無縫線路一次性焊接、鋪設(shè)施工技術(shù)探討1前言 軌道交通工程中無縫線路鋪設(shè)施工，采用“一次性焊接、鋪設(shè)”新工藝，是對傳統(tǒng)“二鋪一拆”工藝的改革。新工藝的施工程序，可以歸納為:1,鋪設(shè)25m標準無孔新軌，澆筑整體道床;2、用移動式接觸焊機，現(xiàn)場本線焊接長鋼軌;3、完成無縫線路的鋪設(shè)，鎖定。 無縫線路一次性焊接、鋪設(shè)施工，除必須具有一套移動式接觸焊機外，尚需有一整套能夠滿足現(xiàn)有規(guī)范要求的施工工藝和工裝。現(xiàn)在執(zhí)行的TB 1632-91《鋼軌焊接接頭技術(shù)條件》,TB2098-89《無縫線路鋪設(shè)養(yǎng)護維修方法》等技術(shù)規(guī)范，基本上是在固定式焊接基礎(chǔ)上建立和完善的。現(xiàn)在改用移動式接觸焊機，在現(xiàn)場本線上直接焊接并完成鋪設(shè)，其焊接、鋪設(shè)工藝、工藝標準和技術(shù)要求及工裝設(shè)備，均有變化。為使新的施工技術(shù)更趨完善，從而保證無縫線路的焊接和鋪設(shè)質(zhì)量，達到上述規(guī)范要求，特提出本文，以供討論。2施工特點分析 移動式現(xiàn)場接觸焊接(特別是本線焊接)相對于固定式焊接，有以下對焊接和鋪設(shè)質(zhì)量有關(guān)的不同之點:2.1焊接軌的基準線 固定式焊接，建有一條輥道流水線。輥道線是一條直線，輥道面處于一個平面上，焊接軌以輥道中心線和輥道平面為基準線; 移動式接觸焊接是在現(xiàn)場線路上進行，沒有統(tǒng)一的基準線: (1)由十軌底坡和曲線超高的存在，鋼軌Y軸與鉛重線存在一偏轉(zhuǎn)角a(見圖1)，不同的超高。角也不相同，待焊軌在焊接前必需調(diào)整到同一偏轉(zhuǎn)角，否則焊接軌會產(chǎn)生扭曲。
(2)以往鋪設(shè)在曲線上的長鋼軌是在輥道上直線焊接，然后在曲線上鋪設(shè)。現(xiàn)場曲線線路上直接焊接，就很難使焊接頭處在圓順的位置上，理論上待焊軌在焊接前必須調(diào)整到焊接點切線方向的直線上(見圖2)，否則焊接頭將形成折角。 (3)由于是本線焊接，焊接車必須停放在已焊長軌上;又由于焊機頭作業(yè)時軌底以下必須有一定空間a(見圖3),焊后打磨也須有相當(dāng)空間，因此焊縫處軌頭必須墊高。這就使焊接車第輪對接觸點至焊縫處L距離內(nèi)的軌道形成斜面，為此待焊軌也必須調(diào)整成同一斜面，否則焊接頭是不平順的。 上述三點，每次焊接，其調(diào)整量均不相同，盡量可以規(guī)定一個標準但如果沒有賴以控制的規(guī)范標準，調(diào)整難以達到固定輥道線上焊接的質(zhì)量要求，而有終缺陷(如扭曲內(nèi)應(yīng)力的存在)，外表難以發(fā)現(xiàn)。2.2焊接的工藝流程 軌道交通工程設(shè)計中對鋼軌焊接“技術(shù)條件”規(guī)定如下:工藝流程 這套工藝流程與固定式焊接基本相同，但用于現(xiàn)場焊接，特別是本線焊接則有如下問題: W原調(diào)直工藝(特別是后調(diào)直)x軸和Y軸兩個方向的調(diào)直是在同一個平臺上進行的。現(xiàn)場焊接由于軌下空間很小，Y軸剖面的調(diào)直將難于實現(xiàn)，這對軌面平順很不利。 (2)固定式焊接，工藝流程分布在流水線上，工位固定，工作物流動，工藝作業(yè)是平行進行的;現(xiàn)場焊接，工作物固定，工藝作業(yè)只能在一個點上按流程順序進行;完成一個焊頭的效率取決于作業(yè)程序的編排，并大大低于流水線焊接，為提高作業(yè)效率、加快進度，曾經(jīng)有人將作業(yè)程序編排成兩大塊，即焊接和焊前處理及焊后處理。