無(wú)縫線路一次性焊接、鋪設(shè)施工技術(shù)探討1前言 軌道交通工程中無(wú)縫線路鋪設(shè)施工，采用“一次性焊接、鋪設(shè)”新工藝，是對(duì)傳統(tǒng)“二鋪一拆”工藝的改革。新工藝的施工程序，可以歸納為:1,鋪設(shè)25m標(biāo)準(zhǔn)無(wú)孔新軌，澆筑整體道床;2、用移動(dòng)式接觸焊機(jī)，現(xiàn)場(chǎng)本線焊接長(zhǎng)鋼軌;3、完成無(wú)縫線路的鋪設(shè)，鎖定。 無(wú)縫線路一次性焊接、鋪設(shè)施工，除必須具有一套移動(dòng)式接觸焊機(jī)外，尚需有一整套能夠滿(mǎn)足現(xiàn)有規(guī)范要求的施工工藝和工裝。現(xiàn)在執(zhí)行的TB 1632-91《鋼軌焊接接頭技術(shù)條件》,TB2098-89《無(wú)縫線路鋪設(shè)養(yǎng)護(hù)維修方法》等技術(shù)規(guī)范，基本上是在固定式焊接基礎(chǔ)上建立和完善的。現(xiàn)在改用移動(dòng)式接觸焊機(jī)，在現(xiàn)場(chǎng)本線上直接焊接并完成鋪設(shè)，其焊接、鋪設(shè)工藝、工藝標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求及工裝設(shè)備，均有變化。為使新的施工技術(shù)更趨完善，從而保證無(wú)縫線路的焊接和鋪設(shè)質(zhì)量，達(dá)到上述規(guī)范要求，特提出本文，以供討論。2施工特點(diǎn)分析 移動(dòng)式現(xiàn)場(chǎng)接觸焊接(特別是本線焊接)相對(duì)于固定式焊接，有以下對(duì)焊接和鋪設(shè)質(zhì)量有關(guān)的不同之點(diǎn):2.1焊接軌的基準(zhǔn)線 固定式焊接，建有一條輥道流水線。輥道線是一條直線，輥道面處于一個(gè)平面上，焊接軌以輥道中心線和輥道平面為基準(zhǔn)線; 移動(dòng)式接觸焊接是在現(xiàn)場(chǎng)線路上進(jìn)行，沒(méi)有統(tǒng)一的基準(zhǔn)線: (1)由十軌底坡和曲線超高的存在，鋼軌Y軸與鉛重線存在一偏轉(zhuǎn)角a(見(jiàn)圖1)，不同的超高。角也不相同，待焊軌在焊接前必需調(diào)整到同一偏轉(zhuǎn)角，否則焊接軌會(huì)產(chǎn)生扭曲。
(2)以往鋪設(shè)在曲線上的長(zhǎng)鋼軌是在輥道上直線焊接，然后在曲線上鋪設(shè)。現(xiàn)場(chǎng)曲線線路上直接焊接，就很難使焊接頭處在圓順的位置上，理論上待焊軌在焊接前必須調(diào)整到焊接點(diǎn)切線方向的直線上(見(jiàn)圖2)，否則焊接頭將形成折角。 (3)由于是本線焊接，焊接車(chē)必須停放在已焊長(zhǎng)軌上;又由于焊機(jī)頭作業(yè)時(shí)軌底以下必須有一定空間a(見(jiàn)圖3),焊后打磨也須有相當(dāng)空間，因此焊縫處軌頭必須墊高。這就使焊接車(chē)第輪對(duì)接觸點(diǎn)至焊縫處L距離內(nèi)的軌道形成斜面，為此待焊軌也必須調(diào)整成同一斜面，否則焊接頭是不平順的。 上述三點(diǎn)，每次焊接，其調(diào)整量均不相同，盡量可以規(guī)定一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)但如果沒(méi)有賴(lài)以控制的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)整難以達(dá)到固定輥道線上焊接的質(zhì)量要求，而有終缺陷(如扭曲內(nèi)應(yīng)力的存在)，外表難以發(fā)現(xiàn)。2.2焊接的工藝流程 軌道交通工程設(shè)計(jì)中對(duì)鋼軌焊接“技術(shù)條件”規(guī)定如下:工藝流程 這套工藝流程與固定式焊接基本相同，但用于現(xiàn)場(chǎng)焊接，特別是本線焊接則有如下問(wèn)題: W原調(diào)直工藝(特別是后調(diào)直)x軸和Y軸兩個(gè)方向的調(diào)直是在同一個(gè)平臺(tái)上進(jìn)行的。現(xiàn)場(chǎng)焊接由于軌下空間很小，Y軸剖面的調(diào)直將難于實(shí)現(xiàn)，這對(duì)軌面平順很不利。 (2)固定式焊接，工藝流程分布在流水線上，工位固定，工作物流動(dòng)，工藝作業(yè)是平行進(jìn)行的;現(xiàn)場(chǎng)焊接，工作物固定，工藝作業(yè)只能在一個(gè)點(diǎn)上按流程順序進(jìn)行;完成一個(gè)焊頭的效率取決于作業(yè)程序的編排，并大大低于流水線焊接，為提高作業(yè)效率、加快進(jìn)度，曾經(jīng)有人將作業(yè)程序編排成兩大塊，即焊接和焊前處理及焊后處理。