铝热焊指导书

1 钢轨铝热焊接作业指导书钢轨铝热焊接作业指导书 1 1 适用范围适用范围 适用于一般铁路 高速铁路道岔 轨道的钢轨铝热焊接 2 2 作业准备作业准备 2 1 首先应做好所有参加作业人员的铝热焊作业培训 由铁道部认可的铝 热焊培训部门负责培训 经考试合格并获得铝热焊技能培训考核证的人员 准 予参加铝热焊作业 2 2 购置相关的铝热焊设备及材料 2 3 做一组用于型式检验的试件 送北京铁道部科学研究院进行焊接前的 检测 试件合格以后才能够正式开始焊接作业 3 3 技术要求 技术要求 3 1 技术标准 铁路轨道工程施工质量验收标准 TB 10413 2003 钢轨焊接 第 1 部分 通用技术条件 TB T1632 1 2005 钢轨焊接 第 3 部分 铝热焊接 TB T1632 3 2005 3 2 现场钢轨的单元焊与锁定焊分开进行 分别标识 3 3 现场铝热焊的作业区与其后的应力放散 锁定线路作业区之间 应设 隔离区 4 4 施工程序与工艺流程 施工程序与工艺流程 4 1 施工程序 铝热焊接是将配好的铝热焊剂放到特制的坩埚中 用高温火柴引燃焊剂 产生强烈的化学反应 得到一定高温的钢水 待反应平静后 注入对正的钢轨 端部砂模中 冷却后去除砂模 并及时推凸 打磨 将两节钢轨焊接成一体的 焊接方法 具体操作程序如下 工地焊接前应先进行铝热焊型式检验 检验通过后方可进行工地焊接 焊接作业前应备齐各种机具 材料 按标准清单逐一落实 工地应设好防护措施 防止在对正焊接中 钢轨发生移动 正在焊接反 应时禁止邻线过车 检查钢轨轨缝距轨枕应不少于 100mm 道碴距轨底至少应 2 100mm 上紧钢轨两侧各至少 15m 范围内的扣件 去掉焊头两侧 3 根 6 根枕木 上的扣件及垫板 对钢轨端部 150mm 范围周边和端面进行除锈 将焊缝间隙调整到 26 2mm 用对正架从垂直和水平方向对正两轨端 装配砂模使焊缝居中 并堵塞上防漏泥 防止钢水渗漏造成焊缝缺陷 用预热器对砂模和轨端预热 并检查砂箱周边有无漏火 当轨端颜色发 红时 此时预热时间一般为 5 分钟左右 取下预热器 在预热的同时检查焊药包并按规定装入坩埚 取下预热器 在 10 秒钟内将坩埚放置于砂模正中位置上并点燃焊药 焊 药反应完毕 自动熔塞熔化 钢水浇注焊缝 浇铸完毕 5 分钟 拆除砂模 浇铸完毕 7 分钟后用推瘤机推除轨头及周 边凸出的焊瘤 浇铸完毕 20 分钟后 敲掉冒口棒 拆除对轨架 轨高微调器 对焊缝的 轨顶面 工作面 轨底面 和轨底角上表面进行热打磨 热打磨结束后待钢轨冷却到 300 左右时再对钢轨轨顶面 工作边 轨 底面和轨底角上表面进行冷打磨 使其符合 TB T1632 3 2005 相关规定 冷打磨结束后使钢轨接头表面温度降至 40 以下时 用超声波探伤仪对 焊缝进行探伤 凡有气孔 夹渣 夹砂 裂缝等超标准规定的缺陷时 应切除 重焊 检查合格者 作好记录 完成收尾作业 转入下一焊缝作业 探伤后 焊缝存在缺陷需切除重焊时 应沿熔合线边缘进行切除 切除 后重新调整轨缝在 26 2mm 再焊好这个焊缝 3 铝铝热热焊焊接接 施施工工工工艺艺流流程程图图 钢轨端头处理 轨端对正及间隙调整 装配砂模 钢轨预热 浇注 拆除砂模与推瘤 热打磨 冷打磨 探伤 收尾 焊剂准备 5 5 施工要求施工要求 5 15 1 施工准备施工准备 高压气体装置的准备 装配预热器之前 应先检查每一部件是否破损 是否通畅 安装氧气减压表与丙烷减压表之前 应打开高压阀门少许 除尘 将所有部件安装完毕后 打开枪体 检查流量计 各接头是否漏气 一次性坩埚的安装 安装时用水玻璃砂将坩埚桶与坩埚内衬间接缝填平 封严 准备料具 准备封箱砂 