在勞動組織上也分成兩個組，一個負責(zé)焊接和焊前處理，另一個負責(zé)焊后處理。 焊接和焊前處理的通常作業(yè)方法是在每對軌焊接后，即予臨時固定，讓焊接車通過進行下一對軌的焊接，這就是說焊頭在未按設(shè)計標準規(guī)定進行任何焊后處理就經(jīng)受軸重大于10t的車輪輾壓，并在下一對軌的焊接過程中，始終承受著來自焊接車(包括牽引軌道車)的垂直載荷和振動載荷。特別是當(dāng)車輪通過時，焊縫溫度尚處在800℃以上，對于U75V軌即處于相變線以上，此時相變尚未完成，結(jié)構(gòu)組織成軟塑狀態(tài)，強度和硬度極低，在外荷的作用下焊頭極易變形損傷; 焊后處理的所有作業(yè)都是在單個焊縫上進行，由于焊后長軌已經(jīng)在軌道上固定，而每個焊縫在作業(yè)過程中，鋼軌溫度發(fā)生的變化(特別是“正火”)就不能像整條長軌在輥道線上自由調(diào)整，作業(yè)后長軌條內(nèi)就會存在不均勻的局部溫度應(yīng)力。2.3鋪設(shè)的工藝流程 軌道交通工程設(shè)計，對于鋪設(shè)只提出鎖定軌溫和應(yīng)力放散的技術(shù)要求。長軌焊接在連續(xù)作業(yè)的過程中，每根25m軌的鎖定軌溫是不可能相同，這在地面和高架段尤甚，需要進行應(yīng)力調(diào)整，低溫鋪設(shè)的鋼軌用拉伸器調(diào)整，則必須有固定段，這對于用無孔軌鋪設(shè)的短軌線路是非常困難的，需調(diào)整的長軌長度越長其調(diào)整的可能性越小。2.4工裝、設(shè)備 (1)焊接作業(yè)車。目前國內(nèi)已試制完成并投人使用，它由四部分組成，即發(fā)電機組、焊機、懸掛焊機頭的吊機及存放上述設(shè)備的軌道車平板，俗稱“焊接車”。發(fā)電機組安裝在一個集裝箱內(nèi)，焊機和吊機安裝在另一個集裝箱內(nèi)，兩個集裝箱安裝在一輛平板車上，全長(不含車鉤)12700mm，總寬(作業(yè)狀態(tài))2538mm，總高(軌面以上)3470mmo懸掛焊機頭的吊機起重臂最大的工作半徑為3335mm,裝在平板車土后，平板車第一輪對中心距焊機頭中心(即為焊縫中心)的最大距離為3735rnmo(見圖4)該套設(shè)備在本線焊接左、右股鋼軌時(圖5所示)吊架需擺動一個角度，當(dāng)?shù)跫芴幱谧畲蠊ぷ靼霃綍r，吊架的外側(cè)已接近1600mm限界，而軌道交通工程的限界，目前有兩個標準，即地鐵1600min，輕軌1400mm，因此這種設(shè)備在“輕軌”工程中將受到限制。 (2)輥道支架。固定接觸焊的輥道線提供每個工位的作業(yè)平臺，其上下左右均留有足夠的作業(yè)空間，在普通的鐵路線路現(xiàn)場焊接(小型氣壓焊等)由于是普通道床，焊后處理也可有一定的作業(yè)空間，而軌道交通大部分為整體道床，在此線路上進行焊前或焊后處理，則必須有一整套能使處理后的焊頭符合規(guī)范標準要求的輥道支架，而目前尚無可借鑒的設(shè)備。 輥道支架可以分成兩類:一類是可調(diào)節(jié)的支架。它不僅可以按需要調(diào)節(jié)高度，且可調(diào)整兩側(cè)支架使致形成橫向斜面。這一類支架用于焊接;另一類為固定支架，用于焊后處理，支架高度取決于各作業(yè)空間的需要。 (3)調(diào)直設(shè)備:焊后調(diào)直，目前尚無可直接利用的設(shè)備。