【摘要】北京城市鐵路的施工具有交叉作業多、工期要求緊等特點。文章介紹在低溫條件下采用小型移動式氣壓焊進行無縫線路鋼軌焊接的工藝流程及防護措施。
【關鍵詞】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為起點,沿京包線到清河,經東北內環線、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鐵路。
我國四十多年的無縫線路發展情況證明,無縫線路因其減少或消除了軌縫,可延長鋼軌壽命20 %～30 % ,降低線路養護工作量30 %左右,行車阻力降低10 % ,并且有利于行車穩定和減小對車輛的損害。因此, 北京城市鐵路理所當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的首要條件,也是實現無縫線路鋪設的關鍵技術之一。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,使其原子間達到結合、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的夾具上,利用電流通過待焊軌端部產生的熱量,不斷形成金屬過梁,隨著過梁產生爆破、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,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場后,進行聯合接頭的焊接。鋁熱焊由于采用鑄造方式,其強度低且人為因素影響較大、質量不太穩定、斷頭率高,已經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、其金屬原子具有足夠的“活化能并穿過界面互相急劇擴散時,對貼合面加以頂鍛,以達到原子間的金屬鍵聯接,完成重新結晶。
3.1 施工工藝與設備
氣壓焊的工藝流程為: 焊前準備 →拉軌— → 鋸軌、配軌 —→焊前鋼軌端面打磨 →對軌和夾軌— →安裝加熱器 →點火焊接 —→加熱及預頂— →推除焊瘤 →正火 →打磨及矯正 →質量驗收— →清理施工現場。
小型移動式氣壓焊設備有壓接機、加熱器、控制箱、高壓電動泵站、水冷裝置及輔助裝置(發電機、端磨機、頂磨機、手把砂輪、管路系統、氧氣瓶、乙炔瓶等), 因其質量輕、體積小、操作維修方便,因而非常適合現場接頭的焊接。
北京城鐵施工中的一個特點是施工單位互相交叉作業、區間動力多,這對焊接作業干擾很大。移動式氣壓焊的特點是每焊完一組焊頭后,設備及機具需要搬遷。為了不影響工作進度,特制作4 輛手推式小平車用于小型設備的搬運。
3.2 鋼軌焊接施工
北京城鐵的工期要求緊,根據施工安排,為保證2002 年4 、5 月份的應力放散及鎖定作業, 確保西線“9128”順利運營通車,長軌焊接始于2001 年11 月份。由于此時正處于多雨、雪、霧、風季節及低溫天氣,氣壓焊接難度很大。為此,我們搭設帳蓬,將氣壓焊設備置于帳篷內,排除了雨、雪、霧、風的影響。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,保證氣體流量穩定; ③ 適當延長正火時間;