封箱砂是在焊接时用来封闭砂模的 一般在焊接施工前准备好 将石英砂 60 100 目 与膨润土按 83 17 的比例配好 加适量水搅拌均匀 要求潮而 不湿 最好于使用前一天准备好 装入密封器内备用 坩埚的准备 4 在给坩埚的装料及安放坩埚支架前 应检查一次性坩埚的完整性 有无裂 纹 有无受潮等现象 如果没有则进行对坩埚装料及安放坩埚支架 准备钢轨 待焊钢轨焊前应仔细检查 有损伤 裂纹的必须锯掉 扭曲的必须校正 焊接旧轨时 若轨端部有低接头或损伤者 必须将该部分切去 钢轨端 部用氧乙炔切割时 两切口端面应尽量平直 其不平度小于 2 并将熔渣除 净 千万不能将端部切成轨头与轨腰过渡处成死角的端面 凡有下列情形之一者 只能将该部分完全切取才能焊接 a 钢轨扭曲无法校直 b 钢轨端面距螺栓孔的边缘不足 50mm c 螺栓孔采用氧乙炔焰切成 钢轨端头焊前应用钢丝砂轮清刷除锈 清刷部位为端面及钢轨长度方向 纵向清刷长度部不小于 150 200mm 并除去油污 油漆 5 25 2 焊接焊接 固定钢轨 铝热焊接头的平顺程度直接关系到接头的寿命 钢轨端面平顺程度是由对 轨状态决定的 为了保证对轨后接头处平顺 应采用专用对轨装置 钢轨高度 微调装置来对轨 钢轨焊接时需垫起 接头处的支垫距离要便于操作 固定钢轨时应从稍远处观看接头处平顺性 调成目测平顺的程度 然后 安上对轨架 垫上轨高微调器或楔型铁 将 1 米直尺置于两轨头侧面 通过调节对轨架 使两段钢轨都紧贴于直 尺上 再检查轨底 轨腰处 也要达到同样要求 为避免焊后形成低接头 接缝处固定时应稍加高 加高量为 1 5 2mm 将 1 米直尺置于轨顶上 中线与焊缝对正 压住一端 另一端距钢轨顶面 3 4mm 由轨高微调器或楔铁来实现 焊缝间隙预留为 26 2mm 轨缝大小随气温变化时可使用拉轨器进行固定 5 若两端钢轨外形尺寸差异较大 对轨时尽量保持工作面的平顺 装卡砂模 砂模易碎 运输过程种一定要小心 使用前必须仔细检查砂模 看是否 有缺陷 是否受潮 是否有裂纹 通气口 浇口及冒口是否通畅 焊接前每副砂模应在待焊钢轨上试合 若有不合 可轻轻在待焊钢轨上 研合使之密贴 最后检查砂模是否完好并用毛刷将浮砂清除 拉簧式砂模卡具按如下顺序装卡 a 在砂模背面放置砂模框 由二人相对将左右两片砂模扣到钢轨接缝处 扣箱时要将砂模端平 对准钢轨接缝 轻轻地将砂模平直地推向钢轨 b 左右两片砂模相互顶紧后 即用弓性卡将砂模卡牢 通过冒口检查轨脚 处砂模是否对正 如稍有偏斜 可用手轻轻敲打做少量调整 对正后 拧紧弓 形卡上的螺丝至砂模对缝严密 c 将轨顶砂芯放在交叉处试合 若不合适 可稍作修整 使其合格 d 将轨顶砂芯放在底板砂模框上 然后将其装到砂模框拉簧杆上 调整底 板砂模框位置使底板砂模与先装好地左右两片砂模校正 最后转动砂模框转把 使底板砂模与轨底贴紧 护托式砂模卡具按如下顺序装卡 a 下安装底板 注意底板两侧伸出长度应一致 底板应与轨缝对中 b 卡左右砂模 砂模卡好后用手电从冒口孔检查是否两侧轨底角伸出长度 一致 如果不一致应调整 c 拧紧紧固螺丝 把预先配好地封箱砂填封到封箱沟槽内 注意 一定要封严 最后再检查一遍砂模安装是否正确 砂模是否有开裂 掉砂 封箱是否 封严 在接渣斗内放适量干砂 将其放在钢轨上 与砂模卡有接渣口的一侧贴 紧 并用封箱砂封严接渣斗与砂模间的接缝 坩埚装料及安放坩埚支架 定时预热工艺采用自熔塞 其安装方法为 a 先将自熔塞轻轻打入清除好的坩埚口内 深度要合适 6 b 将清渣杆有圆桶的一端罩在自熔塞上 在自熔塞周围倒适量的镁砂 轻 转几下清渣杆 注意一定不要将镁砂弄入自熔塞上杯中 撤掉清渣杆 将溶剂倒入坩埚内 倒前应将焊剂搅合一下 以免在运输 