曾經(jīng)有人使用“直軌器”，但很難達到規(guī)范規(guī)定的技術(shù)要求，且其效率極為低下，達不到焊接生產(chǎn)的耍求。因此需要另行設(shè)計一套調(diào)直機械，它必須滿足下列條件: 必須能進行X軸和Y軸兩個方向的調(diào)直; 令軌下部分結(jié)構(gòu)盡量縮小，以降低對軌下空間的要求; 調(diào)直必須能滿足TB1632-91規(guī)定的標準要求; 盡量小的結(jié)構(gòu)重量、可移動、便于安裝。2.5工藝標準 “技術(shù)條件”要求嚴格執(zhí)行《TB1632-91》和《TB2098-89》技術(shù)規(guī)范，但由于現(xiàn)場焊接的特殊性尚應(yīng)有一些補充規(guī)定: (1)關(guān)于冷卻速度的控制。“技術(shù)條件”所列工藝流程中的“風(fēng)冷儀“強冷”沒有提出冷卻速度的概念，“強冷”也未規(guī)定使用的冷卻介質(zhì)，這是不完善的。冷卻速度關(guān)系到焊接質(zhì)量，現(xiàn)場焊接與室內(nèi)焊接條件很不相同，在λ8/5范圍內(nèi)，冷卻速度大于40C/s是不允許的，在這個范圍內(nèi)“強冷”如果采用“澆水’則將導(dǎo)致焊縫的冷脆性傾向，這一點在地面和高架上焊接尤須引起重視。我們在上海市地鐵一號線北延伸段現(xiàn)場焊接基地焊接的標準中就規(guī)定了冷卻速度控制在20C/S以內(nèi)，以保證焊接質(zhì)量。 (2)關(guān)于焊縫位置。《TB2098-89》規(guī)范對工地焊接聯(lián)合接頭的位置規(guī)定如下:“兩股鋼軌的焊接頭位置盡量相對;軌底及軌底角如打磨平整，與軌枕的相對距離不受限制;若留有焊瘤，則距離軌枕邊緣不得小于40mm。而對非聯(lián)合接頭的位置，則沒有規(guī)定。上述規(guī)范還規(guī)定“聯(lián)合接頭不論采用何種焊接方法，均需符合TB1632規(guī)定的質(zhì)量檢驗標準”。而《TB1632-91》對焊頭外觀檢查項目中軌底部分的要求為: 接觸焊、氣壓焊(固定)+1.0;0氣壓焊(移動)、鋁熱焊沒有要求上述焊接頭位置的標準規(guī)范，其核心是焊縫的打磨平整，留有焊瘤的焊縫，若位于軌枕承軌臺面上，鋼軌、軌枕都會產(chǎn)生應(yīng)力集中，對鋼軌、軌枕、軌下墊板造成損傷。所以長期以來，上海鐵路局對于焊縫位置，即使是工廠接觸焊也采用了“距離軌枕邊緣不得小于40mm”的規(guī)定。只是在近年來;采用了國外引進的“精磨”機床后，使焊頭打磨精度有極人提高，才不再執(zhí)行上述規(guī)定。 移動式工地焊接，特別是本線焊接，焊頭在焊后處理作業(yè)時由于受軌下空間的限制，軌底打磨很難達到《TB l f 32-91》規(guī)范中規(guī)定的接觸焊，氣壓焊(固定)標準。因此，對焊頭打磨和焊縫位置的標準應(yīng)該有合理的、新的規(guī)定。 應(yīng)該提出的是如果執(zhí)行焊縫不得上承軌臺的規(guī)定，由于每次焊接時有12-15mm的頂鍛量，若干次焊接后，25m長的軌端自然會落在承軌臺面上，因此必須切斷，也就是說鋼軌有一定的損耗。3施工工藝設(shè)計 施工工藝流程，可以分成三大塊，即: 具體內(nèi)容見圖6《總施工工藝流程》，除“軌排組裝和道床澆筑”外，其余施工分成A,B,C.D四段進行(見圖7)。 說明: ·現(xiàn)場焊接暫按200m分段，共有14個焊頭。 ·焊后處理暫按200m分段。 ·C段暫按600m分段，其中有兩次共2對線上連接焊頭。 ·D段暫按600m分段，應(yīng)力放散前先進行線上連焊。 