1 工艺概述
本施工工艺适用于有砟轨道和无砟轨道工地铝热焊钢轨焊接施工。
2 作业内容
主要作业内容包括：钢轨检查、轨端处理、轨端对正、扣箱及封箱、坩埚装料及安装支架、预热、浇铸、拆模与推瘤、热打磨、冷打磨、探伤、质量检验、恢复线路。
3 质量标准及检验方法
3.1 工程材料检验标准
3.1.1 铝热焊剂应适应于待焊钢轨，密封包装多包装上的标识便于识别。
检验方法：查验产品质量证明文件、观察检查。
3.1.2 砂模应适用于待焊钢轨，包装上的标识便于识别。
检验方法：查验产品质量证明文件、观察检查。
3.1.3 坩埚应能够实现铝热钢水自动浇铸。
检验方法：查验产品质量证明文件、观察榆垒。
3.2 过程控制标准
3.2.1 钢轨铝热焊焊缝距离轨枕边缘不应小于100mm。
检验方法：尺量。
3.2.2 在焊缝温度未降至350℃以下时，不得解除钢轨拉伸器和对正设备。
3.2.3 冷打磨应在焊头温度降至50℃以下进行。
检验方法：轨温计量测、观察检查。
3.3 钢轨焊接接头质量验收标准
3.3.1铝热焊接头经打磨后的轨头部位应满足:
⑴不应出现裂纹；
⑵可出现1个最大尺寸为lmm的气孔；
⑶在轨头下颚与焊筋边缘交界处半径为2mm的区域内，可出现1个最大尺寸为lmm的气孔、夹渣或夹砂。
3.3.2铝热焊接头焊筋表面应满足：
⑴最多可出现3个最大尺寸不超过2mm的气孔；
⑵焊筋表面夹渣或夹砂等缺陷的尺寸应符合下表规定,这些缺陷不应侵入钢轨的横断面内。
表1 焊筋表面夹渣或夹砂等缺陷的最大尺寸
| 缺 陷 面 积(mm2) | 缺 陷 深 度(mm) |
| ≤10 | ≤3 |
| ≤15 | ≤2 |
| ≤20 | ≤1 |
检验方法：观察检查、探伤仪检查。
3.4 钢轨焊接接头外观质量验收标准
表2 焊接接头平直度允许偏差(mm／1m)
| 序号 | 部 位 | 旅客列车设计行车速度υ(km/h) | |||
| 200 | 200<υ≤250及300≤υ≤350 | ||||
| 1 | 轨 顶 面 | +0.3，-0 | +0.2，-0 | ||
| 2 | 轨头内侧工作面 | +0.3，-0 | +0.2，-0 | ||
| 3 | 轨底(焊筋) | +0.5，-0 | +0.5，-0 | ||
注：1、轨顶面中，符号“+”表示高出钢轨母材规定基准面。
2、轨头内侧工作面中，符号“+”表示凹进。
3、轨底(焊筋)中，符号“+”表示凸出。
4 施工机械及工艺装备
表3 铝热焊主要施工机具表
| 序号 | 名 称 | 型号规格 | 单 位 | 数 量 | 备 注 |
| 1 | 锯轨机 | HC335 | 台 | 4 | 两台备用 |
| 2 | 液压钢轨拉伸器 | TR75 | 台 | 1 | |
| 3 | 对正架 | 台 | 4 | 两台备用 | |
| 4 | 液压钢轨推瘤机 | Epm2 | 台 | 4 | 两台备用 |
| 5 | 钢轨焊缝打磨机 | Mr150 | 台 | 4 | 两台备用 |
| 6 | 钢轨探伤仪 | 台 | 2 | ||
| 7 | 棒砂轮机 | 台 | 4 | 两台备用 | |
| 8 | 角砂轮机 | 台 | 4 | 两台备用 | |
| 9 | 轨温计 | 台 | 8 | 两台备用 | |
| 10 | 点温计 | 台 | 2 | 900℃ | |
| 11 | 轨端打磨机 | 台 | 2 | ||
| 12 | 1m钢直尺 | 把 | 4 | ||
