钢轨铝热焊接(法焊)作业指导书

一、适用范围

适用于普速线路有砟轨道钢轨铝热焊作业(法焊)。

二、作业目的

恢复无缝线路结构完整、实现岔区无缝化,提高轨道平顺性。

三、作业条件

1.利用维修天窗、施工天窗时间进行。

2.在线路上铝热焊接时,气温不应低于0℃。

3.严禁在大风、雨雪等恶劣气候进行现场焊接作业。阴天作业时必须备有太阳伞,避免作业过程中降雨影响焊接质量。

四、工具、机具、材料

1.钢轨对正支架、钢轨预热枪、钢轨预热枪支架、砂模固定夹具、侧砂模的金属套板、底砂模的金属套板、灰渣盘、坩埚叉、推瘤机、锯轨机、打眼机、打磨机、角向磨光机,氧气及丙烷调压表、氧气及丙烷导管、氧气及丙烷防火塞、被许可使用的点火装置、保温毯或保温罩、密封膏、钢柱剥离器等。

2.螺栓扳手、起拨道器、内燃冲击镐。

3.楔铁、平挫刀、钢丝刷、1m直尺、焊工直尺(1m)、塞尺、一次性坩埚、坩埚盖、测温仪、高温火柴、砂模、坩埚、焊剂、30m钢尺、翻轨器、撬棍、石砟叉、铁锹、钢轨温度计、秒表、道尺、木折尺、方坐角尺、枕木墩等。

4.夜间作业需携带照明灯具。

五、作业流程

1.作业前

1.1提前确认以下事项:①待焊钢轨的型号、材质;②钢轨磨耗情况;③待焊处6.25m范围内无焊缝;④待焊处位于枕盒中间,且枕盒宽度满足铝热焊操作要求;⑤待焊轨是否带眼,距待焊处100mm范围内不能有眼;⑥待焊轨端未被焊修过;⑦待焊钢轨不存在鱼鳞伤。

1.2作业负责人组织对所需工具、设备、仪器、量具、机具进行检查,确保设备状态良好,油料充足。

1.3焊联人员到达现场后,要对待焊钢轨材质、待焊处6.25m范围内的焊缝情况、待焊处枕盒情况、轨端带眼情况、轨端焊修情况等进行逐一确认,并做好记录。

1.4到达作业地点后首先测量轨温,要求将钢轨温度计贴于钢轨背阴面。

2.作业过程及技术标准

2.1作业过程:

2.1.1复核待焊钢轨长度后在待焊接头两端的既有钢轨上准确确定锯切钢轨位置。

2.1.2松开扣件,切割待焊钢轨,预留25-28mm轨缝;同时恢复换入钢轨的扣件,待焊接头两端各留3-6根轨枕不安装扣件,将两侧75m范围内的钢轨扣件按规定锁紧(应力放散施工时,锁定长度不得减少),并在焊缝两侧各第一个锁紧扣件处钢轨上做标记,以便观察钢轨是否移动。

2.1.3用预热枪对轨端两侧1 m范围钢轨进行加热除湿,除去钢轨表面水分、强化除锈效果并消除残余应力,钢轨温度低于15℃时,必须在预热开始前将钢轨加热至37℃。

2.1.4对距轨端0.5m范围内的轨腰、轨头作用边、轨面的铁锈油污进行处理,对焊头100-150mm范围内的钢轨全断面进行除锈去污。

2.1.5安装对轨架,对正钢轨。

尖点调整,将1m直尺自由放置在轨顶,使其中点与焊缝中点相重合,对钢轨轨端高度进行调节,使直尺的两个端部与轨顶面的间隙(即尖点值)为1.6mm(木枕为3.2mm)。

水平方向对正,在轨头内侧作用边用1m直尺分别测量轨头、轨腰和轨底,两侧钢轨应与直尺密贴;当两待焊钢轨轨头宽度、高度有误差时,应以两钢轨内侧作用边和轨面为基准对直。

钢轨的扭转矫正,调整对轨架的螺钉来矫正钢轨的扭曲,使轨腰和轨底拐角处同时对直。若钢轨轨腰厚度与轨底宽度有误差时,则应对称设置。

2.1.6模具安装

检查砂模是否缺少、破损、受潮。

安装砂模前必须进行研磨,直至侧模与钢轨断面完全密贴无间隙为止。通过磨合使侧砂模底部与钢轨底部平齐。

取出侧模,使之与钢轨密合,然后嵌入模套板中。

安装砂模:将金属底板及底砂模放在钢轨底部,并使其与轨缝完全对中,确保拧紧后底板与轨底密贴。注意不要将螺栓拧的太紧,可能会破坏钢轨的对正或是挤裂底砂模。底砂模安装后,应再次检查钢轨的对正。将侧模对准底板套在钢轨上,用夹具适当夹紧侧模;再次检查侧模安装是否倾斜,并进行适当调整,夹紧侧模。在运营线路上焊接,钢轨有倾斜时,应把有出渣口侧模放在较低一侧。