它的特點是: (1)現(xiàn)場焊接與焊后處理可平行作業(yè)，延長機械作業(yè)時間，提高作業(yè)效率。 (2)焊后處理是在長軌條完全自由狀態(tài)下進行，作業(yè)后按施工軌溫臨時鎖定，不存在應(yīng)力不均勻現(xiàn)象(特別是正火處理后)。 (3)交叉放散，按設(shè)計軌溫鎖定，可以使全線鋪設(shè)軌溫基本一致。同時，由于設(shè)置了C段，可以作D段拉伸時的固定段。這一點在地面線和高架線尤為重要。 長軌現(xiàn)場焊接的工藝流程見圖8,按“作業(yè)范圍分段”，“現(xiàn)場焊接”在A段進行，“焊后處理”在B段進行，具體的作業(yè)程序見圖9和圖10。 無縫線路鋪設(shè)工藝流程，按“作業(yè)范圍分段”，安排在C段和D段進行。C段主要進行“分段線上連焊”，即將每200mm一段焊成為600mm一段。D段主要進行應(yīng)力放散，按設(shè)計軌溫要求最后。 鎖定。而D段進行應(yīng)力放散時，C段作為固定段使用。從C段開始，即應(yīng)對扣件進行回檢整理。 無縫線路鋪設(shè)的具體作業(yè)程序見圖11。4技術(shù)要求 無縫線路焊接和鋪設(shè)施工執(zhí)行標準為:TB1632-91《鋼軌焊接接頭技術(shù)條件》;TB2098-89《無縫線路鋪設(shè)養(yǎng)護維修方法》。并對各施工工藝補充如下技術(shù)要求:4.1焊接工藝 (1)采用U75V鋼軌的焊接技術(shù)參數(shù)，新設(shè)備在正式開焊前，應(yīng)通過型式試驗，以驗證焊接技術(shù)參數(shù)。開焊后按 《TB1632-91》規(guī)定進行周期性試驗，以驗證焊接參數(shù)的穩(wěn)定。 (2)新軌檢查驗收和調(diào)直在軌排組裝前進行，軌排組裝、運輸和就位安裝，要避免損傷和再次變形。 (3)焊接前利用輥道支架調(diào)整待焊軌的X,Y,Z軸方向與已焊軌趨于一致;曲線焊接，待焊軌必須調(diào)整到焊接點處的切線方向，保證焊接鋼軌不產(chǎn)生上拱、下坍、扭曲和折角。 (4)焊接后應(yīng)先予風(fēng)冷粗磨，爾后允許焊接車通過。焊接車通過時，焊頭的溫度不得高于4000C 。 (5)焊后冷卻速度和正火后} 815時間內(nèi)的冷卻速度要控制在20C/s左右。應(yīng)遠離U75V軌出現(xiàn)馬氏體的臨早令卻速度。 (6)正火熱處理采用還原性火焰加熱，正火起始溫度不得高于4000C(軌頂面測量)，終了溫度880-9000C。 (7)后調(diào)直時，焊頭的溫度不得低于5000C 。 (8)焊頭溫度在200℃及以上時，不得用澆水強制冷卻，超聲波探傷時，焊頭溫度不得大于50℃。 (9)正火熱處理，后調(diào)直及焊后細磨時，應(yīng)用輥道支架將鋼軌架起，正火熱處理的焊頭前后應(yīng)用輥道支架調(diào)平。 (10)焊接除瘤后，軌底底面焊瘤余量，可按移動氣壓焊的標準執(zhí)行，為此焊頭應(yīng)距軌枕邊緣不小于40mm。4.2鋪設(shè)工藝 (1)采用“分段焊接、分段鋪設(shè)、線上連焊、交叉放散”的方法，即: ①焊接車在本線先焊成200m小分段; ②每200m分段進行焊后處理; ③線上連焊成600m大段，并按施工軌溫鎖定; ④線上連焊成超長無縫線路后，對新焊接的600m進行應(yīng)力調(diào)整，最后按設(shè)計軌溫鎖定。 (2)鎖定軌溫 按設(shè)計中和軌溫鎖定。鎖定軌溫差，左右兩股不得超過5℃，且曲線外股不得高于內(nèi)股，同一股相鄰單元軌節(jié)(以600m計)不得大于30C。 (3)鋪設(shè)軌溫低于設(shè)計鎖定軌溫時，應(yīng)用拉伸器調(diào)整鋼軌應(yīng)力，調(diào)整時應(yīng)在軌條下墊人滾筒，以減少軌下阻力，同時鋪以撞軌器撞擊。鋪設(shè)軌溫高于設(shè)計鎖定軌溫時則予以臨時鎖定，待軌溫符合設(shè)計要求時，再重新調(diào)整并予鎖定。5結(jié)束語 (1)本文提出的問題，僅有定性分析，沒有定量分析，故尚難確定對質(zhì)量影響的程度，有些數(shù)據(jù)(如允許受載的焊縫溫度等)僅為估計; (2)本文涉及一些技術(shù)標準，均影響施工工藝和工裝設(shè)備的設(shè)計(如調(diào)直的技術(shù)要求、焊縫鋪設(shè)位置的規(guī)定及打磨的技術(shù)標準等); (3)本文提到的工裝設(shè)備，特別是焊接輔助工裝和焊后處理工裝設(shè)備僅是一種設(shè)想，只提出了使用要求，并無具體可供選擇的成形成品。
(2)以往鋪設(shè)在曲線上的長鋼軌是在輥道上直線焊接，然后在曲線上鋪設(shè)。現(xiàn)場曲線線路上直接焊接，就很難使焊接頭處在圓順的位置上，理論上待焊軌在焊接前必須調(diào)整到焊接點切線方向的直線上(見圖2)，否則焊接頭將形成折角。 (3)由于是本線焊接，焊接車必須停放在已焊長軌上;又由于焊機頭作業(yè)時軌底以下必須有一定空間a(見圖3),焊后打磨也須有相當(dāng)空間，因此焊縫處軌頭必須墊高。這就使焊接車第輪對接觸點至焊縫處L距離內(nèi)的軌道形成斜面，為此待焊軌也必須調(diào)整成同一斜面，否則焊接頭是不平順的。 上述三點，每次焊接，其調(diào)整量均不相同，盡量可以規(guī)定一個標準但如果沒有賴以控制的規(guī)范標準，調(diào)整難以達到固定輥道線上焊接的質(zhì)量要求，而有終缺陷(如扭曲內(nèi)應(yīng)力的存在)，外表難以發(fā)現(xiàn)。2.2焊接的工藝流程 軌道交通工程設(shè)計中對鋼軌焊接“技術(shù)條件”規(guī)定如下:工藝流程 這套工藝流程與固定式焊接基本相同，但用于現(xiàn)場焊接，特別是本線焊接則有如下問題: W原調(diào)直工藝(特別是后調(diào)直)x軸和Y軸兩個方向的調(diào)直是在同一個平臺上進行的。現(xiàn)場焊接由于軌下空間很小，Y軸剖面的調(diào)直將難于實現(xiàn)，這對軌面平順很不利。 (2)固定式焊接，工藝流程分布在流水線上，工位固定，工作物流動，工藝作業(yè)是平行進行的;現(xiàn)場焊接，工作物固定，工藝作業(yè)只能在一個點上按流程順序進行;完成一個焊頭的效率取決于作業(yè)程序的編排，并大大低于流水線焊接，為提高作業(yè)效率、加快進度，曾經(jīng)有人將作業(yè)程序編排成兩大塊，即焊接和焊前處理及焊后處理。在勞動組織上也分成兩個組，一個負責(zé)焊接和焊前處理，另一個負責(zé)焊后處理。 焊接和焊前處理的通常作業(yè)方法是在每對軌焊接后，即予臨時固定，讓焊接車通過進行下一對軌的焊接，這就是說焊頭在未按設(shè)計標準規(guī)定進行任何焊后處理就經(jīng)受軸重大于10t的車輪輾壓，并在下一對軌的焊接過程中，始終承受著來自焊接車(包括牽引軌道車)的垂直載荷和振動載荷。特別是當(dāng)車輪通過時，焊縫溫度尚處在800℃以上，對于U75V軌即處于相變線以上，此時相變尚未完成，結(jié)構(gòu)組織成軟塑狀態(tài)，強度和硬度極低，在外荷的作用下焊頭極易變形損傷; 焊后處理的所有作業(yè)都是在單個焊縫上進行，由于焊后長軌已經(jīng)在軌道上固定，而每個焊縫在作業(yè)過程中，鋼軌溫度發(fā)生的變化(特別是“正火”)就不能像整條長軌在輥道線上自由調(diào)整，作業(yè)后長軌條內(nèi)就會存在不均勻的局部溫度應(yīng)力。