过程中造成成份不均匀 将坩埚支架安好 把坩埚放在支架上 转到砂模上方 调整坩埚位置 使浇注口正对砂模型腔 坩埚底部距砂模顶面为 30 转开坩埚 准备预热 一次性坩埚装料方法简单 由于自熔塞已预先装入一次性坩埚底部 直 接将焊剂装入坩埚 焊剂顶部呈丘型 插入高温火柴 盖上坩埚帽 预热 预热结束时钢轨端部温度约为 800 900 预热时间允许有 5 的误差 预热前的准备工作 预热采用液化石油气和氧气作燃料 接通液化石油气和氧气管路 检查各 个环节是否畅通 预热器在使用前需标定 具体操作如下 把流量计接入氧气 减压表与预热器之间 调节氧气减压表使氧气流量至规定值 不同规格钢轨的 预热时间与氧气流量均不同 见表 1 然后记录预热器上氧气表读数 焊接时 拆除流量计 仅限枪体上带氧气表的新型加热器 如果用枪体不带氧气表的老 式预热器 焊接时严禁拆除流量计 按记录值调节氧气压力即可 使用一段时 间后需重新标定 预热前应检查液化气与氧气的压力 若瓶内气体不足以完成 预热 禁止使用 点燃并调节火焰 首先轻轻打开氧气瓶和液化石油气的瓶阀 再分别打开两个减压表上的低 压阀门 液化石油气开至 0 04 0 08Mpa 氧气顶开至 0 3 0 5Mpa 注意 氧 气减压表之低压不许超过 0 6Mpa 先少许打开液化石油气开关和氧气开关 用 明火点燃燃烧嘴 火焰开始燃烧后 陆续增加液化石油气和氧气 最后将氧气 开关全部打开 调节氧气减压表上的低压阀门 使预热器上的氧气压力达到记 录值 再微调液化石油气使火焰呈蓝色火焰 焰心长度为 12 16 预热 表表 1 1 焊接氧气流量及预热时间焊接氧气流量及预热时间 钢轨规格50 公斤 米60 公斤 米 氧气流量 升 小时 35003800 100 7 预热时间 分钟 35 调节好火焰后 将预热器放于砂模上 将手柄架在预热器托架上 此时注 意观察使预热器燃烧嘴出口与轨缝平行 同时不要使燃烧嘴与钢轨接触 否则 不仅加热不均匀 而且会使燃烧嘴烧损 还要注意从砂模两边的冒口反上来的 火焰是否通畅 是否一样 预热过程中还应注意观察预热情况 随时保证预热 器的正确位置 预热完成后 提起预热器 先减少一些氧气 然后逐渐减少液化石油气与 氧气 使火焰逐渐减弱 随后先关闭液化石油气阀 再关闭氧气开关 防止预 热器内管路变黑变脏 点火及浇铸 预热进行至最后 10 秒时 开始倒记时 当数至 3 时 点燃高温火柴 移 开预热器 放入轨顶砂芯 点燃焊剂并将坩埚转至砂模上方 拧紧锁紧螺丝 注意 确定焊剂被点燃前不要关闭预热器 以备重新点燃焊剂 反应开始后 钢水会自动浇注 焊接操作人员需记录从点燃焊剂至开始 浇注的时间 这一时间在 15 35 秒内为宜 拆除焊接工具 由点火开始计时 坩埚 浇注结束后移开 坩埚支架 接渣斗 2 分钟后移开 移开一次性坩埚需要使用坩埚叉 砂模卡具 5 分钟后拆除 修整焊缝 拆卸完机具后 用液压推瘤机推瘤 然后用打磨机打磨接头 压推瘤机的使用 a 拆除砂模卡具后 将推瘤机安放到位 b 清除砂模封箱沟槽 需推瘤处 内的封箱砂 c 从点火计时 7 分钟时开始推瘤 气温较低时这一时间应适当缩短 气温 较高时应适当延长 d 推瘤完毕 卸下推瘤机 打磨 8 a 推荐在浇注完毕 20 分钟后 敲掉冒口棒 拆除对轨架 轨高微调器 b 用专用设备打磨钢轨顶面和侧面 要经常停下来用直尺检查 防止出现 低接头 c 完成打磨应检查打磨面 打磨后焊头表面质量应符合 钢轨焊接 第 1 部 分 通用技术条件 TB T1632 1 2005 中相关规定 5 35 3 焊接记录焊接记录 为了考核焊接的质量和使用寿命 以便于对焊接接头质量进行综合的调查 研究 以保障线路的安全运行 