京沪高速铁路技术条件（第5册）钢轨移动式闪光焊接技术规程.doc

京沪高速铁路工务部件及设备招标技术条件碎石道碴京沪高速铁路工务部件及设备招标技术条件第5册60kg/m钢轨移动式闪光焊接技术规程铁道部高速铁路建设领导小组办公室二三年十月9京沪高速铁路工务部件及设备招标技术条件前言本技术条件根据京沪高速铁路工务部件及设备招标技术条件第2册60kg/m钢轨闪光焊接制订。本技术规程规定了采用移动式闪光焊焊接钢轨时各工序作业的技术要求。本技术条件由铁道部高速铁路建设领导小组办公室提出并组织起草。本技术条件负责起草单位：铁道科学研究院。本技术条件主要起草人：杨来顺。本技术条件的解释权归铁道部高速铁路建设领导小组办公室。目录1 规定12 设备配置13 作业人员组成14 钢轨焊前检查25 焊前准备36 焊接47 正火及矫直58 焊头打磨69 超声波探伤710 焊缝标识711 设备养护7京沪高速铁路钢轨焊接体系91 规定1.1 本规程规定了高速铁路线路上钢轨闪光对接焊的工作人员权限和任务；规定了各工序作业内容和作业标准。本技术规程也适用于钢轨闪光对焊检验人员使用。1.2 本规程适用于线路上采用焊轨作业车闪光对焊不同型式尺寸和不同牌号的铁路用钢轨。焊机对中块、钳口电极和推凸刀应与焊接钢轨的型式尺寸匹配。1.3 移动闪光焊生产工艺应是型式检验审核合格的工艺流程，焊轨生产使用的焊接工艺参数和热处理工艺参数应与焊接的钢轨牌号（钢种）相对应。1.4 本规程适用于25 m100 m定尺长度钢轨和曲线缩短轨的移动式焊接；也适用于长轨焊联。1.5 除遵守本规程外，还应遵守钢轨闪光焊机，柴油发电机组等配套设备使用说明书或手册中的各项要求。2 设备配置2.1 移动式焊轨作业的主要设备由牵引车、焊轨作业车、小型机具装载车、钢轨拉伸装置（拉轨器）和吊架组成。设备应保持良好工作状态，运行安全、可靠。2.2 牵引车可采用轨道车，牵引吨位应不小于40吨。机车应行驶稳定、制动可靠。机车司机应符合资格并持有证书。2.3 焊轨作业车由柴油发电机组、悬挂式钢轨闪光焊机、液压吊机及配套系统组成，装备在轨道平车上。焊机配置在平车前端，平车底部应安装有液压提升千斤。液压吊臂最大作业半径应不小于2.9 m，回转角度应满足标准轨距线路左、右股钢轨及道床肩宽上长钢轨焊接作业。2.4 小型机具应包括有：气压焊火焰正火系统、小型柴油发电机组（不小于5KW）、热矫直机具、彷型打磨机、钢轨端面磨平机及手提砂轮机等。还应配置一定数量的齿条式千斤顶（起道器）、辊筒。2.5 检测装置及量具应有：超声波探伤仪、0 1200 手持式激光瞄准测温仪（测温精度1%），以及1 m长度直线度测量尺、塞尺、200 mm长度钢板尺等。2.6 焊接设备、柴油发电机组、正火设备等应配置一定数量合格的灭火器。3 作业人员组成3.1 移动焊轨作业人员由焊接工程师、质量检验员、工长、技术工人和辅助工组成，分工负责焊轨技术、焊轨质量以及焊轨作业前期准备、焊接、焊后处理、焊头打磨、探伤及线路整修等各项工序作业。3.2 焊接工程师应负责焊轨施工作业的技术工作。焊轨施工工艺的较小修正由焊接工程师决定并上报总工程师批准。3.3 质量检验员应负责各工序作业质量检查和焊接产品质量检验，应认真执行“京沪高速铁路60 kg/m钢轨闪光焊接暂行技术条件”中的各项要求和无缝线路的设计要求，使之达到交验标准。