一種線路鎖定焊接和熱處理一機化作業施工方法
【專利摘要】本發明提供了一種線路鎖定焊接和熱處理一機化作業施工方法，涉及鋼軌在線焊接【技術領域】。它能解決目前換鋪施工以及線上鎖定焊接工藝不穩定問題。根據焊軌標準作業過程，形成鎖定焊接和拉伸鎖定的兩個區段，確保焊接區段和前方的拉伸鎖定區段能獨立施工；根據所選擇的區段長度L和軌溫差，可以獲得對應的拉伸量ΔL，直接拉軌進行鎖定焊接；施工時，應將靜端鋼軌20m范圍的扣件全部解除，并使用軌距桿鎖住鋼軌，在鋼軌下面放置專用墊軌裝置，使線路抬高產生一個與原線路1%的順坡。焊軌車爬坡到達工位并使動端與靜端鋼軌對齊后，氣壓焊軌機落下，一次夾持，順序完成拉軌、焊接、噴風冷卻、保壓熱處理施工作業。主要用于鋼軌在線焊接。
【專利說明】一種線路鎖定焊接和熱處理一機化作業施工方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及鋼軌焊接【技術領域】，特別涉及一種氣壓焊軌車一次完成線路鎖定焊接施工方法。
【背景技術】
[0002]目前，我國鐵路既有線換鋪無縫線路1000~3000米的長鋼軌，在線上進行鎖定焊和合攏鎖定焊，以及在線接頭焊縫、轍岔、斷軌搶修和日常的鋼軌更換等工作中，由于缺少線上焊施工關鍵技術和裝備，不得不采用鋁熱焊方法和工藝進行鋼軌焊接。
[0003]根據線路的平面位置情況(曲線半徑)，線路的換鋪方法分為人工換鋪和機械換鋪兩種。人工換軌法由于使用人工勞動力多、勞動強度大、在施工過程中容易發生人身傷害事故、舊料回收不方便，在大修施工中使用已越來越少。機械換鋪是用軌道車(或機車)牽引換軌小車，將1000~3000米的單元軌節和原線路上的舊鋼軌進行交換，使舊軌撥出，新軌撥入承軌槽。當線路達到穩定階段后，進行應力放散、鎖定作業，形成區間無縫線路。
[0004]采用鋁熱焊接得到的鋼軌接頭焊縫，其組織結構為鑄態組織。接頭受熱面積較大，接頭組織和性能較差，尤其塑性和韌性較低，強度低，質量欠穩定，斷頭率高，綜合性能較差。因此，接頭焊縫是無縫線路的薄弱環節。
[0005]特別是，當鋁熱焊焊接工藝選擇不當時會產生焊接缺陷，將會更加容易出現接頭焊縫的早期傷損和折斷，進一步會危及行車安全。氣壓焊軌車是目前世界上先進的現代焊軌裝備，其質量穩定，尤其是拉伸、焊接、熱處理一機化作業施工方便、工程量小，難度系數小、性價比高，前期工作線下焊接已經良好解決，目前工程實際急需線上高效優質焊軌施工技術。`
【發明內容】

[0006]本發明的目的是提供一種線路鎖定焊接和熱處理一機化作業施工方法，它能有效地解決目前換鋪施工以及線上鎖定焊接工藝的不足。
[0007]本發明目的是通過以下技術方案來實現的:一種線路鎖定焊接和熱處理一機化作業施工方法，包括采用移動式氣壓焊軌車的全自動數控氣壓焊軌機:
[0008]步驟一:首先對施工線路進行排軌、鋸軌、除銹、端磨、拉軌、焊接、噴風冷卻、保壓熱處理、矯直、精整、探傷工序的預處理；
[0009]步驟二:測量施工軌溫，施工軌溫應小于設計軌溫，若施工軌溫大于等于設計軌溫，需增加輔助降溫的技術措施；
[0010]步驟三:依據軌溫差(ΛΤ)和焊接消耗量(S)，優先選擇撥彎量ΛΒ等于0的區段長度(L)范圍；撥彎量按下式計算:
[0011]ΛΒ= (S+D)-AL，且 ΛΒ 術 0 (式 1)
[0012]式1中:
[0013]Δ Β----撥彎量(mm)[0014]S----焊梓消耗量(mm )