无论时焊接试验还是焊接生产 都应该作详尽 的焊接记录 记录包括时间 操作人员 接头位置 钢轨类型 焊剂类型 轨 缝 焊剂反应时间 自熔塞熔化时间 氧气压力 预热时间 天气状况及一些 特殊情况 5 45 4 焊剂的保存及使用注意事项焊剂的保存及使用注意事项 焊接材料保存条件 焊接材料应在阴凉 通风处保存 保存处相对温度部允许大于 50 高温火柴不能与焊剂放在一起 焊接过程注意事项 现场焊接时 必须设专人防护 负责嘹望 焊接材料 工具应放置有序 不得零乱 不得侵入限界 氧气及液化石油气皆为高压气体 使用时应按章操作 注意安全 预热器火焰及刚使用完的坩埚 夹具 均具有高温 应防烫伤 打磨机 锯轨机操作过程 焊剂反应 浇铸过程 均有飞溅 预热器火焰 焊剂反应及浇注均有强光 防止灼伤 焊剂使用时注意事项 受潮焊剂 砂模严禁使用 小雨时 在有防雨设施的情况下 可以焊接 大雨时则不能进行焊接 焊剂必须成包使用 不能任意加减焊剂 禁止使用焊剂包装袋破损的焊剂 5 55 5 注意事项注意事项 作业组不应少于 2 人 9 焊接作业前 应仔细核对所有焊接材料 设备是否与焊接轨型 钢种相 符 焊接用预热器应采用供货商指定预热器 推瘤机应采用双向推瘤方式 轨头打磨应用仿型打磨机 焊接结束后 接头温度高于 300 严禁放行列车 根据气温差异 放 行首列列车的时间一般应在焊后 20 40 分钟后 大雨条件下不得进行铝热焊接 小雨必须采取防雨措施 防止砂模及坩 埚 焊剂及钢轨焊接部位被淋湿 光照充足 否则会造成对轨及卡模偏差 室外光线不足时应辅以另外光 源 焊接场地湿度大于 50 时 焊剂 砂模 坩埚不允许打开包装 长时间 暴露 仅允许作业需要时打开包装 气温若低于 5 应对氧气减压表采取防风 同时应热敷防冻 液化气 应采取保温或加热措施 用热水淋热液化气钢瓶 不得用明火 轨温若低于 5 应烘烤待焊轨缝两侧钢轨至 17 左右 烘烤钢轨长度 约为 1 米 5 65 6 收尾工作收尾工作 恢复轨道 道床的原有状态 废弃物不得乱扔 必须集中回收统一处理 作好焊接接头的标识 注意区分单元焊和锁定焊 位置不得倒错 清理所有设备 机具 认真及时填写铝热焊接头焊接记录表 其中接头编号一栏的填写应注意 编号的完整性 以确保接头编号的可追溯性 即在现场接头编号的基础上增加 单元轨节的流水号与股别号 5 75 7 其它情况其它情况 若轨缝宽度大于 27mm 则需用钢轨拉伸器将前面的钢轨尾端往回拉伸 拉轨时 轨下应每隔 10m 垫入一个滚筒 轨底面高出胶垫 10mm 以上 拉够长 度后随即撤除滚筒 上好轨距块及弹条 再检查轨缝宽度 轨缝宽度稳定不变 后 才能进行焊轨作业 若轨缝小于 23mm 则要进行锯轨 锯轨前必须准确计 10 算好锯轨量 经反复确认无误后方可进行锯轨作业 若需要使用拉伸器拉伸进行焊轨作业时 则焊完后轨温必须降至 300 以下 浇铸后 30 分钟 才允许撤除钢轨拉伸器 而且在焊轨作业过程中 拉轨 器必须保压良好 始终保持轨缝在要求范围内 必须附有压力表 拉轨器需要拉伸的长度与对应的扣件拆除长度见下表 扣件拆除长度表扣件拆除长度表 轨缝 mm 30354045505560657075 拉伸量 mm 5101520253035404550 拆除长度 m 20304050658095105120130 轨缝 mm 80859095100105110115120125 拉伸量 mm 556065707580859095100 拆除长度 m 145160170185200210225240250265 6 6 劳动组织劳动组织 6 1 劳动力组织方式 采用架子队组织模式 6 2 每个作业面人员配备 下表是以单个工作面为例进行人员配备 