一種線路鎖定焊接和熱處理一機(jī)化作業(yè)施工方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種線路鎖定焊接和熱處理一機(jī)化作業(yè)施工方法，涉及鋼軌在線焊接【技術(shù)領(lǐng)域】。它能解決目前換鋪施工以及線上鎖定焊接工藝不穩(wěn)定問題。根據(jù)焊軌標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)過程，形成鎖定焊接和拉伸鎖定的兩個區(qū)段，確保焊接區(qū)段和前方的拉伸鎖定區(qū)段能獨(dú)立施工；根據(jù)所選擇的區(qū)段長度L和軌溫差，可以獲得對應(yīng)的拉伸量ΔL，直接拉軌進(jìn)行鎖定焊接；施工時(shí)，應(yīng)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(chǎn)生一個與原線路1%的順坡。焊軌車爬坡到達(dá)工位并使動端與靜端鋼軌對齊后，氣壓焊軌機(jī)落下，一次夾持，順序完成拉軌、焊接、噴風(fēng)冷卻、保壓熱處理施工作業(yè)。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(jī)化作業(yè)施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋼軌焊接【技術(shù)領(lǐng)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(shù)】
[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(jìn)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(guān)鍵技術(shù)和裝備，不得不采用鋁熱焊方法和工藝進(jìn)行鋼軌焊接。
[0003]根據(jù)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(jī)械換鋪兩種。人工換軌法由于使用人工勞動力多、勞動強(qiáng)度大、在施工過程中容易發(fā)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(jī)械換鋪是用軌道車(或機(jī)車)牽引換軌小車，將1000~3000米的單元軌節(jié)和原線路上的舊鋼軌進(jìn)行交換，使舊軌撥出，新軌撥入承軌槽。當(dāng)線路達(dá)到穩(wěn)定階段后，進(jìn)行應(yīng)力放散、鎖定作業(yè)，形成區(qū)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(jié)構(gòu)為鑄態(tài)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(qiáng)度低，質(zhì)量欠穩(wěn)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(huán)節(jié)。
[0005]特別是，當(dāng)鋁熱焊焊接工藝選擇不當(dāng)時(shí)會產(chǎn)生焊接缺陷，將會更加容易出現(xiàn)接頭焊縫的早期傷損和折斷，進(jìn)一步會危及行車安全。氣壓焊軌車是目前世界上先進(jìn)的現(xiàn)代焊軌裝備，其質(zhì)量穩(wěn)定，尤其是拉伸、焊接、熱處理一機(jī)化作業(yè)施工方便、工程量小，難度系數(shù)小、性價(jià)比高，前期工作線下焊接已經(jīng)良好解決，目前工程實(shí)際急需線上高效優(yōu)質(zhì)焊軌施工技術(shù)。`
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種線路鎖定焊接和熱處理一機(jī)化作業(yè)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(fā)明目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:一種線路鎖定焊接和熱處理一機(jī)化作業(yè)施工方法，包括采用移動式氣壓焊軌車的全自動數(shù)控氣壓焊軌機(jī):
[0008]步驟一:首先對施工線路進(jìn)行排軌、鋸軌、除銹、端磨、拉軌、焊接、噴風(fēng)冷卻、保壓熱處理、矯直、精整、探傷工序的預(yù)處理；
[0009]步驟二:測量施工軌溫，施工軌溫應(yīng)小于設(shè)計(jì)軌溫，若施工軌溫大于等于設(shè)計(jì)軌溫，需增加輔助降溫的技術(shù)措施；
[0010]步驟三:依據(jù)軌溫差(ΛΤ)和焊接消耗量(S)，優(yōu)先選擇撥彎量ΛΒ等于0的區(qū)段長度(L)范圍；撥彎量按下式計(jì)算:
[0011]ΛΒ= (S+D)-AL，且 ΛΒ 術(shù) 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(diào)整量(mm)
[0016]AL——鎖定軌溫拉伸量(mm)
[0017]Λ L按下式計(jì)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(shè)計(jì)鎖定軌溫CC )
[0023]T1作業(yè)實(shí)際軌溫(°C )
[0024]α——鋼軌溫度線長系數(shù)(0.0118mm/m.V )
[0025]L---鎖定焊接施工區(qū)段長度(m)；
[0026]步驟四:確定鎖 定焊接施工區(qū)段長度，選擇大于1000米~3000米的單元軌進(jìn)行線上鎖定焊接；
[0027]步驟五:將鎖定焊接施工區(qū)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(qū)段，確保焊接區(qū)段和前方的拉伸鎖定區(qū)段能獨(dú)立施工；
[0028]步驟六:根據(jù)所選擇的區(qū)段長度L和軌溫差，可以獲得對應(yīng)的拉伸量AL，利用焊機(jī)具備的拉力和拉伸，直接拉軌進(jìn)行鎖定焊接；
