无缝线路工地闪光焊接及应力放散施工方案研究

无缝线路工地闪光焊接及应力放散施工方案研究

马纪军

中铁十局集团城市轨道交通工程有限公司511400

摘要：闪光焊接及应力放散施工是无缝铁路线路建设的重要形态，确保其工艺应用的规范，对于铁路建设效率和质量提升具有深刻影响。本文结合成灌铁路（成都至都江堰至青城山铁路）工程建设，就闪光焊接及应力放散施工的方案布置进行系统研究，期望有利于闪光焊接及应力放散施工质量的提升，进而实现无缝铁路工程的进一步发展。

关键词：无缝线路；闪光焊接；应力放散施工；技术要点

无缝线路是当前铁路工程建设的重要发展方向。铁路线路在完成无缝线路施工后，消除了以前铁路线路中的接头，减少了车辆在运行中对接头的撞击，提高了乘客的舒适性，消除了接头噪音。也因接头的消除，为车辆运行速度的提高提供了保障。

施工过程中，闪光焊接及应力放散施工是无缝线路施工的主要方式，本文结合工程建设实际，就无缝线路工地焊接及应力放散施工的工艺要点展开分析。

一、工程概况

成灌铁路工程建设中，正站线无缝线路焊接锁定为88.5km，站线无缝线路焊接锁定2.1km。正线采用板式无砟轨道和长枕埋入式无砟道岔，一次性铺设跨区间无缝线路，最高设计行车速度为200km/h，离堆支线及都江堰联络线设计最高行车速度120km/h。

二、无缝线路工地闪光焊接

1、闪光焊接工艺的应用流程

无缝线路施工中，当钢轨的铺设达到一定长度后（一个区间或一个临时区间），停用一个区间的上行线或者下行线，进行闪光焊接施工。通常情况下，按照铺轨方向进行是焊接施工；闪光焊施工主要工序包括：施工准备→轨端打磨→焊机对位→焊接→正火→调直→打磨→探伤、检查→恢复线路的顺序进行施工。

2、闪光焊接工艺的应用要点

在成灌铁路施工中，为确保闪光焊接工艺施工质量，施工人员对各个环节进行了全面把控：

闪光焊接前期准备过程中，钢轨焊前检查和除锈是其控制的两个基本内容[1]。就焊前检查而言，其首先进行了钢轨端部弯曲情况的有效纠正，同时将无法矫正的部位切掉，确保锯切后的钢轨的端面斜度不应大于0.8mm。除锈施工中，手提式砂轮机是其基本的作业工具，施工人员确保轨端打磨除锈的范围不小于0.5m，同时距端面20mm以内的钢轨表面无锈垢，确保了钢轨表面的光洁程度，打磨面在钢轨待焊时间超过24h以上或打磨后有水、油、污垢染时，应重新打磨处理。

焊接与推凸施工中，焊前钢轨前端0，5m范围内温度应保持在10℃以上，同时确保焊接接头轨头与轨底、轨底顶面斜坡的推凸量不超过1mm，而其他位置的推凸量不超过2mm，不应将焊渣挤入母材；焊渣不应划伤母材。焊缝中心缝处理中，首先对中心线两侧各15mm的位置进行测量，并进行接头错边量的检测及计算，确认是否符合验收规范。锁定焊接具体规范中，保压推凸是其基本的作业形态，为确保焊接接头牵引力的去除，本项目接头冷却温度保持在400℃以下，同时对错边量进行以下指标的规范[2]（见表1）。

表1接头错边量最大允许值

正火是闪光焊接工艺应用的重点所在，成灌铁路闪光焊接施工中，当轨温降到300～500℃，作业人员使用专用正火设备对焊接接头进行焊后热处理（火焰摆动方式加热），将钢轨焊接接头加热到850℃—950℃（亚共析钢或过共析钢应用标准），确保钢轨组织结构的均匀，提升了焊缝的硬度，为后期轨道的安全化应用奠定了基础。

焊缝打磨包含了粗磨和精磨两个环节。本项目粗磨施工中，工程人员向对轨头、轨腰、轨底和坡角的残余焊瘤进行清理，确保了焊接接头表面粗糙度满足探伤扫查的需要。同时，整个粗磨过程沿着钢轨的纵向进行打磨。精磨施工中，仿型打磨机是轨头及工作面施工的基本支撑，并且精磨的长度保持在焊缝中心线两侧450mm以内，确保了打磨施工的规范。