其中 技术人员包括测量 试验 质检等人员全部由正式职工担任 每作业面劳动力配备表每作业面劳动力配备表 序号 岗位名称 人数 人 备注 1 工班长 1 2 技术 试验 质检 3 5 3 安全员 1 4 焊接工 6 5 线路工 2 线路配合及移 搭 帐篷 6 防护 3 7 轨头处理 2 8 钢轨打磨 4 9 其他辅助人员 6 10 7 7 施工机具设备施工机具设备 主要施工机具设备配备表主要施工机具设备配备表 序号名称单位数量备注 一 动力设备 1锯轨机台1HC355 2液压钢轨拉伸器台2TR75 3液压推瘤机台1EGH2 11 4发电机台25KW 5打磨机台1MR150 或 FMG 2 1 二 焊接工器具 6预热装置及支架套1 7氧气 液化气气瓶瓶若干 8保温罩个2 9钢轨对正架对2CR57 10活动扳手把2型号 250 11专用扳手套4 12堵漏棒根2自制 13钢丝刷把2 14楔子个若干木制 15直撬棍根2 16大铁锤把16 磅 17热切斧把2自制 18砂模侧模板对若干 19砂模底板个若干 20砂模固定夹具个2 21灰渣盘个2 22坩锅叉个1 23废渣盘个2盘内放沙 三 消耗性材料与备件 25QPCJ 焊剂套若干 26密封膏支若干 27砂模封箱泥筒若干 28引燃助剂盒若干 29油料升若干 30备用锯片片若干 31备用机械易损配件若干 32石笔支若干 四 安全防护用品 33焊工护目镜个8 34焊工手套双8 35护腿套4 36急救箱个1 37灭火器个1 38施工作业牌个2 39帐篷顶1 五 测量器具 40对正钢直尺把21m 41轨温表块2 42温度计个1 43点温计个2500 1000 44跑表块2 45塞尺把4 46流量计个2m3 h 或升 小时 47方尺把1 48钢直尺把2300mm 49探伤仪台1CTS 23B 或 EPOCH B 六 其它 12 50轨端打磨机台11 台备用 51棒砂轮个2SQ 150 52角砂轮个2LG100 53小平车台32 5m 1 8m 54对讲机部2 8 8 质量控制及检验 质量控制及检验 8 18 1 质量控制质量控制 焊接接头质量标准执行 钢轨焊接第 3 部分 铝热焊接 TB T1632 3 2005 相关规定 单元轨节左 右股钢轨在始终端相错量不大于 100mm 锯轨时 钢轨端面不垂直度不大于 0 8mm 8 28 2 质量检查质量检查 型式检验 出现下列情况之一时应进行型式检验 a 焊轨组织初次焊接铁路钢轨 b 采用新焊剂或调整工艺参数时 c 钢轨生产厂 或钢轨型号 或钢轨牌号 或钢轨交货状态改变 首次焊 接时 d 生产检验结果不合格时 e 停产一年后 恢复生产前 铝热焊接头型式检验标准执行 TB T1632 3 2005 相关规定要求 铝热焊接头的型式检验应由施工单位送铁道部产品质量监督检验中心或 其指定的检验机构完成 生产检验 连续焊接 100 或 200 个接头 或两次焊接生产间隔达 6 个月以上 或更 换主要焊接操作人员时应进行生产检验 生产检验标准执行 TB T1632 3 2005 相关规定要求 铝热焊接头的生产检验应由施工单位送省级或省级以上质量技术监督部 门的检验机构完成 现场检验 探伤条件 内容及要求 13 a 每个焊缝均应进行超声波探伤 b 探伤时钢轨接头温度必须小于 40 探伤人员应持有 或以上级别技术 资格证书 c 探伤前必须用标准试块对探头进行检验 d 钢轨接头不得有未焊透 过烧 裂纹 气孔 夹渣等超过标准规定的有 害缺陷 探伤标准执行 钢轨焊接 第 1 部分 通用技术条件 TB T1632 3 2005 相关规定 表面平直度允许误差见下表 平直度允许的最大偏差平直度允许的最大偏差 轨顶面垂直方向最大偏差