[0015]D——焊口調整量(mm)
[0016]AL——鎖定軌溫拉伸量(mm)
[0017]Λ L按下式計算:
[0018]AL=ATX a XL (式 2)
[0019]ΔΤ=Τ-Τ1 (式 3)
[0020]式2和式3中:
[0021]ΔΤ-----軌溫差(°C)
[0022]T----設計鎖定軌溫CC )
[0023]T1作業實際軌溫(°C )
[0024]α——鋼軌溫度線長系數(0.0118mm/m.V )
[0025]L---鎖定焊接施工區段長度(m)；
[0026]步驟四:確定鎖 定焊接施工區段長度，選擇大于1000米~3000米的單元軌進行線上鎖定焊接；
[0027]步驟五:將鎖定焊接施工區段前方50m線路上的扣件鎖定，形成鎖定焊接和拉伸鎖定的兩個區段，確保焊接區段和前方的拉伸鎖定區段能獨立施工；
[0028]步驟六:根據所選擇的區段長度L和軌溫差，可以獲得對應的拉伸量AL，利用焊機具備的拉力和拉伸，直接拉軌進行鎖定焊接；
[0029]步驟七:施工時，應將靜端鋼軌20m范圍的扣件全部解除，并使用軌距桿鎖住鋼軌，在鋼軌下面放置專用墊軌裝置，使線路抬高產生一個與原線路1%的順坡。
[0030]步驟八:焊軌車爬坡到達工位并使動端與靜端鋼軌對齊后，氣壓焊軌機落下，一次夾持，順序完成拉軌、焊接、噴風冷卻、保壓熱處理施工作業。使一次鎖定焊接區段線路的鎖定軌溫穩定保持在設計軌溫范圍之內。
[0031]施工時，撥彎區段宜設置在距焊口 70m_100m范圍內，向外向上斜向撥彎；
[0032]由于前方50m線路上鋼軌直接鎖定，該區段未考慮溫度應力，所以在鎖定焊接區段鋼軌拉伸時應考慮該50m段的超拉量，待鋼軌焊接完成后，松開該段螺栓，等待應力釋放后重新擰緊，使該段應力水平達到設計軌溫的應力水平。
[0033]所述專用墊軌裝置由六對十二件獨立的金屬軌枕墊組成，每個金屬軌枕墊根據安放位置設計對應的高度，并以一號~六號成對編號。
[0034]所述金屬軌枕墊底板上的U型開口槽可快速插入軌枕螺栓位置，通過軌枕螺栓將金屬軌枕墊與軌枕可靠連接。
[0035]所述金屬軌枕墊能抵抗焊軌車作業時可能發生的橫向位移。該金屬軌枕墊放置在軌枕上，下端有兩個U型開口槽，利用軌枕螺栓將其固定；金屬軌枕墊置的頂部有凹槽，鋼軌順向放入凹槽中，當焊軌車受到橫向力作用時，能可靠限制其發生橫向移動，保證車體在彎道等特殊地段不會掉道，安全施工有保障。
[0036]本發明與現有技術相比的有益效果是:
[0037]采用移動式氣壓焊軌車配置的氣壓焊軌機，該機具有拉軌、焊接、保壓推凸、保壓正火熱處理一機化作業功能，對于線上焊接質量要求適應能力強；全作業過程采用計算機控制，受環境因素影響小，工藝參數適應能力強，焊接接頭性能與母材相當，質量可靠，作業過程可追溯；關鍵工藝流程全部采用大型機械作業，大大減小了施工難度；線上焊接作業過程安全穩定，焊頭內部探傷和外觀平直度均符合TB/T1632《鋼軌焊接》標準要求；同時，按照焊軌作業標準工序對軌道線上左、右股接頭進行焊接和熱處理一機化作業，在“天窗時間”內一次完成換鋪、放散施工作業。也可以實現無縫線路線上重傷、斷軌接頭的永久焊接修復。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0038]圖1為本發明不同區段長度L下的軌溫差Λ T與撥彎量Λ Β的關系曲線
[0039]圖2為本發明不同區段長度L下拉伸量Λ L與軌溫差Λ Τ的關系曲線