| 13 | 正火设备 | 套 | 2 | ||
| 14 | 预热设备 | 套 | 2 |
5 施工准备
5.1进行工地钢轨铝热焊接施工工艺设计和工序质量控制设计二编制作业指导书。
5.2组织施工调查,根据现场施工情况确定工地钢轨铝热焊接地段及焊接计划。
5.3 对施工作业人员进行岗前培训，焊接作业人员应持有国家铁路主管部门认可的技术机构颁发的《钢轨焊接工操作许可证》。
5.4 根据焊接需要配齐各种施工设备及检验检测量具，并设置经认证的检测机构。
5.5 在正式焊接前必须按客运专线铁路钢轨焊接的相关要求通过焊头型式检验，确定焊接参数，制定相应操作规程。
5.6 到焊接现场前的准备工作
在出发到现场之前，检查并落实是否已备齐铝热焊接所必需的所有工具、材料、设备、以及资料。
5.6.1动力设备
1、锯轨机；2、液压钢轨拉伸器；3、液压推瘤器；4、钢轨仿型打磨机；5、棒砂轮机及打磨架；6、角砂轮机。
5.6.2焊接设备与机器
⑴预热器及支架；⑵氧气、液化气瓶；⑶调压表、防回火塞；⑷气焊炬；⑸保温罩；⑹钢轨对正架；⑺起道器；⑻可调扳手；⑼扣件拆装器；⑽钢轨定位器；⑾捣固棒；⑿铁铲；⒀钢丝刷；⒁木楔子；⒂直撬棍；⒃大铁锤；⒄手锤；⒅热切凿；⒆侧模夹具；⒇金属侧模夹板；(21).金属底板；(22).废渣盘；(23).坩埚叉；(24).焊渣铁板。
5.6.3消耗性材料与备件
⑴为每个焊头准备一套QPCJ焊剂(两箱：一箱焊剂、一箱钳锅)；⑵多备用三套QPCJ焊剂；⑶密封膏；⑷砂模封箱泥；⑸点火引信；⑹足够的氧气及液化气；⑺足够的燃油；⑻备用切割锯片、打磨砂轮；⑼备用机械易损配件。
5.6.4安全防护用品
⑴焊工护目镜；⑵焊工手套；⑶护腿；⑷急救包；⑸防火设施；⑹防护标识牌；⑺防风板。
5.6.5测量器具
⑴焊工直尺(1 m) ；⑵锥形轨缝卡；⑶轨温计；⑷跑表；⑸塞尺；⑹点式轨温计；⑺硬度仪；⑻探伤仪；⑼钢卷尺；⑽记录表格。
5.7 在焊接现场的准备工作
材料及机具到达现场后，将所有机具及工具放置到位。对任何可能导致火灾或安全事故的隐患务必进行清除。
5.7.1检查安全及火灾隐患将可能引起火灾的干草及灌木丛以及所有易燃的物品打湿。
5.7.2铝热焊接区域内及废渣弃置坑附近要保持干燥。检查道砟是否潮湿，如果钢水一旦泄露遇水可能会引起爆炸。
5.8 轨道准备
采取适当的防护措施，避免钢轨在对接、对正、以及焊接的过程中发生移动。
5.8.1检查待焊长钢轨的水平与长平。
5.8.2检查轨缝大小(25±2mm)与位置(距轨枕边lOOmm以上)。
5.8.3测量轨温。将轨温计放在钢轨背光的一侧。
5.8.4扒开接头轨下200mm范围内的道砟。
5.8.5轨端锯轨时，不垂直度<1mm。
6 工艺及质量控制流程
工地钢轨铝热焊施工工艺及质量控制流程见图2。
7 工艺步序说明
7.1 拆扣件
钢轨端头应做外部处理：拆除焊头每侧3～4根轨枕的扣件和垫板，除去接头下方有碍作业的杂物，检查钢轨端头，并用钢丝刷清洁钢轨端头100～150mm，使其满足铝热焊要求。
7.2 轨端处理
仔细检查钢轨端头，并做好焊接前的清理工作，使其达到铝热焊接所应具备的条件:
(1)尽可能不要让轨端间隙位于轨枕之上。
(2)用钢丝刷清洁轨端100～150mm的范围。
(3)焊接区域为轨缝两侧各0.5m的范围。
(4)轨面如果锈蚀，应在1m范围内清刷。端面手砂轮除锈，避免产生氧化层。
7.3 轨端对正
正确做好轨端间隙的设定，垂直对正和水平对正，并消除钢轨端头间的不等倾斜。