当闪光焊接完成且打磨完毕后，应在超声波探伤仪的应用下，对焊接部位进行探伤测试。探伤时焊接接头的温度保持在40℃以内，同时轨道表面的温度低于35℃。施工人员对部分超过40℃的焊接接头进行了浇水冷却，同时及时的清除钢轨表面的锈蚀和焊渣，确保闪光焊接探伤数据真实有效，并在探伤记录填写中，为工程管提供了理论依据，确保了焊接接头的焊接质量。

三、无缝线路工地应力放散施工方案设计

1、应力放散施工流程

本项目建设中，拉伸法是应力放散施工的一种形式。具体而言，当实际轨温低于锁定轨温下限值，通过计算用液压拉伸机拉长钢轨以补偿实际轨温低于锁定温度时的钢轨应力，达到设计轨温条件下的理论钢轨长度。

施工时作业人员在将要放散的单元轨节下垫上滚筒，使钢轨支撑在滚筒之上，整个单元处于自由状态，此时单元轨节的一端与已放散锁定的线路焊接。根据拉伸量拉伸单元轨节，此时使用撞轨器轻击钢轨，使当单元轨节当前温度下达到“零”应力状态，施工人员对位移零点进行标记，然后安装拉伸器。通过测量的轨温计算出单元轨节拉伸量进行钢轨拉伸。并在拉轨器的应用下，实现各测点位移量，取出滚筒，锁紧扣减，达到应力放散的目的。

具体而言，应力放散、锁定焊接施工的流程如下是所示（见图2）。

图2应力放散、锁定焊接施工流程

2、应力放散施工应用

成灌铁路工程建设中，施工人员针对具体的施工区域，进行了应力放散施工的细节调整，确保了工程建设质量。

2.1区间长轨应力放散施工

区间长轨是铁路钢轨焊接施工的主要内容[3]。本项目建设中，针对区间长轨的焊接施工，项目建设人员进行了低温应力放散施工法的具体应用。前期准备阶段中，施工功能人员对材料、机具等内容进行了逐一核实，然后进行施工协议制定，确保工程技术交底的规范。滚筒布置过程中，直线段和曲线段的滚筒间距分别保持在10m和5m；同时当扣件拆除后，进行待放散长钢轨与下一长钢轨间轨缝设计，并确保其焊接端部的打磨量保持在25mm±2mm。应力放散前，施工人员位移观测的有效设计，确保每个观测点的间距保持在100米，然后进行拉伸器拉伸，确保各个点的位移状况符合工程设计标准。最后，当观测各点达到要求放散位移后停止敲击，并在拉伸器保压、滚筒去除后，实现扣件的补充，实现铁轨建设质量的有效保证。

2.2道岔间钢轨应力放散施工

本工程道岔间钢轨低温应力放散施工中，施工人员进行了以下要点的全面把控：（原则上采用在锁定轨温范围内，自然放散。高于设计轨温时不宜施工。）

本次主要是对实测轨温低于设计轨温进行研究。

其一，进行钢轨温进行测量，即时检测轨温与设计锁定轨温差，对于低于设计轨温的进行滚筒的规范布置，并确保滚筒布置的间距保持在10m。

其二，按照工程设计标准进行钢轨长度测量，并在设计轨温下进行其伸长量的把控，同时进行多余部分的锯除。

其三，每隔1-2m设置一个加热器，对钢轨进行人工加热，确保钢轨的温度达到设计温度，同时在移观测桩设置的基础上，实现加热状态下钢轨伸长量的有效计算。

其四，伸长量检查完成后，施工人员在保持钢轨温度无变化的同时，进行了滚轮拆除和扣件安装的规范施工，确保了后期施工的规范进行，为铁路轨道的高质量应用奠定基础。

结论

闪光焊接及应力放散施工质量的高低直接对跨区间无缝线路整体质量具有重大影响。实践中，工程建设人员只有充分把控闪光焊接及应力放散施工技术各个环节的质量，才能进行其工艺流程和要点的全面把控，确保闪光焊接及应力放散施工技术应用的规范，进而实现无缝铁路工程的质量化发展。

参考文献

[1]王忠刚.铁路无缝线路施工工艺技术探讨[J].纳税，2017（20）：187-187.

[2]高广彦.谈移动闪光焊在营业线上的应用[J].山西建筑，2017，43（28）：154-155.

[3]张琪，李力，宋宏图，等.无缝线路钢轨焊接技术发展现状及趋势[J].热加工工艺，2017（3）：10-12.