3.4 工长应由具有线路焊接钢轨施工经验的技师或高级工担任，负责焊轨作业各工序工作人员的组织、分工和各作业工序质量检查，工长应同时负责设备安全和施工安全。3.5 焊接工配置二名，应掌握钢轨焊接基本知识和熟悉焊机的机械、液压、电气操作；应能够正确维护、保养焊机、柴油发电机组、钢轨拉伸装置及其配套设备。3.6 正火操作工配置二名，应掌握火焰加热基本知识；应掌握瓶装氧气和乙炔使用技能；应掌握氧乙炔火焰安全使用注意事项。3.7 探伤工配置一名，负责焊后钢轨焊头全断面超声波探伤。探伤工应取得级或以上级别技术资格证书，并具备连续二年以上钢轨探伤工作实践，能够独立工作、熟炼使用探伤仪和探头进行焊缝探伤。4 钢轨焊前检查4.1 对长钢轨及待焊的插入轨进行焊前检查：插入轨应进行全长度外观质量检查，长钢轨应进行轨端1 m长度外观质量检查。检查外观质量应无裂纹、折叠、横向划痕及氧化皮压入；轨端1 m长度内不应出现冷态下形成的纵向及横向划痕和热态下导位板刮伤。应肉眼观察、直尺和塞尺检查轨端1 m长度的轨顶面及内侧工作面平顺性，不应出现宽度大于3 mm、深度大于0.2 mm的凹痕。4.2 焊接用轨的轨端1 m长度垂直方向和水平方向应平直。用1 m直尺和塞尺检查时，垂直方向向下允许偏差应不大于0.1 mm；向上允许偏差应不大于0.3 mm，水平方向允许偏差应不大于0.4 mm。大于允许偏差的标准轨应判废；大于允许偏差的长钢轨应锯切去除超偏差的长度并记录。4.3 线路上锯切钢轨端面应使用切轨锯或砂轮切轨机垂直切割，切割后的端面用直角弯尺和塞尺检查（见图1），其垂直与水平方向偏差a：连续闪光焊方式应小于1 mm，脉冲（或脉动）闪光焊方式应小于0.6 mm。偏差超过规定范围时，应使用钢轨端面磨平机打磨。aa图1 钢轨锯切后端面垂直度偏差5 焊前准备5.1 焊轨作业车前端配置的悬挂式钢轨焊机朝向钢轨焊接方向，机头可通过液压吊臂伸出到焊接线路钢轨上。轨道车位于作业车后端，缓慢推动焊轨作业车到钢轨焊接位置。机具装载平车位于轨道车后端。5.2 拆除拉伸段轨枕上的扣件（拉伸段轨条长度宜500 m左右），并保存好拆下的扣件。每隔20根轨枕支垫一滚筒。每100 m设位移观测点，测量并记录轨温（锁定焊时）。5.3 滚筒应转动灵活，并大于轨底宽度，滚筒边缘应有导向凸缘。滚筒尺寸及支垫高度应保证轨底面与胶垫保持足够间隙。5.4 确定焊轨作业车前端车轮停止位，应使钢轨焊接端面在吊臂最大作业半径之内。停止位确定后，牵引车熄火、刹车，并放置好铁鞋。启动柴油发电机组，启动液压泵站。5.5 车载自提千斤顶起作业车车轮，并与焊接钢轨顶面留出定量间隙，间隙大小取决于线路作业条件。松开焊轨作业车一侧焊接轨轨枕上至少10 m（距焊接端面）长度的扣件，并保存好拆下的扣件。5.6 钢轨端缝在轨枕承轨台上时，应横向移动轨枕，使端缝至轨枕边缘距离不小于20 cm。左右两股钢轨焊接作业全部结束后，方正轨枕。5.7 轨端1 m长度范围应清洁干燥。使用角向磨光机打磨焊接轨端面、轨腰与焊机电极的接触面；打磨表面应去除锈蚀、露出金属光泽。对母材的打磨深度应不超过0.2 mm；应磨平轨腰打磨面上热轧凸起标志。5.8 在没有坡度的线路上，可不受轨温限制的自由状态下焊联500 m长度轨条。