[0029]步驟七:施工時(shí)，應(yīng)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(chǎn)生一個與原線路1%的順坡。
[0030]步驟八:焊軌車爬坡到達(dá)工位并使動端與靜端鋼軌對齊后，氣壓焊軌機(jī)落下，一次夾持，順序完成拉軌、焊接、噴風(fēng)冷卻、保壓熱處理施工作業(yè)。使一次鎖定焊接區(qū)段線路的鎖定軌溫穩(wěn)定保持在設(shè)計(jì)軌溫范圍之內(nèi)。
[0031]施工時(shí)，撥彎區(qū)段宜設(shè)置在距焊口 70m_100m范圍內(nèi)，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(qū)段未考慮溫度應(yīng)力，所以在鎖定焊接區(qū)段鋼軌拉伸時(shí)應(yīng)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(yīng)力釋放后重新擰緊，使該段應(yīng)力水平達(dá)到設(shè)計(jì)軌溫的應(yīng)力水平。
[0033]所述專用墊軌裝置由六對十二件獨(dú)立的金屬軌枕墊組成，每個金屬軌枕墊根據(jù)安放位置設(shè)計(jì)對應(yīng)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(yè)時(shí)可能發(fā)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(dāng)焊軌車受到橫向力作用時(shí)，能可靠限制其發(fā)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(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)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(jī)，該機(jī)具有拉軌、焊接、保壓推凸、保壓正火熱處理一機(jī)化作業(yè)功能，對于線上焊接質(zhì)量要求適應(yīng)能力強(qiáng)；全作業(yè)過程采用計(jì)算機(jī)控制，受環(huán)境因素影響小，工藝參數(shù)適應(yīng)能力強(qiáng)，焊接接頭性能與母材相當(dāng)，質(zhì)量可靠，作業(yè)過程可追溯；關(guān)鍵工藝流程全部采用大型機(jī)械作業(yè)，大大減小了施工難度；線上焊接作業(yè)過程安全穩(wěn)定，焊頭內(nèi)部探傷和外觀平直度均符合TB/T1632《鋼軌焊接》標(biāo)準(zhǔn)要求；同時(shí)，按照焊軌作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)工序?qū)壍谰€上左、右股接頭進(jìn)行焊接和熱處理一機(jī)化作業(yè)，在“天窗時(shí)間”內(nèi)一次完成換鋪、放散施工作業(yè)。也可以實(shí)現(xiàn)無縫線路線上重傷、斷軌接頭的永久焊接修復(fù)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0038]圖1為本發(fā)明不同區(qū)段長度L下的軌溫差Λ T與撥彎量Λ Β的關(guān)系曲線
[0039]圖2為本發(fā)明不同區(qū)段長度L下拉伸量Λ L與軌溫差Λ Τ的關(guān)系曲線
[0040]圖3為本發(fā)明撥彎拉伸焊接工法示意圖
[0041]圖4為本發(fā)明鋼軌金屬軌枕墊分布示意圖
[0042]圖5為本發(fā)明軌距桿設(shè)置要求示意圖
【具體實(shí)施方式】
[0043]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步描述:
[0044]1.焊軌作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)工序:排尺鋸軌、除銹、端磨、拉軌、焊接、噴風(fēng)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(shè)計(jì)軌溫。若施工軌溫大于設(shè)計(jì)軌溫，需增加輔助降溫的技術(shù)措施。
[0046]3.采用氣壓焊軌車`對不小于1000米的單元軌進(jìn)行線上鎖定焊接。
[0047]4.確定鎖定焊接3施工區(qū)段長度:根據(jù)圖1曲線和軌溫差參數(shù)，優(yōu)先選擇撥彎量Λ Β等于0的區(qū)段長度L范圍。
[0048]5.分區(qū)段施工:將鎖定焊接施工區(qū)段前方50米線路上的扣件鎖定，形成鎖定焊接3區(qū)段和拉伸鎖定4兩個區(qū)段，確保鎖定焊接3區(qū)段和前方的拉伸鎖定4區(qū)段能獨(dú)立施工。、
[0049]6.撥彎拉伸焊接:焊后鋼軌的應(yīng)力，即施工后的鎖定軌溫應(yīng)該等于設(shè)計(jì)軌溫。采用撥彎拉伸法施工，撥彎量按下式計(jì)算:
[0050]ΛΒ= (S+D)-AL,且 ΛΒ 術(shù) 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(diào)整量(mm)
[0055]AL——鎖定軌溫拉伸量(mm)
[0056]Δ L按下式計(jì)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(shè)計(jì)鎖定軌溫CC )
[0062]T1——作業(yè)實(shí)際軌溫(°C )[0063]α——鋼軌溫度線長系數(shù)(0.0118mm/m.V )
[0064]L----鎖定焊接施工區(qū)段長度(m)
[0065]根據(jù)所選擇鎖定焊接施工區(qū)段長度L和軌溫差ΛΤ，可以獲得對應(yīng)的拉伸量AL，就能利用焊機(jī)具備的拉力和拉伸，直接拉軌進(jìn)行鎖定焊接。