2.3鋪設(shè)的工藝流程 軌道交通工程設(shè)計，對于鋪設(shè)只提出鎖定軌溫和應(yīng)力放散的技術(shù)要求。長軌焊接在連續(xù)作業(yè)的過程中，每根25m軌的鎖定軌溫是不可能相同，這在地面和高架段尤甚，需要進行應(yīng)力調(diào)整，低溫鋪設(shè)的鋼軌用拉伸器調(diào)整，則必須有固定段，這對于用無孔軌鋪設(shè)的短軌線路是非常困難的，需調(diào)整的長軌長度越長其調(diào)整的可能性越小。2.4工裝、設(shè)備 (1)焊接作業(yè)車。目前國內(nèi)已試制完成并投人使用，它由四部分組成，即發(fā)電機組、焊機、懸掛焊機頭的吊機及存放上述設(shè)備的軌道車平板，俗稱“焊接車”。發(fā)電機組安裝在一個集裝箱內(nèi)，焊機和吊機安裝在另一個集裝箱內(nèi)，兩個集裝箱安裝在一輛平板車上，全長(不含車鉤)12700mm，總寬(作業(yè)狀態(tài))2538mm，總高(軌面以上)3470mmo懸掛焊機頭的吊機起重臂最大的工作半徑為3335mm,裝在平板車土后，平板車第一輪對中心距焊機頭中心(即為焊縫中心)的最大距離為3735rnmo(見圖4)該套設(shè)備在本線焊接左、右股鋼軌時(圖5所示)吊架需擺動一個角度，當(dāng)?shù)跫芴幱谧畲蠊ぷ靼霃綍r，吊架的外側(cè)已接近1600mm限界，而軌道交通工程的限界，目前有兩個標準，即地鐵1600min，輕軌1400mm，因此這種設(shè)備在“輕軌”工程中將受到限制。 (2)輥道支架。固定接觸焊的輥道線提供每個工位的作業(yè)平臺，其上下左右均留有足夠的作業(yè)空間，在普通的鐵路線路現(xiàn)場焊接(小型氣壓焊等)由于是普通道床，焊后處理也可有一定的作業(yè)空間，而軌道交通大部分為整體道床，在此線路上進行焊前或焊后處理，則必須有一整套能使處理后的焊頭符合規(guī)范標準要求的輥道支架，而目前尚無可借鑒的設(shè)備。 輥道支架可以分成兩類:一類是可調(diào)節(jié)的支架。它不僅可以按需要調(diào)節(jié)高度，且可調(diào)整兩側(cè)支架使致形成橫向斜面。這一類支架用于焊接;另一類為固定支架，用于焊后處理，支架高度取決于各作業(yè)空間的需要。 (3)調(diào)直設(shè)備:焊后調(diào)直，目前尚無可直接利用的設(shè)備。曾經(jīng)有人使用“直軌器”，但很難達到規(guī)范規(guī)定的技術(shù)要求，且其效率極為低下，達不到焊接生產(chǎn)的耍求。因此需要另行設(shè)計一套調(diào)直機械，它必須滿足下列條件: 必須能進行X軸和Y軸兩個方向的調(diào)直; 令軌下部分結(jié)構(gòu)盡量縮小，以降低對軌下空間的要求; 調(diào)直必須能滿足TB1632-91規(guī)定的標準要求; 盡量小的結(jié)構(gòu)重量、可移動、便于安裝。2.5工藝標準 “技術(shù)條件”要求嚴格執(zhí)行《TB1632-91》和《TB2098-89》技術(shù)規(guī)范，但由于現(xiàn)場焊接的特殊性尚應(yīng)有一些補充規(guī)定: (1)關(guān)于冷卻速度的控制。“技術(shù)條件”所列工藝流程中的“風(fēng)冷儀“強冷”沒有提出冷卻速度的概念，“強冷”也未規(guī)定使用的冷卻介質(zhì)，這是不完善的。