长轨条在较小坡度自由状态、不向下坡方向滑移条件下，也可以不受轨温限制焊联500 m长度轨条。5.9 线路坡度较大、朝向下坡方向焊接钢轨时，宜使用闪光焊专用的钢轨拉伸装置或采取其它措施，保证焊接结束时的炽热焊缝不受拉应力。5.10 调整钢轨呈直线，对正钢轨端面。调整焊接钢轨端缝到1 mm2 mm。采用连入法或插入法铺设长轨条时的拉伸量计算，应将钢轨焊后的缩短量计算在内，并满足设计锁定轨温范围。6 焊接6.1 调整焊接轨平直度，应使端缝两侧焊接轨纵向水平方向呈直线；纵向垂直方向高低呈直线。调整后，用直尺和塞尺检查轨顶面无错口、内侧工作面错口不大于0.2 mm。6.2 调整靠近轨端支垫滚筒的高度，使两轨端出现拱度。以端缝为中心，用1 m长度直尺检查轨顶面，应留有0.6 mm1.0 mm的上拱量；轨头内侧面水平直线度偏差不大于0.3 mm。用200 mm钢板尺检查，轨底内侧面水平错口应不大于1 mm。6.3 启动吊臂液压系统，吊臂将焊机机头送入钢轨焊接位置，启动焊机，手动焊机空运转，检查焊机工况及均衡液压系统油温。焊接之前，焊机夹钳应处于原始位置。6.4 调整焊机角度，应使焊机纵向与长轨纵向一致，并对正轨顶中心。焊机夹紧钢轨后，焊接工应再次检查焊接轨端的轨顶面、内侧工作面以及轨底内侧面对正偏差，发现错口超差时应再次重新调整。6.5 焊机夹紧钢轨后，微量提升焊机，由吊臂承载焊机机头重量，关闭二侧防护门（K型焊机）。在焊机下方的道碴上面铺垫接渣铁板，防止焊渣污染道床。铁板与推凸刀底面应留有不小于30 mm的间隙。6.6 焊接之前应察看滚筒上的焊接轨条与相对的另一股长钢轨之间有无金属导体连接或金属导体搭接，发现后应去除，以免造成焊接回路分流或钢轨打火，产生马氏体组织缺陷。6.7 焊前应检查焊接程序及设置的焊接参数，程序及参数应是通过型式试验确定的程序、参数。6.8 焊前检查发电机组、焊机、控制柜、动力柜、计算机各开关及旋钮位置；检查各显示窗口、仪表的显示状况。确认正常后，开始焊接。6.9 焊接过程中，一名焊接工应认真观察控制仪表和记录系统工作状态，另一名焊接工应认真观察焊机的焊接过程，闪光应连续、加热应均匀。焊接工应及时处理焊接故障并告知焊接工程师。6.10 顶锻结束应及时打开两侧防护门（K型焊机），检查钢轨焊缝区轨顶面和折线坡面有无残留大颗粒焊渣，并及时（在推凸之前）用专用工具清除。推凸不得将焊渣挤入母材或划伤钢轨母材。6.11 焊接过程结束，观察屏显的焊接结果和焊接记录曲线，焊接参数应在焊接工艺规范之内。焊接过程闪光电流中断和焊接结果超出工艺范围时，应及时告之焊接工程师。6.12 张开焊机夹紧钳口、提升焊机时，避免焊机机头摆动，应使焊机纵向轴线仍与轨顶纵向对正，防止推凸刀卡挂焊头轨底脚。6.13 使用专用工具及时清除红热状态下的推凸残留金属，应特别注意清除轨底焊缝的推凸残留金属。6.14 移出焊机机头，钢轨焊头保持原位置。轨头焊缝区域冷却到400 以前，焊缝不应受到附加拉应力。6.15 检查焊头外观质量：轨头踏面划痕、刮伤深度应不大于0.2 mm，并通过外形精整可消除；其它部位划痕、刮伤应不大于0.5 mm。焊接接头轨顶面及轨底折线坡面不应出现凹坑，轨腰不应出现电极灼伤。6.16 焊接质量不合格的焊头应锯切重焊。锯切位置分别在焊缝两侧各15 mm20 mm长度范围。