在勞動(dòng)組織上也分成兩個(gè)組，一個(gè)負(fù)責(zé)焊接和焊前處理，另一個(gè)負(fù)責(zé)焊后處理。 焊接和焊前處理的通常作業(yè)方法是在每對(duì)軌焊接后，即予臨時(shí)固定，讓焊接車(chē)通過(guò)進(jìn)行下一對(duì)軌的焊接，這就是說(shuō)焊頭在未按設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行任何焊后處理就經(jīng)受軸重大于10t的車(chē)輪輾壓，并在下一對(duì)軌的焊接過(guò)程中，始終承受著來(lái)自焊接車(chē)(包括牽引軌道車(chē))的垂直載荷和振動(dòng)載荷。特別是當(dāng)車(chē)輪通過(guò)時(shí)，焊縫溫度尚處在800℃以上，對(duì)于U75V軌即處于相變線以上，此時(shí)相變尚未完成，結(jié)構(gòu)組織成軟塑狀態(tài)，強(qiáng)度和硬度極低，在外荷的作用下焊頭極易變形損傷; 焊后處理的所有作業(yè)都是在單個(gè)焊縫上進(jìn)行，由于焊后長(zhǎng)軌已經(jīng)在軌道上固定，而每個(gè)焊縫在作業(yè)過(guò)程中，鋼軌溫度發(fā)生的變化(特別是“正火”)就不能像整條長(zhǎng)軌在輥道線上自由調(diào)整，作業(yè)后長(zhǎng)軌條內(nèi)就會(huì)存在不均勻的局部溫度應(yīng)力。2.3鋪設(shè)的工藝流程 軌道交通工程設(shè)計(jì)，對(duì)于鋪設(shè)只提出鎖定軌溫和應(yīng)力放散的技術(shù)要求。長(zhǎng)軌焊接在連續(xù)作業(yè)的過(guò)程中，每根25m軌的鎖定軌溫是不可能相同，這在地面和高架段尤甚，需要進(jìn)行應(yīng)力調(diào)整，低溫鋪設(shè)的鋼軌用拉伸器調(diào)整，則必須有固定段，這對(duì)于用無(wú)孔軌鋪設(shè)的短軌線路是非常困難的，需調(diào)整的長(zhǎng)軌長(zhǎng)度越長(zhǎng)其調(diào)整的可能性越小。2.4工裝、設(shè)備 (1)焊接作業(yè)車(chē)。目前國(guó)內(nèi)已試制完成并投人使用，它由四部分組成，即發(fā)電機(jī)組、焊機(jī)、懸掛焊機(jī)頭的吊機(jī)及存放上述設(shè)備的軌道車(chē)平板，俗稱(chēng)“焊接車(chē)”。發(fā)電機(jī)組安裝在一個(gè)集裝箱內(nèi)，焊機(jī)和吊機(jī)安裝在另一個(gè)集裝箱內(nèi)，兩個(gè)集裝箱安裝在一輛平板車(chē)上，全長(zhǎng)(不含車(chē)鉤)12700mm，總寬(作業(yè)狀態(tài))2538mm，總高(軌面以上)3470mmo懸掛焊機(jī)頭的吊機(jī)起重臂最大的工作半徑為3335mm,裝在平板車(chē)土后，平板車(chē)第一輪對(duì)中心距焊機(jī)頭中心(即為焊縫中心)的最大距離為3735rnmo(見(jiàn)圖4)該套設(shè)備在本線焊接左、右股鋼軌時(shí)(圖5所示)吊架需擺動(dòng)一個(gè)角度，當(dāng)?shù)跫芴幱谧畲蠊ぷ靼霃綍r(shí)，吊架的外側(cè)已接近1600mm限界，而軌道交通工程的限界，目前有兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，即地鐵1600min，輕軌1400mm，因此這種設(shè)備在“輕軌”工程中將受到限制。 (2)輥道支架。固定接觸焊的輥道線提供每個(gè)工位的作業(yè)平臺(tái)，其上下左右均留有足夠的作業(yè)空間，在普通的鐵路線路現(xiàn)場(chǎng)焊接(小型氣壓焊等)由于是普通道床，焊后處理也可有一定的作業(yè)空間，而軌道交通大部分為整體道床，在此線路上進(jìn)行焊前或焊后處理，則必須有一整套能使處理后的焊頭符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求的輥道支架，而目前尚無(wú)可借鑒的設(shè)備。 輥道支架可以分成兩類(lèi):一類(lèi)是可調(diào)節(jié)的支架。它不僅可以按需要調(diào)節(jié)高度，且可調(diào)整兩側(cè)支架使致形成橫向斜面。這一類(lèi)支架用于焊接;另一類(lèi)為固定支架，用于焊后處理，支架高度取決于各作業(yè)空間的需要。 (3)調(diào)直設(shè)備:焊后調(diào)直，目前尚無(wú)可直接利用的設(shè)備。