冷卻速度關(guān)系到焊接質(zhì)量，現(xiàn)場焊接與室內(nèi)焊接條件很不相同，在λ8/5范圍內(nèi)，冷卻速度大于40C/s是不允許的，在這個范圍內(nèi)“強冷”如果采用“澆水’則將導(dǎo)致焊縫的冷脆性傾向，這一點在地面和高架上焊接尤須引起重視。我們在上海市地鐵一號線北延伸段現(xiàn)場焊接基地焊接的標準中就規(guī)定了冷卻速度控制在20C/S以內(nèi)，以保證焊接質(zhì)量。 (2)關(guān)于焊縫位置。《TB2098-89》規(guī)范對工地焊接聯(lián)合接頭的位置規(guī)定如下:“兩股鋼軌的焊接頭位置盡量相對;軌底及軌底角如打磨平整，與軌枕的相對距離不受限制;若留有焊瘤，則距離軌枕邊緣不得小于40mm。而對非聯(lián)合接頭的位置，則沒有規(guī)定。上述規(guī)范還規(guī)定“聯(lián)合接頭不論采用何種焊接方法，均需符合TB1632規(guī)定的質(zhì)量檢驗標準”。而《TB1632-91》對焊頭外觀檢查項目中軌底部分的要求為: 接觸焊、氣壓焊(固定)+1.0;0氣壓焊(移動)、鋁熱焊沒有要求上述焊接頭位置的標準規(guī)范，其核心是焊縫的打磨平整，留有焊瘤的焊縫，若位于軌枕承軌臺面上，鋼軌、軌枕都會產(chǎn)生應(yīng)力集中，對鋼軌、軌枕、軌下墊板造成損傷。所以長期以來，上海鐵路局對于焊縫位置，即使是工廠接觸焊也采用了“距離軌枕邊緣不得小于40mm”的規(guī)定。只是在近年來;采用了國外引進的“精磨”機床后，使焊頭打磨精度有極人提高，才不再執(zhí)行上述規(guī)定。 移動式工地焊接，特別是本線焊接，焊頭在焊后處理作業(yè)時由于受軌下空間的限制，軌底打磨很難達到《TB l f 32-91》規(guī)范中規(guī)定的接觸焊，氣壓焊(固定)標準。因此，對焊頭打磨和焊縫位置的標準應(yīng)該有合理的、新的規(guī)定。 應(yīng)該提出的是如果執(zhí)行焊縫不得上承軌臺的規(guī)定，由于每次焊接時有12-15mm的頂鍛量，若干次焊接后，25m長的軌端自然會落在承軌臺面上，因此必須切斷，也就是說鋼軌有一定的損耗。3施工工藝設(shè)計 施工工藝流程，可以分成三大塊，即: 具體內(nèi)容見圖6《總施工工藝流程》，除“軌排組裝和道床澆筑”外，其余施工分成A,B,C.D四段進行(見圖7)。 說明: ·現(xiàn)場焊接暫按200m分段，共有14個焊頭。 ·焊后處理暫按200m分段。 ·C段暫按600m分段，其中有兩次共2對線上連接焊頭。 ·D段暫按600m分段，應(yīng)力放散前先進行線上連焊。 它的特點是: (1)現(xiàn)場焊接與焊后處理可平行作業(yè)，延長機械作業(yè)時間，提高作業(yè)效率。 (2)焊后處理是在長軌條完全自由狀態(tài)下進行，作業(yè)后按施工軌溫臨時鎖定，不存在應(yīng)力不均勻現(xiàn)象(特別是正火處理后)。 (3)交叉放散，按設(shè)計軌溫鎖定，可以使全線鋪設(shè)軌溫基本一致。同時，由于設(shè)置了C段，可以作D段拉伸時的固定段。這一點在地面線和高架線尤為重要。 長軌現(xiàn)場焊接的工藝流程見圖8,按“作業(yè)范圍分段”，“現(xiàn)場焊接”在A段進行，“焊后處理”在B段進行，具體的作業(yè)程序見圖9和圖10。 無縫線路鋪設(shè)工藝流程，按“作業(yè)范圍分段”，安排在C段和D段進行。C段主要進行“分段線上連焊”，即將每200mm一段焊成為600mm一段。D段主要進行應(yīng)力放散，按設(shè)計軌溫要求最后。 鎖定。