6.17 每次焊接结束，应检查焊机电极表面有无嵌入焊渣或电极灼伤，并用锉刀或砂布修整。出现电极灼伤的焊头应从灼伤位置锯切焊头。6.18 每次焊接结束，应清洁焊机机头焊接区域内飞溅的焊渣，并刷涂防飞溅剂。6.19 每次焊接结束，应查看焊接记录曲线，并填写焊接记录。无论是合格的焊头，还是不合格的焊头都应填写记录。6.20 刮风、下雨天气焊接时，应采取防风、防雨措施。中雨、大雨和风力大于4级时不应进行焊接作业。6.21 气温在0 10 焊轨时，焊前应用火焰预热轨端0.5 m长度范围，预热温度应均匀，钢轨表面预热最高温度不大于50 。0 以下气温不应进行焊轨作业。7 正火及矫直7.1 正火应在焊接接头不受拉力的条件下进行。在有坡度的线路上焊联长轨应锁紧拉伸段（自由状态）的部分扣件。7.2 正火前用1 m长度带有凹槽的直尺检查焊头垂直与水平方向的直线度，记录直线度偏差矢度。7.3 应测量轨头焊缝位置的表面温度，焊头正火起始温度应低于500 。焊头温度测量应使用手持式激光瞄准测温仪，瞄准轨头顶面和轨头侧面的焊缝位置。7.4 焊头加热宜采用气压焊加热器火焰加热方式，加热器选用射吸式对开60 kg/m钢轨用加热器。7.5 加热器点火前应检查氧气瓶、乙炔瓶压力；调节乙炔输出压力在0.15 MPa、氧气输出压力在0.5 MPa。分别检查气体流量控制箱的氧气流量、乙炔流量，均应符合工艺规范要求。7.6 加热器点火前应接通循环冷却水泵的电源，观察流经加热器的进水、出水水流是否畅通，加热器有无冷却水渗漏。7.7 加热器火焰用氧乙炔焰，采用“爆鸣点火”。火焰强度调节为微碳化焰，轨头温度应达到920 ，轨底脚温度不应超过920 。7.8 正火操作应二人配合。一人摆火，火孔端面与钢轨截面边界距离25 mm左右，摆火频率为每分钟60次左右，摆动距离应以焊缝为中心50 mm60 mm。另一人调整气体流量控制箱的氧气和乙炔流量，并观察加热器火孔喷火状态，保持火焰稳定。7.9 正火过程中，循环冷却水应保持60 以内，否则应及时续加冷水。正火过程中不得踩压氧气、乙炔及混合气的软管。7.10 焊接中使用钢轨拉伸装置时，正火过程也应保持原焊接工况的牵拉力，以防止焊接接头受到长轨条拉力出现热裂纹。7.11 气温低于5 时，应对氧气减压表采取防风、防冻（热敷）措施，乙炔气瓶应采取保温或加热措施，但不应采用明火加热。正火结束，应吹净加热器及水管内残留冷却水，以防冻坏加热器。7.12 正火结束进行焊头热矫直，热矫温度宜在600 以上。矫直机具应便于移动，压头宜用油压千斤顶（5t）调节偏差量。7.13 应依据正火前测量的矢度进行热矫直，垂直方向矫直宜留有不大于1.2 mm上拱量，上拱量应满足焊头冷却后的直线度要求。7.14 轨头焊缝区域冷却到400 以前，焊缝不应受到附加拉应力；焊缝区域冷却到400 以下时，焊轨作业车可通过钢轨焊头。7.15 氧气瓶、乙炔气瓶、控制箱应布置在焊接位置的上风或侧风方向，相互距离不应小于5 m。乙炔气瓶应离开火焰10 m以远位置。7.16 刮风、下雨天气正火时，应采取防风、防雨措施。中雨、大雨和4级以上大风天气不应进行正火作业。8 焊头打磨8.1 焊头打磨应在焊缝温度低于200 时进行，应打磨轨头顶面及二侧面焊缝、轨底面焊缝，以及超声波探伤的探测面。