曾經(jīng)有人使用“直軌器”，但很難達(dá)到規(guī)范規(guī)定的技術(shù)要求，且其效率極為低下，達(dá)不到焊接生產(chǎn)的耍求。因此需要另行設(shè)計(jì)一套調(diào)直機(jī)械，它必須滿(mǎn)足下列條件: 必須能進(jìn)行X軸和Y軸兩個(gè)方向的調(diào)直; 令軌下部分結(jié)構(gòu)盡量縮小，以降低對(duì)軌下空間的要求; 調(diào)直必須能滿(mǎn)足TB1632-91規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)要求; 盡量小的結(jié)構(gòu)重量、可移動(dòng)、便于安裝。2.5工藝標(biāo)準(zhǔn) “技術(shù)條件”要求嚴(yán)格執(zhí)行《TB1632-91》和《TB2098-89》技術(shù)規(guī)范，但由于現(xiàn)場(chǎng)焊接的特殊性尚應(yīng)有一些補(bǔ)充規(guī)定: (1)關(guān)于冷卻速度的控制。“技術(shù)條件”所列工藝流程中的“風(fēng)冷儀“強(qiáng)冷”沒(méi)有提出冷卻速度的概念，“強(qiáng)冷”也未規(guī)定使用的冷卻介質(zhì)，這是不完善的。冷卻速度關(guān)系到焊接質(zhì)量，現(xiàn)場(chǎng)焊接與室內(nèi)焊接條件很不相同，在λ8/5范圍內(nèi)，冷卻速度大于40C/s是不允許的，在這個(gè)范圍內(nèi)“強(qiáng)冷”如果采用“澆水’則將導(dǎo)致焊縫的冷脆性?xún)A向，這一點(diǎn)在地面和高架上焊接尤須引起重視。我們?cè)谏虾Ｊ械罔F一號(hào)線北延伸段現(xiàn)場(chǎng)焊接基地焊接的標(biāo)準(zhǔn)中就規(guī)定了冷卻速度控制在20C/S以?xún)?nèi)，以保證焊接質(zhì)量。 (2)關(guān)于焊縫位置。《TB2098-89》規(guī)范對(duì)工地焊接聯(lián)合接頭的位置規(guī)定如下:“兩股鋼軌的焊接頭位置盡量相對(duì);軌底及軌底角如打磨平整，與軌枕的相對(duì)距離不受限制;若留有焊瘤，則距離軌枕邊緣不得小于40mm。而對(duì)非聯(lián)合接頭的位置，則沒(méi)有規(guī)定。上述規(guī)范還規(guī)定“聯(lián)合接頭不論采用何種焊接方法，均需符合TB1632規(guī)定的質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)”。而《TB1632-91》對(duì)焊頭外觀檢查項(xiàng)目中軌底部分的要求為: 接觸焊、氣壓焊(固定)+1.0;0氣壓焊(移動(dòng))、鋁熱焊沒(méi)有要求上述焊接頭位置的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，其核心是焊縫的打磨平整，留有焊瘤的焊縫，若位于軌枕承軌臺(tái)面上，鋼軌、軌枕都會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中，對(duì)鋼軌、軌枕、軌下墊板造成損傷。所以長(zhǎng)期以來(lái)，上海鐵路局對(duì)于焊縫位置，即使是工廠接觸焊也采用了“距離軌枕邊緣不得小于40mm”的規(guī)定。只是在近年來(lái);采用了國(guó)外引進(jìn)的“精磨”機(jī)床后，使焊頭打磨精度有極人提高，才不再執(zhí)行上述規(guī)定。 移動(dòng)式工地焊接，特別是本線焊接，焊頭在焊后處理作業(yè)時(shí)由于受軌下空間的限制，軌底打磨很難達(dá)到《TB l f 32-91》規(guī)范中規(guī)定的接觸焊，氣壓焊(固定)標(biāo)準(zhǔn)。因此，對(duì)焊頭打磨和焊縫位置的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該有合理的、新的規(guī)定。 應(yīng)該提出的是如果執(zhí)行焊縫不得上承軌臺(tái)的規(guī)定，由于每次焊接時(shí)有12-15mm的頂鍛量，若干次焊接后，25m長(zhǎng)的軌端自然會(huì)落在承軌臺(tái)面上，因此必須切斷，也就是說(shuō)鋼軌有一定的損耗。3施工工藝設(shè)計(jì) 施工工藝流程，可以分成三大塊，即: 具體內(nèi)容見(jiàn)圖6《總施工工藝流程》，除“軌排組裝和道床澆筑”外，其余施工分成A,B,C.D四段進(jìn)行(見(jiàn)圖7)。 說(shuō)明: ·現(xiàn)場(chǎng)焊接暫按200m分段，共有14個(gè)焊頭。 ·焊后處理暫按200m分段。 ·C段暫按600m分段，其中有兩次共2對(duì)線上連接焊頭。 ·D段暫按600m分段，應(yīng)力放散前先進(jìn)行線上連焊。 