、雪、雾、风的影响。而对低温天气,整个长轨条温度常在0 ℃以下,我们采取了以下措施: ①自制了防止钢轨温度降低过快的保温盒子; ②用棉被将氧气及乙炔瓶包裹起来,保证气体流量稳定; ③ 适当延长正火时间;