用干净的纸板盖住砂模上方,防止杂物进入。

从底板到侧模,从下往上涂封箱泥,包括出渣口和夹具紧固螺丝,夹具紧固螺丝应放在轨高一侧,以防溢出的铁水损坏紧固螺栓。

在砂模的出渣口安装灰渣盘,用封箱泥密封灰渣盘与砂模之间的连接处,盘中放入干的细砂或用过的坩埚渣。

准备两根至少1m长的堵漏棒,以防万一出现泄漏时堵漏用。

2.1.7准备坩埚、装入焊剂

检查坩埚和坩埚盖,应干净、干燥、无损坏、无裂缝、熔塞完好,然后将坩埚放在干净平整的地方。

取出焊剂,检查是否有破损、受潮。

对焊剂进行均匀处理后倒入坩埚中,使顶面成堆状,并插入高温火柴,盖上坩埚盖。

把焊剂卷标贴在焊接记录表上。

2.1.8预热

安装调整钢轨预热枪支架,使预热枪喷嘴处于待焊轨缝的中间,高于轨面50mm。

完全打开氧气及丙烷钢瓶,并将调节器的压力完全释放,使低压压力表指针归零。将专用预热器上的两个阀门完全打开,利用氧气及丙烷瓶的调压阀增大压力直到获得:丙烷的压力为10PSI(0.07Mpa或0.7bar),氧气的压力为70PSI(0.49Mpa或4.9bar)。关掉专用预热器上的两个阀门,现在压力调节已完成,在连续焊轨时,假如钢瓶上的调节器没有再被调乱,则无须再重复此调节过程。

稍许打开专用预热器上的丙烷阀门,在预热器的枪头处点燃火焰并将丙烷阀门再稍许开大些,慢慢打开专用预热器上的氧气阀门。继续慢慢地交替打开预热器上的两个阀门,直到预热器上的丙烷阀门完全打开,而氧气阀门也开到了一个适当的程度,使得预热器的枪头火焰获得一个大约为12mm的蓝色焰心。

将预热器迅速放在预先定好位的预热器支架上,并将预热器在砂模中迅速居中定位。火焰从砂模两侧均匀地冒出来,略微关小预热器上的氧气阀门,听到火焰声音发生变化后,再重新打开约三分之一圈。火焰的声音变化恢复均匀,火焰的高度约为半米,此时,按下秒表开始计时并做好记录,预热轨腰的温度为950~1000℃,其颜色为亮黄色。

将分流塞置于砂模口边缘进行预热,有刻字一侧朝向火焰,并将其靠近火焰而不在火焰中,干燥不少于2分钟。

不断注视整个加热过程并检查氧气及丙烷的压力是否维持正常,到规定的预热时间,将预热器从砂模中取出。预热结束后,将预热器先关氧气阀门,再关掉丙烷阀门。

2.1.9点火及浇注

加热结束后,取下加热器,放置砂模顶部分流塞。

迅速放上坩埚,用高温火柴在30秒内点火,将点燃的高温火柴插入焊剂三分之二长度。盖好锅盖后,准备堵漏棒,等待浇铸。焊剂反应结束后自动浇铸,待出渣口熔渣不再流出时,开始计时。

2.1.10拆模、推瘤

5分钟开始拆模。

用坩埚叉搬走坩埚,并移去灰渣盘。

拆除夹具、砂模夹、底板。

清除轨面上的封箱泥。

迅速安装推瘤机进行推瘤。在浇注完成后6分30秒开始推瘤。

根据季节不同,寒冷天气推瘤后采取保温措施,如果轨温低于15℃,推瘤结束后,应立即使用保温罩对焊头进行保温至少10分钟,之后才能进行热打磨;其中U78CrV材质钢轨焊后必须采取保温措施。

使用大小钢柱剥离器将两个浇口棒进行剥离掉。

推瘤刀应调整离钢轨表面间隙大于1mm,使焊缝推瘤后留有一定余量,刀片不得与钢轨表面接触。

2.1.11拆除对轨架及其他支撑物。

浇注结束15分钟后拆除对轨架和其他支撑物。

2.1.12打磨。

推瘤后开始热打磨,先打磨钢轨顶面,再打磨钢轨侧面,最后打磨圆角,后调转打磨机,打磨钢轨的另一侧。将焊料顶部表面打磨至距轨面0.75mm,钢轨头部两侧与轨顶面过渡圆弧处打磨至与既有钢轨齐平,轨道内外两侧打磨至与既有钢轨齐平。