[0040]圖3為本發明撥彎拉伸焊接工法示意圖
[0041]圖4為本發明鋼軌金屬軌枕墊分布示意圖
[0042]圖5為本發明軌距桿設置要求示意圖
【具體實施方式】
[0043]下面結合附圖對本發明做進一步描述:
[0044]1.焊軌作業標準工序:排尺鋸軌、除銹、端磨、拉軌、焊接、噴風冷卻、保壓熱處理、矯直、精整、探傷。
[0045]2.施工軌溫:施工軌溫不大于設計軌溫。若施工軌溫大于設計軌溫，需增加輔助降溫的技術措施。
[0046]3.采用氣壓焊軌車`對不小于1000米的單元軌進行線上鎖定焊接。
[0047]4.確定鎖定焊接3施工區段長度:根據圖1曲線和軌溫差參數，優先選擇撥彎量Λ Β等于0的區段長度L范圍。
[0048]5.分區段施工:將鎖定焊接施工區段前方50米線路上的扣件鎖定，形成鎖定焊接3區段和拉伸鎖定4兩個區段，確保鎖定焊接3區段和前方的拉伸鎖定4區段能獨立施工。、
[0049]6.撥彎拉伸焊接:焊后鋼軌的應力，即施工后的鎖定軌溫應該等于設計軌溫。采用撥彎拉伸法施工，撥彎量按下式計算:
[0050]ΛΒ= (S+D)-AL,且 ΛΒ 術 0 (式 1)
[0051]式1中:
[0052]ΔΒ----撥彎量(mm)
[0053]S----焊接消耗量(mm)
[0054]D----焊口調整量(mm)
[0055]AL——鎖定軌溫拉伸量(mm)
[0056]Δ L按下式計算:
[0057]AL=ATXaXL (式 2)
[0058]ΔΤ=Τ-Τ1 (式 3)
[0059]式2和式3中:
[0060]ΔΤ-----軌溫差(°C)
[0061]T----設計鎖定軌溫CC )
[0062]T1——作業實際軌溫(°C )[0063]α——鋼軌溫度線長系數(0.0118mm/m.V )
[0064]L----鎖定焊接施工區段長度(m)
[0065]根據所選擇鎖定焊接施工區段長度L和軌溫差ΛΤ，可以獲得對應的拉伸量AL，就能利用焊機具備的拉力和拉伸，直接拉軌進行鎖定焊接。
[0066]施工時，撥彎區段宜設置在距焊口 70m_100m范圍內，向外向上斜向撥彎，焊接頂鍛時讓鋼軌自動入槽。
[0067]由于50m直接鎖定區段未考慮溫度應力，所以在對前端鋼軌拉伸時應考慮預留量，待兩端鋼軌鎖定后，釋放前端100m范圍內的螺栓應力，重新擰緊，使該段應力水平達到設計軌溫的應力水平。[0068]7.墊軌法焊接施工:
[0069]GPW-1200焊軌機焊接時要求焊縫處5抬高0.2m (道釘最大高度120mm+加熱器底部留空80mm)。將靜端2鋼軌20m范圍的扣件全部解除，在鋼軌下面，距焊縫4.5m處開始放置金屬軌枕墊7，金屬軌枕墊7的高度范圍在30_到165_之間，這樣使靜端的待焊軌與原線路之間產生一個1%的坡度。作業時焊軌車爬升到指定位置進行焊接。焊軌車下使用鋼軌金屬軌枕墊和軌距桿8固定，保證安全。
[0070]為了確保焊軌車下線路鋼軌的穩定性，在該范圍內設置六根軌距桿。第一根距焊縫3.6m，第二根位于轉向架中部(轉向架輪對間距為1.8m)，其余位于兩個金屬軌枕墊的中部。
[0071]為了防止鋼軌支墊后作業車發生橫向移動，金屬軌枕墊7必須要固定在軌枕上，除了能承受縱向力，還要能提供能抵抗作業車可能產生的橫向移動。金屬軌枕墊7放置在軌枕平面6內，通過金屬軌枕墊7底板的兩個U型開口槽，利用軌枕螺栓將金屬軌枕墊7與軌枕可靠連接，金屬軌枕墊7頂部設有凹槽，將鋼軌順向放入凹槽中，即可阻擋鋼軌的橫向移動。