它的特點(diǎn)是: (1)現(xiàn)場(chǎng)焊接與焊后處理可平行作業(yè)，延長(zhǎng)機(jī)械作業(yè)時(shí)間，提高作業(yè)效率。 (2)焊后處理是在長(zhǎng)軌條完全自由狀態(tài)下進(jìn)行，作業(yè)后按施工軌溫臨時(shí)鎖定，不存在應(yīng)力不均勻現(xiàn)象(特別是正火處理后)。 (3)交叉放散，按設(shè)計(jì)軌溫鎖定，可以使全線鋪設(shè)軌溫基本一致。同時(shí)，由于設(shè)置了C段，可以作D段拉伸時(shí)的固定段。這一點(diǎn)在地面線和高架線尤為重要。 長(zhǎng)軌現(xiàn)場(chǎng)焊接的工藝流程見(jiàn)圖8,按“作業(yè)范圍分段”，“現(xiàn)場(chǎng)焊接”在A段進(jìn)行，“焊后處理”在B段進(jìn)行，具體的作業(yè)程序見(jiàn)圖9和圖10。 無(wú)縫線路鋪設(shè)工藝流程，按“作業(yè)范圍分段”，安排在C段和D段進(jìn)行。C段主要進(jìn)行“分段線上連焊”，即將每200mm一段焊成為600mm一段。D段主要進(jìn)行應(yīng)力放散，按設(shè)計(jì)軌溫要求最后。 鎖定。而D段進(jìn)行應(yīng)力放散時(shí)，C段作為固定段使用。從C段開(kāi)始，即應(yīng)對(duì)扣件進(jìn)行回檢整理。 無(wú)縫線路鋪設(shè)的具體作業(yè)程序見(jiàn)圖11。4技術(shù)要求 無(wú)縫線路焊接和鋪設(shè)施工執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為:TB1632-91《鋼軌焊接接頭技術(shù)條件》;TB2098-89《無(wú)縫線路鋪設(shè)養(yǎng)護(hù)維修方法》。并對(duì)各施工工藝補(bǔ)充如下技術(shù)要求:4.1焊接工藝 (1)采用U75V鋼軌的焊接技術(shù)參數(shù)，新設(shè)備在正式開(kāi)焊前，應(yīng)通過(guò)型式試驗(yàn)，以驗(yàn)證焊接技術(shù)參數(shù)。開(kāi)焊后按 《TB1632-91》規(guī)定進(jìn)行周期性試驗(yàn)，以驗(yàn)證焊接參數(shù)的穩(wěn)定。 (2)新軌檢查驗(yàn)收和調(diào)直在軌排組裝前進(jìn)行，軌排組裝、運(yùn)輸和就位安裝，要避免損傷和再次變形。 (3)焊接前利用輥道支架調(diào)整待焊軌的X,Y,Z軸方向與已焊軌趨于一致;曲線焊接，待焊軌必須調(diào)整到焊接點(diǎn)處的切線方向，保證焊接鋼軌不產(chǎn)生上拱、下坍、扭曲和折角。 (4)焊接后應(yīng)先予風(fēng)冷粗磨，爾后允許焊接車(chē)通過(guò)。焊接車(chē)通過(guò)時(shí)，焊頭的溫度不得高于4000C 。 (5)焊后冷卻速度和正火后} 815時(shí)間內(nèi)的冷卻速度要控制在20C/s左右。應(yīng)遠(yuǎn)離U75V軌出現(xiàn)馬氏體的臨早令卻速度。 (6)正火熱處理采用還原性火焰加熱，正火起始溫度不得高于4000C(軌頂面測(cè)量)，終了溫度880-9000C。 (7)后調(diào)直時(shí)，焊頭的溫度不得低于5000C 。 (8)焊頭溫度在200℃及以上時(shí)，不得用澆水強(qiáng)制冷卻，超聲波探傷時(shí)，焊頭溫度不得大于50℃。 (9)正火熱處理，后調(diào)直及焊后細(xì)磨時(shí)，應(yīng)用輥道支架將鋼軌架起，正火熱處理的焊頭前后應(yīng)用輥道支架調(diào)平。 (10)焊接除瘤后，軌底底面焊瘤余量，可按移動(dòng)氣壓焊的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，為此焊頭應(yīng)距軌枕邊緣不小于40mm。4.2鋪設(shè)工藝 (1)采用“分段焊接、分段鋪設(shè)、線上連焊、交叉放散”的方法，即: ①焊接車(chē)在本線先焊成200m小分段; ②每200m分段進(jìn)行焊后處理; ③線上連焊成600m大段，并按施工軌溫鎖定; ④線上連焊成超長(zhǎng)無(wú)縫線路后，對(duì)新焊接的600m進(jìn)行應(yīng)力調(diào)整，最后按設(shè)計(jì)軌溫鎖定。 (2)鎖定軌溫 按設(shè)計(jì)中和軌溫鎖定。鎖定軌溫差，左右兩股不得超過(guò)5℃，且曲線外股不得高于內(nèi)股，同一股相鄰單元軌節(jié)(以600m計(jì))不得大于30C。 (3)鋪設(shè)軌溫低于設(shè)計(jì)鎖定軌溫時(shí)，應(yīng)用拉伸器調(diào)整鋼軌應(yīng)力，調(diào)整時(shí)應(yīng)在軌條下墊人滾筒，以減少軌下阻力，同時(shí)鋪以撞軌器撞擊。鋪設(shè)軌溫高于設(shè)計(jì)鎖定軌溫時(shí)則予以臨時(shí)鎖定，待軌溫符合設(shè)計(jì)要求時(shí)，再重新調(diào)整并予鎖定。5結(jié)束語(yǔ) (1)本文提出的問(wèn)題，僅有定性分析，沒(méi)有定量分析，故尚難確定對(duì)質(zhì)量影響的程度，有些數(shù)據(jù)(如允許受載的焊縫溫度等)僅為估計(jì); (2)本文涉及一些技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，均影響施工工藝和工裝設(shè)備的設(shè)計(jì)(如調(diào)直的技術(shù)要求、焊縫鋪設(shè)位置的規(guī)定及打磨的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等); (3)本文提到的工裝設(shè)備，特別是焊接輔助工裝和焊后處理工裝設(shè)備僅是一種設(shè)想，只提出了使用要求，并無(wú)具體可供選擇的成形成品。
(2)以往鋪設(shè)在曲線上的長(zhǎng)鋼軌是在輥道上直線焊接，然后在曲線上鋪設(shè)。現(xiàn)場(chǎng)曲線線路上直接焊接，就很難使焊接頭處在圓順的位置上，理論上待焊軌在焊接前必須調(diào)整到焊接點(diǎn)切線方向的直線上(見(jiàn)圖2)，否則焊接頭將形成折角。 (3)由于是本線焊接，焊接車(chē)必須停放在已焊長(zhǎng)軌上;又由于焊機(jī)頭作業(yè)時(shí)軌底以下必須有一定空間a(見(jiàn)圖3),焊后打磨也須有相當(dāng)空間，因此焊縫處軌頭必須墊高。這就使焊接車(chē)第輪對(duì)接觸點(diǎn)至焊縫處L距離內(nèi)的軌道形成斜面，為此待焊軌也必須調(diào)整成同一斜面，否則焊接頭是不平順的。 上述三點(diǎn)，每次焊接，其調(diào)整量均不相同，盡量可以規(guī)定一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)但如果沒(méi)有賴(lài)以控制的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)整難以達(dá)到固定輥道線上焊接的質(zhì)量要求，而有終缺陷(如扭曲內(nèi)應(yīng)力的存在)，外表難以發(fā)現(xiàn)。2.2焊接的工藝流程 軌道交通工程設(shè)計(jì)中對(duì)鋼軌焊接“技術(shù)條件”規(guī)定如下:工藝流程 這套工藝流程與固定式焊接基本相同，但用于現(xiàn)場(chǎng)焊接，特別是本線焊接則有如下問(wèn)題: W原調(diào)直工藝(特別是后調(diào)直)x軸和Y軸兩個(gè)方向的調(diào)直是在同一個(gè)平臺(tái)上進(jìn)行的。現(xiàn)場(chǎng)焊接由于軌下空間很小，Y軸剖面的調(diào)直將難于實(shí)現(xiàn)，這對(duì)軌面平順很不利。 (2)固定式焊接，工藝流程分布在流水線上，工位固定，工作物流動(dòng)，工藝作業(yè)是平行進(jìn)行的;現(xiàn)場(chǎng)焊接，工作物固定，工藝作業(yè)只能在一個(gè)點(diǎn)上按流程順序進(jìn)行;完成一個(gè)焊頭的效率取決于作業(yè)程序的編排，并大大低于流水線焊接，為提高作業(yè)效率、加快進(jìn)度，曾經(jīng)有人將作業(yè)程序編排成兩大塊，即焊接和焊前處理及焊后處理。在勞動(dòng)組織上也分成兩個(gè)組，一個(gè)負(fù)責(zé)焊接和焊前處理，另一個(gè)負(fù)責(zé)焊后處理。 焊接和焊前處理的通常作業(yè)方法是在每對(duì)軌焊接后，即予臨時(shí)固定，讓焊接車(chē)通過(guò)進(jìn)行下一對(duì)軌的焊接，這就是說(shuō)焊頭在未按設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行任何焊后處理就經(jīng)受軸重大于10t的車(chē)輪輾壓，并在下一對(duì)軌的焊接過(guò)程中，始終承受著來(lái)自焊接車(chē)(包括牽引軌道車(chē))的垂直載荷和振動(dòng)載荷。