冷打磨:当焊缝冷却到一定温度时,进行精细打磨,用肉眼观察尖点,冷打磨后焊料与轨面有0.25-0.3mm的高点,禁止将钢轨打磨发蓝,除去焊筋痂皮。

检查焊头,平直度符合标准。将废物弃置坑填平,工具及温度计等收好,填写钢轨铝热焊接操作记录表和验收证。清洁个人用具及设备,当焊缝温度低于300℃开通线路。

2.2技术标准:

2.2.1锯轨机切割钢轨要求钢轨端部垂直度误差不大于1mm,严禁氧焰切割。

2.2.2两股钢轨焊接接头位置应相对,允许速度大于160km/h的线路,铝热焊缝距离轨枕边缘不得小于100mm,其他线路不得小于40mm。

2.2.3打磨后平直度要求。用1m直尺测量,轨顶面垂直方向最大偏差ν≤160km/h时,不大于0.4mm,不小于0.1mm。轨头侧面工作边水平方向最大偏差不大于0.3mm。。

2.2.4表面质量要求。焊接接头的轨头工作面经外形精整后的表面不平度应满足:以焊缝为中心的1m范围内,在任意200mm区段内不大于0.2mm;设计速度v>160km/h时,在任意100mm区段内不宜大于0.1mm。。轨顶面及轨头侧面工作边母材打磨深度宜小于0.5mm。焊接接头及其附近钢轨表面不应有裂纹、明显压痕、划伤、碰伤、电极灼伤、打磨灼伤等伤损。

3.作业后及质量验收

3.1焊接接头用1m直尺测量工作面,确保符合要求。

3.2对接头前后线路连接零配件进行复紧。

3.3线下现场焊后要及时进行探伤检查,没有完成探伤的焊头不得上线;不符合质量要求的焊头必须锯切重焊,不允许焊头带伤上道。线上现场焊接完成后要在24小时内进行探伤检查。

六、作业安全风险项点及防控措施

1.焊剂和坩埚的运送和搬运要做到轻拿轻放,不得挤压,防止损坏,原则上要在天气晴好时进行,确需阴雨天气运送时,要有防潮措施,防止焊剂湿水受潮。

2.焊接焊修设备不得带病运行。

3.焊剂选择时,应与钢轨材质匹配。在不同钢种间实施铝热焊接时,必须根据现场钢轨情况采用强度较低钢种的铝热焊剂。

4.焊接时,砂模不可过早启封,避免在空气中因暴露时间过长发生吸潮。受潮的砂模严禁使用,可通过以下方法判断砂型是否受潮:①通过敲击砂型听声音,声音清脆,未受潮;声音沉闷表明已受潮;②外观:砂型掉砟、发白表明已受潮。

5.安装砂模前要对砂模内部浮砂进行清理,浇注孔要对准焊缝中心,并与轨底垂直,确保焊缝两端钢轨特别是轨底预热均匀,可通过手电筒照射轨底角,肉眼观察判断砂型是否对正。

6.底模安装后,要对底板进行轻轻敲击再复紧,弓形夹具及底板不能过紧,以免对砂磨造成损坏。

7.从对轨开始到浇注结束,配合焊联人员不得碰触钢轨和对轨架,在安装完底模,安装侧模前,一定要对钢轨对正情况进行一次复核,发生变化及时进行调整,重新对正。

8.封箱应分两步完成:第一步用少量的封箱泥,第二步用较多的封箱泥。封箱泥的用量不宜过大,用量过大将影响烘干效果;封箱操作从底模开始往上进行,预热之前,要对封箱情况进行再次全面检查。

9.预热时要对分流塞作适当烘烤,以去除水分。一般预热2分钟时间,不得烘烤过度,以免掉砂。预热前,对灰渣盘进行干燥处理,防止钢水流下后,灰渣盘残留水迅速膨胀发生爆炸。

10.焊剂倒入前要确认焊剂袋无破损,将焊剂反复倾倒几次,混合均匀后在焊剂包装一角上开口,缓缓将焊剂倒入坩埚中顶部形成锥形,注意观察有否结块现象,存在结块的禁止使用。倒焊剂时,不得将焊剂残留在坩埚口上。

11.推瘤应把握宁晚勿早的原则,绝对禁止提前推瘤,防止造成焊头拉伤。推瘤前必须将沙砾清除干净,否则容易将沙砾挤进焊头造成焊联缺陷。

12.为消除焊接缺陷,给焊缝探伤创造良好条件,应将焊道两侧的痂皮剔除,轨头下颏及轨底与圆弧处残留的沙子清除干净。

13.坩埚等杂物及时填埋,防止火灾事故的发生,保持线路外观整洁。

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