而D段進行應(yīng)力放散時，C段作為固定段使用。從C段開始，即應(yīng)對扣件進行回檢整理。 無縫線路鋪設(shè)的具體作業(yè)程序見圖11。4技術(shù)要求 無縫線路焊接和鋪設(shè)施工執(zhí)行標準為:TB1632-91《鋼軌焊接接頭技術(shù)條件》;TB2098-89《無縫線路鋪設(shè)養(yǎng)護維修方法》。并對各施工工藝補充如下技術(shù)要求:4.1焊接工藝 (1)采用U75V鋼軌的焊接技術(shù)參數(shù)，新設(shè)備在正式開焊前，應(yīng)通過型式試驗，以驗證焊接技術(shù)參數(shù)。開焊后按 《TB1632-91》規(guī)定進行周期性試驗，以驗證焊接參數(shù)的穩(wěn)定。 (2)新軌檢查驗收和調(diào)直在軌排組裝前進行，軌排組裝、運輸和就位安裝，要避免損傷和再次變形。 (3)焊接前利用輥道支架調(diào)整待焊軌的X,Y,Z軸方向與已焊軌趨于一致;曲線焊接，待焊軌必須調(diào)整到焊接點處的切線方向，保證焊接鋼軌不產(chǎn)生上拱、下坍、扭曲和折角。 (4)焊接后應(yīng)先予風(fēng)冷粗磨，爾后允許焊接車通過。焊接車通過時，焊頭的溫度不得高于4000C 。 (5)焊后冷卻速度和正火后} 815時間內(nèi)的冷卻速度要控制在20C/s左右。應(yīng)遠離U75V軌出現(xiàn)馬氏體的臨早令卻速度。 (6)正火熱處理采用還原性火焰加熱，正火起始溫度不得高于4000C(軌頂面測量)，終了溫度880-9000C。 (7)后調(diào)直時，焊頭的溫度不得低于5000C 。 (8)焊頭溫度在200℃及以上時，不得用澆水強制冷卻，超聲波探傷時，焊頭溫度不得大于50℃。 (9)正火熱處理，后調(diào)直及焊后細磨時，應(yīng)用輥道支架將鋼軌架起，正火熱處理的焊頭前后應(yīng)用輥道支架調(diào)平。 (10)焊接除瘤后，軌底底面焊瘤余量，可按移動氣壓焊的標準執(zhí)行，為此焊頭應(yīng)距軌枕邊緣不小于40mm。4.2鋪設(shè)工藝 (1)采用“分段焊接、分段鋪設(shè)、線上連焊、交叉放散”的方法，即: ①焊接車在本線先焊成200m小分段; ②每200m分段進行焊后處理; ③線上連焊成600m大段，并按施工軌溫鎖定; ④線上連焊成超長無縫線路后，對新焊接的600m進行應(yīng)力調(diào)整，最后按設(shè)計軌溫鎖定。 (2)鎖定軌溫 按設(shè)計中和軌溫鎖定。鎖定軌溫差，左右兩股不得超過5℃，且曲線外股不得高于內(nèi)股，同一股相鄰單元軌節(jié)(以600m計)不得大于30C。 (3)鋪設(shè)軌溫低于設(shè)計鎖定軌溫時，應(yīng)用拉伸器調(diào)整鋼軌應(yīng)力，調(diào)整時應(yīng)在軌條下墊人滾筒，以減少軌下阻力，同時鋪以撞軌器撞擊。鋪設(shè)軌溫高于設(shè)計鎖定軌溫時則予以臨時鎖定，待軌溫符合設(shè)計要求時，再重新調(diào)整并予鎖定。5結(jié)束語 (1)本文提出的問題，僅有定性分析，沒有定量分析，故尚難確定對質(zhì)量影響的程度，有些數(shù)據(jù)(如允許受載的焊縫溫度等)僅為估計; (2)本文涉及一些技術(shù)標準，均影響施工工藝和工裝設(shè)備的設(shè)計(如調(diào)直的技術(shù)要求、焊縫鋪設(shè)位置的規(guī)定及打磨的技術(shù)標準等); (3)本文提到的工裝設(shè)備，特別是焊接輔助工裝和焊后處理工裝設(shè)備僅是一種設(shè)想，只提出了使用要求，并無具體可供選擇的成形成品。