特別是當(dāng)車(chē)輪通過(guò)時(shí)，焊縫溫度尚處在800℃以上，對(duì)于U75V軌即處于相變線以上，此時(shí)相變尚未完成，結(jié)構(gòu)組織成軟塑狀態(tài)，強(qiáng)度和硬度極低，在外荷的作用下焊頭極易變形損傷; 焊后處理的所有作業(yè)都是在單個(gè)焊縫上進(jìn)行，由于焊后長(zhǎng)軌已經(jīng)在軌道上固定，而每個(gè)焊縫在作業(yè)過(guò)程中，鋼軌溫度發(fā)生的變化(特別是“正火”)就不能像整條長(zhǎng)軌在輥道線上自由調(diào)整，作業(yè)后長(zhǎng)軌條內(nèi)就會(huì)存在不均勻的局部溫度應(yīng)力。2.3鋪設(shè)的工藝流程 軌道交通工程設(shè)計(jì)，對(duì)于鋪設(shè)只提出鎖定軌溫和應(yīng)力放散的技術(shù)要求。長(zhǎng)軌焊接在連續(xù)作業(yè)的過(guò)程中，每根25m軌的鎖定軌溫是不可能相同，這在地面和高架段尤甚，需要進(jìn)行應(yīng)力調(diào)整，低溫鋪設(shè)的鋼軌用拉伸器調(diào)整，則必須有固定段，這對(duì)于用無(wú)孔軌鋪設(shè)的短軌線路是非常困難的，需調(diào)整的長(zhǎng)軌長(zhǎng)度越長(zhǎng)其調(diào)整的可能性越小。2.4工裝、設(shè)備 (1)焊接作業(yè)車(chē)。目前國(guó)內(nèi)已試制完成并投人使用，它由四部分組成，即發(fā)電機(jī)組、焊機(jī)、懸掛焊機(jī)頭的吊機(jī)及存放上述設(shè)備的軌道車(chē)平板，俗稱(chēng)“焊接車(chē)”。發(fā)電機(jī)組安裝在一個(gè)集裝箱內(nèi)，焊機(jī)和吊機(jī)安裝在另一個(gè)集裝箱內(nèi)，兩個(gè)集裝箱安裝在一輛平板車(chē)上，全長(zhǎng)(不含車(chē)鉤)12700mm，總寬(作業(yè)狀態(tài))2538mm，總高(軌面以上)3470mmo懸掛焊機(jī)頭的吊機(jī)起重臂最大的工作半徑為3335mm,裝在平板車(chē)土后，平板車(chē)第一輪對(duì)中心距焊機(jī)頭中心(即為焊縫中心)的最大距離為3735rnmo(見(jiàn)圖4)該套設(shè)備在本線焊接左、右股鋼軌時(shí)(圖5所示)吊架需擺動(dòng)一個(gè)角度，當(dāng)?shù)跫芴幱谧畲蠊ぷ靼霃綍r(shí)，吊架的外側(cè)已接近1600mm限界，而軌道交通工程的限界，目前有兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，即地鐵1600min，輕軌1400mm，因此這種設(shè)備在“輕軌”工程中將受到限制。 (2)輥道支架。固定接觸焊的輥道線提供每個(gè)工位的作業(yè)平臺(tái)，其上下左右均留有足夠的作業(yè)空間，在普通的鐵路線路現(xiàn)場(chǎng)焊接(小型氣壓焊等)由于是普通道床，焊后處理也可有一定的作業(yè)空間，而軌道交通大部分為整體道床，在此線路上進(jìn)行焊前或焊后處理，則必須有一整套能使處理后的焊頭符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求的輥道支架，而目前尚無(wú)可借鑒的設(shè)備。 輥道支架可以分成兩類(lèi):一類(lèi)是可調(diào)節(jié)的支架。它不僅可以按需要調(diào)節(jié)高度，且可調(diào)整兩側(cè)支架使致形成橫向斜面。這一類(lèi)支架用于焊接;另一類(lèi)為固定支架，用于焊后處理，支架高度取決于各作業(yè)空間的需要。 (3)調(diào)直設(shè)備:焊后調(diào)直，目前尚無(wú)可直接利用的設(shè)備。曾經(jīng)有人使用“直軌器”，但很難達(dá)到規(guī)范規(guī)定的技術(shù)要求，且其效率極為低下，達(dá)不到焊接生產(chǎn)的耍求。因此需要另行設(shè)計(jì)一套調(diào)直機(jī)械，它必須滿(mǎn)足下列條件: 必須能進(jìn)行X軸和Y軸兩個(gè)方向的調(diào)直; 令軌下部分結(jié)構(gòu)盡量縮小，以降低對(duì)軌下空間的要求; 調(diào)直必須能滿(mǎn)足TB1632-91規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)要求; 盡量小的結(jié)構(gòu)重量、可移動(dòng)、便于安裝。2.5工藝標(biāo)準(zhǔn) “技術(shù)條件”要求嚴(yán)格執(zhí)行《TB1632-91》和《TB2098-89》技術(shù)規(guī)范，但由于現(xiàn)場(chǎng)焊接的特殊性尚應(yīng)有一些補(bǔ)充規(guī)定: (1)關(guān)于冷卻速度的控制。“技術(shù)條件”所列工藝流程中的“風(fēng)冷儀“強(qiáng)冷”沒(méi)有提出冷卻速度的概念，“強(qiáng)冷”也未規(guī)定使用的冷卻介質(zhì)，這是不完善的。