【摘要】北京城市鐵路的施工具有交叉作業(yè)多、工期要求緊等特點(diǎn)。文章介紹在低溫條件下采用小型移動式氣壓焊進(jìn)行無縫線路鋼軌焊接的工藝流程及防護(hù)措施。
【關(guān)鍵詞】城市鐵路 無縫線路 鋼軌焊接 氣壓焊
1 工程概況
北京城市鐵路(西直門東直門) 以京包鐵路西直門車站西側(cè)為起點(diǎn),沿京包線到清河,經(jīng)東北內(nèi)環(huán)線、望京至和平里鐵路支線既有鐵路走廊延伸,終止東直門地鐵站。線路呈倒“U”字型,雙線全長40185 km ,分地下線、地面線、高架線三部分,為新建全封閉全立交式城市客運(yùn)鐵路。
我國四十多年的無縫線路發(fā)展情況證明,無縫線路因其減少或消除了軌縫,可延長鋼軌壽命20 %～30 % ,降低線路養(yǎng)護(hù)工作量30 %左右,行車阻力降低10 % ,并且有利于行車穩(wěn)定和減小對車輛的損害。因此, 北京城市鐵路理所當(dāng)然地選用了無縫線路。
2 鋼軌焊接方法簡介
鋼軌焊接是無縫線路鋪設(shè)的首要條件,也是實(shí)現(xiàn)無縫線路鋪設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)之一。所謂鋼軌焊接是指將兩根鋼軌的端部通過加熱、加壓的方法,使其原子間達(dá)到結(jié)合、連接成一個整體的過程。目前鋼軌焊接有四種形式,即接觸焊、氣壓焊、鋁熱焊和電弧焊。電弧焊因其質(zhì)量無法保證,已不再使用。
接觸焊是將待焊軌平順對直,然后把對好的待焊軌的端部固定在焊機(jī)的夾具上,利用電流通過待焊軌端部產(chǎn)生的熱量,不斷形成金屬過梁,隨著過梁產(chǎn)生爆破、閃光、飛濺使端部得以清潔、表面熔化,然后斷電、加壓,使鋼軌焊接在一起。在北京城鐵施工中,利用K900 焊機(jī),采用接觸焊將25 m 鋼軌焊接成125 m 長的長軌條。
鋁熱焊和移動式氣壓焊是將125 m 的長鋼軌條放送到現(xiàn)場后,進(jìn)行聯(lián)合接頭的焊接。鋁熱焊由于采用鑄造方式,其強(qiáng)度低且人為因素影響較大、質(zhì)量不太穩(wěn)定、斷頭率高,已經(jīng)或正在被移動式氣壓焊所取代。
3 移動式氣壓焊的施工方法
移動式氣壓焊是將鋼軌的兩潔凈端面緊密貼合, 并對貼合面用氣體火焰加熱,待貼合面及附近被加熱至塑性狀態(tài)、其金屬原子具有足夠的“活化能并穿過界面互相急劇擴(kuò)散時,對貼合面加以頂鍛,以達(dá)到原子間的金屬鍵聯(lián)接,完成重新結(jié)晶。
3.1 施工工藝與設(shè)備
氣壓焊的工藝流程為: 焊前準(zhǔn)備 →拉軌— → 鋸軌、配軌 —→焊前鋼軌端面打磨 →對軌和夾軌— →安裝加熱器 →點(diǎn)火焊接 —→加熱及預(yù)頂— →推除焊瘤 →正火 →打磨及矯正 →質(zhì)量驗(yàn)收— →清理施工現(xiàn)場。
小型移動式氣壓焊設(shè)備有壓接機(jī)、加熱器、控制箱、高壓電動泵站、水冷裝置及輔助裝置(發(fā)電機(jī)、端磨機(jī)、頂磨機(jī)、手把砂輪、管路系統(tǒng)、氧氣瓶、乙炔瓶等), 因其質(zhì)量輕、體積小、操作維修方便,因而非常適合現(xiàn)場接頭的焊接。
北京城鐵施工中的一個特點(diǎn)是施工單位互相交叉作業(yè)、區(qū)間動力多,這對焊接作業(yè)干擾很大。移動式氣壓焊的特點(diǎn)是每焊完一組焊頭后,設(shè)備及機(jī)具需要搬遷。為了不影響工作進(jìn)度,特制作4 輛手推式小平車用于小型設(shè)備的搬運(yùn)。
3.2 鋼軌焊接施工
北京城鐵的工期要求緊,根據(jù)施工安排,為保證2002 年4 、5 月份的應(yīng)力放散及鎖定作業(yè), 確保西線“9128”順利運(yùn)營通車,長軌焊接始于2001 年11 月份。由于此時正處于多雨、雪、霧、風(fēng)季節(jié)及低溫天氣,氣壓焊接難度很大。為此,我們搭設(shè)帳蓬,將氣壓焊設(shè)備置于帳篷內(nèi),排除了雨、雪、霧、風(fēng)的影響。而對低溫天氣,整個長軌條溫度常在0 ℃以下,我們采取了以下措施: ①自制了防止鋼軌溫度降低過快的保溫盒子; ②用棉被將氧氣及乙炔瓶包裹起來,保證氣體流量穩(wěn)定; ③ 適當(dāng)延長正火時間;