[0072]動端1鋼軌的支墊可以采用普通支墊，支墊個數不宜少于三個。第一個支墊距焊口 3.6m,高度與靜端2金屬軌枕墊7相同。遠端可米用一個起道機作支墊，用于對軌時調整姿態。作業車就位后，必須在后轉向架的輪對處前、后均設置鐵靴，防止作業車在自重力的作用下回退，以及焊接頂鍛時前沖。
【權利要求】
1.一種線路鎖定焊接和熱處理一機化作業施工方法，包括采用移動式氣壓焊軌車的全自動數控氣壓焊軌機，其特征在于:步驟一:首先對施工線路進行排軌、鋸軌、除銹、端磨、拉軌、焊接、噴風冷卻、保壓熱處理、矯直、精整、探傷工序的預處理；步驟二:測量施工軌溫，施工軌溫應小于設計軌溫，若施工軌溫大于等于設計軌溫，需增加輔助降溫的技術措施；步驟三:依據軌溫差(ΛΤ)和焊接消耗量(S)，優先選擇撥彎量ΛΒ等于0的區段長度(L)范圍；撥彎量按下式計算:ΛΒ= (S+D)-AL，且 ΛΒ 術 0 (式 1)式1中:Δ Β----撥彎量(mm)S----焊接消耗量(mm)D——焊口調整量(mm)Δ L——鎖定軌溫拉伸量(mm)ΛL按下式計算:AL=ATX a XL (式 2)ΛΤ=Τ_Τ1 (式 3)式2和式3中:ΔΤ——軌溫差(°C)T一一設計鎖定軌溫(V )τι----作業實際軌溫(V )α——鋼軌溫度線長系數(0.0118mm/m.V )L---鎖定焊接施工區段長度(m)；步驟四:確定鎖定焊接施工區段長度，選擇大于1000米~3000米的單元軌進行線上鎖定焊接；步驟五:將鎖定焊接施工區段前方50m線路上的扣件鎖定，形成鎖定焊接和拉伸鎖定的兩個區段，確保鎖定焊接區段和前方的拉伸鎖定區段能獨立施工；步驟六:根據所選擇的區段長度L和軌溫差，可以獲得對應的拉伸量AL，利用焊機具備的拉力和拉伸，直接拉軌進行鎖定焊接；步驟七:施工時，應將靜端鋼軌20m范圍的扣件全部解除，并使用軌距桿鎖住鋼軌，在鋼軌下面放置專用墊軌裝置，使線路抬高產生一個與原線路1%的順坡。步驟八:焊軌車爬坡到達工位并使動端與靜端鋼軌對齊后，氣壓焊軌機落下，一次夾持，順序完成拉軌、焊接、噴風冷卻、保壓熱處理施工作業。使一次鎖定焊接區段線路的鎖定軌溫穩定保持在設計軌溫范圍之內。
2.根據權利要求1所述的一種線路鎖定焊接和熱處理一機化作業施工方法，其特征在于:施工時，撥彎區段設置在距焊口 70m-100m范圍內，向外向上斜向撥彎。
3.據權利要求1所述的一種線路鎖定焊接和熱處理一機化作業施工方法，其特征在于:由于前方50m線路上鋼軌直接鎖定，該區段未考慮溫度應力，所以在鎖定焊接區段鋼軌拉伸時應考慮該50m段的超拉量，待鋼軌焊接完成后，松開該段螺栓，等待應力釋放后重新擰緊，使該段應力水平達到設計軌溫的應力水平。
4.根據權利要求1所述的一種線路鎖定焊接和熱處理一機化作業施工方法，其特征在于:所述專用墊軌裝置由六對十二件獨立的金屬軌枕墊組成，每個金屬軌枕墊根據安放位置設計對應的高度。
5.權利要求4所述的線路鎖定焊接和熱處理一機化作業施工方法，其特征在于:所述金屬軌枕墊底板上的U型開口槽可快速插入軌枕螺栓位置，通過軌枕螺栓將金屬軌枕墊與軌枕可靠連接。
【文檔編號】E01B31/18GK103643604SQ201310698927
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月18日 優先權日:2013年12月18日
【發明者】戴虹, 周世恒, 楊明, 黃正中, 張煒, 劉國用 申請人:西南交通大學