打磨过程中应保持轨头的外形轮廓，打磨长度不应超过焊缝两侧各450 mm的限度。轨底上角、下角应打磨圆顺。轨底面焊缝打磨应使用打磨支架，并配备反光镜检查，打磨余量不大于1 mm。8.2 轨头下颚到轨底顶面斜坡的推凸余量大于2 mm时，应粗打磨超限部分，并打磨去除推凸面上的毛刺和尖棱以及推凸后挤压、粘连到钢轨上的薄皮。8.3 焊缝及焊缝两侧1 m长度范围内的轨顶面、轨头内侧面应使用仿型打磨机（组磨机）精细打磨，打磨温度应不大于50 。1 m长度范围直线度偏差矢度应达到“京沪高速铁路60kg/m钢轨闪光焊接暂行技术条件”中5.7.4条技术要求。检测尺精度应不大于0.05 mm/m。8.4 手砂轮粗打磨时，应纵向打磨，使火花飞出方向与钢轨纵向平行。打磨过程中，不应使砂轮在钢轨上跳动、冲击钢轨母材。不应出现打磨灼伤。8.5 出现钢轨外形尺寸偏差引起的焊接端面非工作边错口时，应进行过渡打磨。打磨从凸出的端面向未凸出端面平顺过渡，过渡长度宜20 mm30 mm。轨底角应圆顺过渡。9 超声波探伤9.1 探伤应在焊头正火前进行。探伤前应对轨头焊缝、轨底焊缝和距轨底上角35 mm宽度的坡面进行打磨并达到探伤要求。9.2 探伤应执行“京沪高速铁路60kg/m钢轨闪光焊接暂行技术条件”中5.8条和6.4条要求。9.3 发现焊头的轨底、轨底脚及其它位置的表层出现可疑回波时，应使用角向磨光机再次修磨，以排除轮廓回波和表面回波造成的影响。探伤结论应慎重，宜采用不同方法复核。10 焊缝标识10.1 每个焊接接头（产品）应进行标识。标识应在靠近焊头的轨腰位置。标识前应清洁钢轨标识面，去除锈蚀和油污。10.2 标识痕迹应清晰，端正。所采用的方法应使该标识至少在五年内可以识别。10.3 所采用的标识方式应可追溯至生产期间得到的各项记录和信息资料。11 设备养护11.1 应按照设备使用说明书定期对轨道车、轨道平车、柴油发电机组、焊机等设备进行养护；加注燃油、润滑油、润滑脂。及时更换磨损零部件，保持设备正常运转。11.2 检查柴油机组的油位，及时添加合格的柴油、机油。11.3 每日焊轨之前，启动焊机油泵，手动操作焊机往复动作、均衡液压油温度。冬季焊轨作业前应预热液压油；焊轨作业结束时应放净冷却水。11.4 每个工班焊轨结束时，应及时清除焊机上飞溅的焊渣及粉尘，收回焊机至原始停放位置。11.5 焊机长期停用时，应至少每月启动焊机，并试焊一根钢轨试件。京沪高速铁路钢轨焊接体系在比较国外尤其高速铁路较为发达的法、日等国家的钢轨焊接体系的基础上，结合国内实际情况，经研究提出京沪高速铁路钢轨的焊接体系及基地焊接的工位布局推荐方案如下：钢轨定尺长度采用100m。基地焊接采用闪光焊，焊接轨条长度为500m。采用移动式闪光焊或铝热焊进行单元轨节（1.0 km 1.5 km）焊接，采用铝热焊进行无缝线路的锁定焊。生产厂内辙岔跟端焊接采用闪光焊，现场（工地）焊接采用铝热焊；道岔与钢轨的焊接采用铝热焊。100m长定尺钢轨基地焊接工位布局的推荐方案为：长定尺钢轨卸轨、存轨台1（105m）-长定尺钢轨卸轨、存轨台2（105m）-长定尺钢轨卸轨、存轨台3（105m）-配轨台架1（110m）-工位1轨端矫直、锯切（105m）-工位2 端部除锈（100m）-工位3焊接（100m）-工位4粗打磨（100m）-工位5正火（加全断面喷风