[0066]施工時(shí)，撥彎區(qū)段宜設(shè)置在距焊口 70m_100m范圍內(nèi)，向外向上斜向撥彎，焊接頂鍛時(shí)讓鋼軌自動入槽。
[0067]由于50m直接鎖定區(qū)段未考慮溫度應(yīng)力，所以在對前端鋼軌拉伸時(shí)應(yīng)考慮預(yù)留量，待兩端鋼軌鎖定后，釋放前端100m范圍內(nèi)的螺栓應(yīng)力，重新擰緊，使該段應(yīng)力水平達(dá)到設(shè)計(jì)軌溫的應(yīng)力水平。[0068]7.墊軌法焊接施工:
[0069]GPW-1200焊軌機(jī)焊接時(shí)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(chǎn)生一個1%的坡度。作業(yè)時(shí)焊軌車爬升到指定位置進(jìn)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(wěn)定性，在該范圍內(nèi)設(shè)置六根軌距桿。第一根距焊縫3.6m，第二根位于轉(zhuǎn)向架中部(轉(zhuǎn)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(yè)車發(fā)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(yè)車可能產(chǎn)生的橫向移動。金屬軌枕墊7放置在軌枕平面6內(nèi)，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(shè)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(shù)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(yuǎn)端可米用一個起道機(jī)作支墊，用于對軌時(shí)調(diào)整姿態(tài)。作業(yè)車就位后，必須在后轉(zhuǎn)向架的輪對處前、后均設(shè)置鐵靴，防止作業(yè)車在自重力的作用下回退，以及焊接頂鍛時(shí)前沖。
【權(quán)利要求】
1.一種線路鎖定焊接和熱處理一機(jī)化作業(yè)施工方法，包括采用移動式氣壓焊軌車的全自動數(shù)控氣壓焊軌機(jī)，其特征在于:步驟一:首先對施工線路進(jìn)行排軌、鋸軌、除銹、端磨、拉軌、焊接、噴風(fēng)冷卻、保壓熱處理、矯直、精整、探傷工序的預(yù)處理；步驟二:測量施工軌溫，施工軌溫應(yīng)小于設(shè)計(jì)軌溫，若施工軌溫大于等于設(shè)計(jì)軌溫，需增加輔助降溫的技術(shù)措施；步驟三:依據(jù)軌溫差(ΛΤ)和焊接消耗量(S)，優(yōu)先選擇撥彎量ΛΒ等于0的區(qū)段長度(L)范圍；撥彎量按下式計(jì)算:ΛΒ= (S+D)-AL，且 ΛΒ 術(shù) 0 (式 1)式1中:Δ Β----撥彎量(mm)S----焊接消耗量(mm)D——焊口調(diào)整量(mm)Δ L——鎖定軌溫拉伸量(mm)ΛL按下式計(jì)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(shè)計(jì)鎖定軌溫(V )τι----作業(yè)實(shí)際軌溫(V )α——鋼軌溫度線長系數(shù)(0.0118mm/m.V )L---鎖定焊接施工區(qū)段長度(m)；步驟四:確定鎖定焊接施工區(qū)段長度，選擇大于1000米~3000米的單元軌進(jìn)行線上鎖定焊接；步驟五:將鎖定焊接施工區(qū)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(qū)段，確保鎖定焊接區(qū)段和前方的拉伸鎖定區(qū)段能獨(dú)立施工；步驟六:根據(jù)所選擇的區(qū)段長度L和軌溫差，可以獲得對應(yīng)的拉伸量AL，利用焊機(jī)具備的拉力和拉伸，直接拉軌進(jìn)行鎖定焊接；步驟七:施工時(shí)，應(yīng)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(chǎn)生一個與原線路1%的順坡。步驟八:焊軌車爬坡到達(dá)工位并使動端與靜端鋼軌對齊后，氣壓焊軌機(jī)落下，一次夾持，順序完成拉軌、焊接、噴風(fēng)冷卻、保壓熱處理施工作業(yè)。使一次鎖定焊接區(qū)段線路的鎖定軌溫穩(wěn)定保持在設(shè)計(jì)軌溫范圍之內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種線路鎖定焊接和熱處理一機(jī)化作業(yè)施工方法，其特征在于:施工時(shí)，撥彎區(qū)段設(shè)置在距焊口 70m-100m范圍內(nèi)，向外向上斜向撥彎。
3.據(jù)權(quán)利要求1所述的一種線路鎖定焊接和熱處理一機(jī)化作業(yè)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(qū)段未考慮溫度應(yīng)力，所以在鎖定焊接區(qū)段鋼軌拉伸時(shí)應(yīng)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(yīng)力釋放后重新擰緊，使該段應(yīng)力水平達(dá)到設(shè)計(jì)軌溫的應(yīng)力水平。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種線路鎖定焊接和熱處理一機(jī)化作業(yè)施工方法，其特征在于:所述專用墊軌裝置由六對十二件獨(dú)立的金屬軌枕墊組成，每個金屬軌枕墊根據(jù)安放位置設(shè)計(jì)對應(yīng)的高度。
5.權(quán)利要求4所述的線路鎖定焊接和熱處理一機(jī)化作業(yè)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(yōu)先權(quán)日:2013年12月18日
【發(fā)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(xué)