冷卻速度關(guān)系到焊接質(zhì)量，現(xiàn)場(chǎng)焊接與室內(nèi)焊接條件很不相同，在λ8/5范圍內(nèi)，冷卻速度大于40C/s是不允許的，在這個(gè)范圍內(nèi)“強(qiáng)冷”如果采用“澆水’則將導(dǎo)致焊縫的冷脆性?xún)A向，這一點(diǎn)在地面和高架上焊接尤須引起重視。我們?cè)谏虾Ｊ械罔F一號(hào)線北延伸段現(xiàn)場(chǎng)焊接基地焊接的標(biāo)準(zhǔn)中就規(guī)定了冷卻速度控制在20C/S以?xún)?nèi)，以保證焊接質(zhì)量。 (2)關(guān)于焊縫位置。《TB2098-89》規(guī)范對(duì)工地焊接聯(lián)合接頭的位置規(guī)定如下:“兩股鋼軌的焊接頭位置盡量相對(duì);軌底及軌底角如打磨平整，與軌枕的相對(duì)距離不受限制;若留有焊瘤，則距離軌枕邊緣不得小于40mm。而對(duì)非聯(lián)合接頭的位置，則沒(méi)有規(guī)定。上述規(guī)范還規(guī)定“聯(lián)合接頭不論采用何種焊接方法，均需符合TB1632規(guī)定的質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)”。而《TB1632-91》對(duì)焊頭外觀檢查項(xiàng)目中軌底部分的要求為: 接觸焊、氣壓焊(固定)+1.0;0氣壓焊(移動(dòng))、鋁熱焊沒(méi)有要求上述焊接頭位置的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，其核心是焊縫的打磨平整，留有焊瘤的焊縫，若位于軌枕承軌臺(tái)面上，鋼軌、軌枕都會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中，對(duì)鋼軌、軌枕、軌下墊板造成損傷。所以長(zhǎng)期以來(lái)，上海鐵路局對(duì)于焊縫位置，即使是工廠接觸焊也采用了“距離軌枕邊緣不得小于40mm”的規(guī)定。只是在近年來(lái);采用了國(guó)外引進(jìn)的“精磨”機(jī)床后，使焊頭打磨精度有極人提高，才不再執(zhí)行上述規(guī)定。 移動(dòng)式工地焊接，特別是本線焊接，焊頭在焊后處理作業(yè)時(shí)由于受軌下空間的限制，軌底打磨很難達(dá)到《TB l f 32-91》規(guī)范中規(guī)定的接觸焊，氣壓焊(固定)標(biāo)準(zhǔn)。因此，對(duì)焊頭打磨和焊縫位置的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該有合理的、新的規(guī)定。 應(yīng)該提出的是如果執(zhí)行焊縫不得上承軌臺(tái)的規(guī)定，由于每次焊接時(shí)有12-15mm的頂鍛量，若干次焊接后，25m長(zhǎng)的軌端自然會(huì)落在承軌臺(tái)面上，因此必須切斷，也就是說(shuō)鋼軌有一定的損耗。3施工工藝設(shè)計(jì) 施工工藝流程，可以分成三大塊，即: 具體內(nèi)容見(jiàn)圖6《總施工工藝流程》，除“軌排組裝和道床澆筑”外，其余施工分成A,B,C.D四段進(jìn)行(見(jiàn)圖7)。 說(shuō)明: ·現(xiàn)場(chǎng)焊接暫按200m分段，共有14個(gè)焊頭。 ·焊后處理暫按200m分段。 ·C段暫按600m分段，其中有兩次共2對(duì)線上連接焊頭。 ·D段暫按600m分段，應(yīng)力放散前先進(jìn)行線上連焊。 它的特點(diǎn)是: (1)現(xiàn)場(chǎng)焊接與焊后處理可平行作業(yè)，延長(zhǎng)機(jī)械作業(yè)時(shí)間，提高作業(yè)效率。 (2)焊后處理是在長(zhǎng)軌條完全自由狀態(tài)下進(jìn)行，作業(yè)后按施工軌溫臨時(shí)鎖定，不存在應(yīng)力不均勻現(xiàn)象(特別是正火處理后)。 (3)交叉放散，按設(shè)計(jì)軌溫鎖定，可以使全線鋪設(shè)軌溫基本一致。同時(shí)，由于設(shè)置了C段，可以作D段拉伸時(shí)的固定段。這一點(diǎn)在地面線和高架線尤為重要。 長(zhǎng)軌現(xiàn)場(chǎng)焊接的工藝流程見(jiàn)圖8,按“作業(yè)范圍分段”，“現(xiàn)場(chǎng)焊接”在A段進(jìn)行，“焊后處理”在B段進(jìn)行，具體的作業(yè)程序見(jiàn)圖9和圖10。 無(wú)縫線路鋪設(shè)工藝流程，按“作業(yè)范圍分段”，安排在C段和D段進(jìn)行。C段主要進(jìn)行“分段線上連焊”，即將每200mm一段焊成為600mm一段。