7.3.1在进行单元焊轨端对正时，应在轨端间隙两侧20m范围内每隔4m用短枕木头支垫，被焊钢轨在12.5m范闱内每隔4m用短枕木头支垫，被焊钢轨在12.5m范围内至少有3个支承，以轨顶面和作用边为准对齐端头，绝对避免错牙。
7.3.2安装钢轨对正架，将各调整螺栓就位(触及钢轨即可，不得上紧调整螺栓)。
7.3.3用直尺检查轨端对正情况，按对正架操作程序，松紧相应的调整螺栓对正轨端(水平对平，纵向对直扭转对正)。
7.4 调尖峰
7.4.1将直尺置于钢轨顶面、并以轨缝居中。
7.4.2用楔形垫板在轨缝两侧的轨枕上(胶垫已去除)；将轨端上调(轨底的两侧同时打进楔形垫板，以防钢轨侧移)。亦可用对正架调尖峰。
7.4.3尖峰值约为1.6 mm，即直尺为水平状态时，直尺两端尺下间隙均为1.6mm，注意不得用直尺一端贴紧钢轨，而另一端翘起3.2mm的方法来检查尖峰值(这样检测容易忽视两边的钢轨不均匀上抬的因素)。
7.5 扣箱及封箱
7.5.1检查砂模无受潮，无裂纹，无变形，各组件不缺件，状态良好。
7.5.2将侧砂模在轨缝处进行摩擦，使其与钢轨密贴，清除浮砂。
7.5.3将底砂模置于金属板中，将密封膏挤入底砂模两侧的槽中，将底砂模与金属底板架于轨底，并以轨缝居中，拧紧金属底板的固定螺丝(同时在底板下侧轻轻敲打，以使底板与钢轨密贴)。
7.5.4将两侧的砂模装入侧模夹板中，再将侧模置于底板上，并以轨缝居中(有废渣出口的侧模位于钢轨的低侧)。
7.5.5套上侧模夹具，注意不要用力过度而夹裂侧砂模。
7.5.6将砂模上部开口盖住。
7.5.7用封箱泥封堵缝隙，外面再加一层封箱泥进行加固，严格按照操作工艺涂抹。
7.5.8放上灰渣盘在砂模灰渣流出口及夹具螺纹上抹一层封箱泥。在灰渣盘底部，垫一层干砂。
7.5.9在轨枕盒内放一块铁板，并撒一层干砂。
7.5.10准备两根堵漏棒(在末端部包以封箱泥)。
7.6 预热
7.6.1 预热前记录钢轨的温度。
7.6.2 安放预热器支架，并调整它的位置，使预热器处于砂模的中央、高低适中。
7.6.3 火焰稳定之时，按下秒表计时，6Okg／m轨预热时间为5 min。
7.6.4 不间断地注视整个加热过程，到规定的预热时间(秒表按停，确认时间，填入表中)，将焊炬从砂模中取出，此时轨头，轨腰应为颜色发红。注意不要预热过度。
7.7 焊药的准备(与预热同时进行)
7.7.1 检查钳锅不得受潮，无损伤，钳锅内无杂物。
7.7.2 检查焊药包是否有破损或受潮。揭下焊药编码标签，并将其贴在焊接报表中。
7.7.3 将自熔塞安在其位(钳锅底部中央)。
7.7.4 打开焊药包，将焊药倒入钳锅内，将焊药搅匀，并将其顶部做成锥形。
7.7.5、插入点火引信，将钳锅盖上。
7.8 浇铸
7.8.1 将钳锅放在砂模上，并使其在砂模上居中。
7.8.2 打开钳锅盖，点燃点火引信，将点火引信插入焊药中(最深为25 m m)重新盖上坩埚盖(在预热结束后，焊药必须在30s之内点燃)。
7.8.3 手持防漏棒，站在两侧准备堵漏。
7.8.4 灌筑完毕，当废渣停止流人灰渣盘(砂模中流出最后一滴多余钢水)时，按下秒表开始计时。
7.9 拆模及推瘤
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7.9.1 灌筑以后5 min开始拆模作业，拆模顺序为：
(1)撤走钳锅及灰渣盘。
(2)拆走侧模夹具，夹板和金属底板。
(3)用热切凿切除焊头的顶部，推人铁铲中、并清理轨顶面、侧面的封箱泥。