D段主要進(jìn)行應(yīng)力放散，按設(shè)計(jì)軌溫要求最后。 鎖定。而D段進(jìn)行應(yīng)力放散時(shí)，C段作為固定段使用。從C段開(kāi)始，即應(yīng)對(duì)扣件進(jìn)行回檢整理。 無(wú)縫線路鋪設(shè)的具體作業(yè)程序見(jiàn)圖11。4技術(shù)要求 無(wú)縫線路焊接和鋪設(shè)施工執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為:TB1632-91《鋼軌焊接接頭技術(shù)條件》;TB2098-89《無(wú)縫線路鋪設(shè)養(yǎng)護(hù)維修方法》。并對(duì)各施工工藝補(bǔ)充如下技術(shù)要求:4.1焊接工藝 (1)采用U75V鋼軌的焊接技術(shù)參數(shù)，新設(shè)備在正式開(kāi)焊前，應(yīng)通過(guò)型式試驗(yàn)，以驗(yàn)證焊接技術(shù)參數(shù)。開(kāi)焊后按 《TB1632-91》規(guī)定進(jìn)行周期性試驗(yàn)，以驗(yàn)證焊接參數(shù)的穩(wěn)定。 (2)新軌檢查驗(yàn)收和調(diào)直在軌排組裝前進(jìn)行，軌排組裝、運(yùn)輸和就位安裝，要避免損傷和再次變形。 (3)焊接前利用輥道支架調(diào)整待焊軌的X,Y,Z軸方向與已焊軌趨于一致;曲線焊接，待焊軌必須調(diào)整到焊接點(diǎn)處的切線方向，保證焊接鋼軌不產(chǎn)生上拱、下坍、扭曲和折角。 (4)焊接后應(yīng)先予風(fēng)冷粗磨，爾后允許焊接車(chē)通過(guò)。焊接車(chē)通過(guò)時(shí)，焊頭的溫度不得高于4000C 。 (5)焊后冷卻速度和正火后} 815時(shí)間內(nèi)的冷卻速度要控制在20C/s左右。應(yīng)遠(yuǎn)離U75V軌出現(xiàn)馬氏體的臨早令卻速度。 (6)正火熱處理采用還原性火焰加熱，正火起始溫度不得高于4000C(軌頂面測(cè)量)，終了溫度880-9000C。 (7)后調(diào)直時(shí)，焊頭的溫度不得低于5000C 。 (8)焊頭溫度在200℃及以上時(shí)，不得用澆水強(qiáng)制冷卻，超聲波探傷時(shí)，焊頭溫度不得大于50℃。 (9)正火熱處理，后調(diào)直及焊后細(xì)磨時(shí)，應(yīng)用輥道支架將鋼軌架起，正火熱處理的焊頭前后應(yīng)用輥道支架調(diào)平。 (10)焊接除瘤后，軌底底面焊瘤余量，可按移動(dòng)氣壓焊的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，為此焊頭應(yīng)距軌枕邊緣不小于40mm。4.2鋪設(shè)工藝 (1)采用“分段焊接、分段鋪設(shè)、線上連焊、交叉放散”的方法，即: ①焊接車(chē)在本線先焊成200m小分段; ②每200m分段進(jìn)行焊后處理; ③線上連焊成600m大段，并按施工軌溫鎖定; ④線上連焊成超長(zhǎng)無(wú)縫線路后，對(duì)新焊接的600m進(jìn)行應(yīng)力調(diào)整，最后按設(shè)計(jì)軌溫鎖定。 (2)鎖定軌溫 按設(shè)計(jì)中和軌溫鎖定。鎖定軌溫差，左右兩股不得超過(guò)5℃，且曲線外股不得高于內(nèi)股，同一股相鄰單元軌節(jié)(以600m計(jì))不得大于30C。 (3)鋪設(shè)軌溫低于設(shè)計(jì)鎖定軌溫時(shí)，應(yīng)用拉伸器調(diào)整鋼軌應(yīng)力，調(diào)整時(shí)應(yīng)在軌條下墊人滾筒，以減少軌下阻力，同時(shí)鋪以撞軌器撞擊。鋪設(shè)軌溫高于設(shè)計(jì)鎖定軌溫時(shí)則予以臨時(shí)鎖定，待軌溫符合設(shè)計(jì)要求時(shí)，再重新調(diào)整并予鎖定。5結(jié)束語(yǔ) (1)本文提出的問(wèn)題，僅有定性分析，沒(méi)有定量分析，故尚難確定對(duì)質(zhì)量影響的程度，有些數(shù)據(jù)(如允許受載的焊縫溫度等)僅為估計(jì); (2)本文涉及一些技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，均影響施工工藝和工裝設(shè)備的設(shè)計(jì)(如調(diào)直的技術(shù)要求、焊縫鋪設(shè)位置的規(guī)定及打磨的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等); (3)本文提到的工裝設(shè)備，特別是焊接輔助工裝和焊后處理工裝設(shè)備僅是一種設(shè)想，只提出了使用要求，并無(wú)具體可供選擇的成形成品。