(4)将外侧钢柱敲掉。
(5)安装好推瘤机。
7.9.2 灌筑以后6.5min，开始推瘤(6.5min未到之前不要推瘤)。
7.10 热打磨
7.10.1灌筑后10 min，可以对焊缝进行热打磨，打磨时穿戴好防护用品(防护眼镜、护腿等)。
7.10.2热打磨后，焊缝顶面及内侧面必须高出轨面O.8mm以上。
7.10.3灌筑后15 min，撤掉调尖峰用的楔形垫板,以便让焊缝冷却至水平(对正架亦在15min后拆除)。
7.11 冷打磨
7.11.1灌筑后1h，焊头温度降至50℃以下，可进行冷打磨作业。此时尖峰应完全消失。
7.11.2打磨焊头使其平直度和轨头轮廓达到质量标准要求。
7.11.3不得在某一处过度打磨，避免损伤钢轨。冷打磨作业过程不得出现使钢轨发蓝的现象。
7.11.4现场打磨钢轨(含粗打磨与精打磨)采用仿形打磨机，打磨钢轨时必须严格按操作规程进行操作(操作人员必须持有上岗证)。
7.11.5打磨轨底使用棒砂轮，利用打磨架对轨底进行反向打磨，用镜面反照监督打磨的全过程并检查打磨的质量，操作人员必须经岗前培训，持证上岗。
7.12 收尾工作
(1)恢复轨道、道床的原有状态。
(2)废弃物不得乱扔，收入蛇皮袋中统一处理。
(3)做好焊接接头的标识，注意区分单元焊与锁定焊，位置不得标错。
(4)清理所有设备、机具。
(5)认真及时填写铝热焊接头焊接记录表。其中接头编号一栏的填写应注意编号的完整性(以保证接头编号的可追溯性)，即在现场接头编号的基础上增加单元轨节的流水号与股别号。
8 作业组织
表4 工地铝热焊钢轨焊接施工劳力组织表
| 工 种 | 人 数 | 备 注 |
| 铝热焊轨班 | 12 | 2组 |
| 探 伤 | 2 | 必须持有二级以上无损探伤证书 |
| 指 挥 | 1 | |
| 合 计 | 15 |
9 生产效率及材料消耗
单班12个头／天。
10 施工安全及环境保护
10.1 施工安全
10.1.1 施工人员必须严格遵守有关安全规范、规则及细则等，严格按技术交底进行施工。
10.1.2 各种特殊工种操作人员和其他施工人员必须经过岗前培训，考核合格后持证上岗，严禁无证上冈。
10.1.3 机械操作人员必须按照机械操作规程进行操作。
10.1.4 施工时要按照有关规定要求进行现场防护，配足防护人员和防护用品。
10.1.5 遇到有工程列车通过时，要停止一切操作，及时恢复线路，人员和机具要及时撤到安全区域。
现场指挥检查确认一切无误后，方可通知防护人员放行列车。
10.1.6 所有机械操作人员及配合施工人员要穿戴防护用品，保证作业安全。
10.1.7 雨天、刮风天进行铝热焊作业时，必须要有可靠的遮盖防护措施，风力过大时应停止一切作业。
10.1.8 严禁氧气瓶、丙烷瓶及油料同车运输。焊接作业时燃气具要摆放在焊接侧风上方各相距5m以上，丙烷瓶要远离火源1Om以上。
10.2 环境保护
10.2.1 施工现场宜按《环境管理体系要求及使用指南》(ISO141:2004)规定对现场进行环境管理。
10.2.2 施工期间所产生的污染物排放和处理应符合国家和地方有关环保的现行法规规定和施工图要求。
10.2.3 施工现场各种材料的存放必须规范、有序。
10.2.4 应使用符合环保要求的机械设备和施工工艺。
10.2.5 合理安排施工时间，减少噪声扰民。
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