小型气压焊钢轨焊接作业指导书

2021年3月13日00:00:44
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一、 适用范围

本指导书适用于 60kg /m 钢轨小型气压焊焊接作业。

二、 所需工器具

序号 名称 规格 单位 数量 备注
气压焊轨设备
1 移动式钢轨气压焊机 保压推凸 IV 型 1
2 推凸总成 保压推凸 IV 型 2
3 双混合室钢轨加热器 P60 射吸式 2
4 高压电动柱塞油泵 CDB4 . 5NH2 2
5 气体混合流量控制台 四管式 2
6 冷却水泵 JCB-22 2
7 正火支架 1
8 水管三通 1
9 乙炔三通 1
10 铜垫组合件 1
11 焊机塞铁 4
12 推瘤刀片 4
13 冷却水箱 1
14 焊机螺栓 8
15 高压油管 8
配套工具
1 光电测温仪 GD400 -1300 ℃ 1 计量检定合格
2 380V 汽油发电机组 YSG6600TE 1
3 锯轨机 K1250 1
4 钢轨端面打磨机 P60 2
5 钢轨平磨机 P60 1
6 手提砂轮机 2800r/min 0.75kw 4
7 超声波焊缝探伤仪 CTS-22B 1 计量检定合格
8 普通割枪 1
9 除瘤割枪 1
10 大锤 12 磅 1
11 乙炔气压表 1 计量检定合格
12 氧气气压表 1 计量检定合格
13 接线盘 380/220V 2
14 直钢尺 1m 1
15 宽座角尺 1
16 塞尺 1
17 卷尺 30m 1
18 锉刀 10
19 打火枪 打火石型 1
20 0# 砂布 20
照明灯具 夜间、洞内使用
1 大型蓄电灯 海洋王 1
2 吸顶蓄电灯 海洋王 1
3 手电筒 3
其他器具
1 钢轨气压焊焊接工艺卡 1 见附件
2 氧气钢瓶 15kg 3
3 乙炔钢瓶 15kg 3
4 乙炔胶管 300
5 氧气胶管 300
6 胶管卡扣 8
7 石笔 6
防护用具
1 皮手套 特制加长 8
2 专用防护眼镜 8
3 防护口罩 8
4 绝缘皮鞋 8
5 耐高温工作服 6
6 焊接面罩 2

三、操作程序及要领

(一)准备工作

1 、 检查 光电测温仪 、 乙炔气 压表、 氧气气 压表的计量 检定合格有效期。

2 、检查所携带的 工器具 是否齐全、状态良好。

3 、检查待焊钢轨类型及材质(包括 U71Mn 、 U75V 钢轨),并检查待焊钢轨外观情况(包括轨头、轨脚有无其他伤损)及长度。

4 、检查线上两端焊口的钢轨类型及材质(包括 U71Mn 、 U75V 钢轨),并检查其外观情况(包括轨头、轨脚有无其他伤损),以及两端焊口间长度。

5 、计算配置、切锯、纵向串动待焊钢轨。

6 、 检查焊接机具、材料,按规定要求放置、安装 焊轨设备 及材料 。

(二) 小型气压焊 焊接钢轨作业

1 、 端面处理

( 1 ) 用垫木垫起待焊钢轨端头。

( 2 ) 清除钢轨表面污物。

( 3 ) 正确安装钢轨端面磨平机,磨平钢轨端面。用锉刀走向应一致,并锉至无砂轮磨痕。

( 4 ) 用直角尺和塞尺检查端面质量。

( 5 ) 锉刀找平、找细、精修钢轨端面。

( 6 ) 钢轨端面如被污染 , 应重新处理。

( 7 ) 安装钢轨端面防护罩。

2 、 固定钢轨

( 1 ) 取下钢轨端面防护罩,将待焊钢轨纵向位移对位,使落两端面相距 30 ~ 40mm 。

在运营线路上直接进行焊接时 , 应封锁线路 , 在距焊接轨缝处一侧 50m 范围内,松开线路扣件,距焊接轨缝 20m 范围内保留直线, 20m 以外起高或水平方向将线路钢轨拨弯,预留焊接顶锻量。

( 2 ) 用起道机将待焊钢轨抬起,在焊接轨缝两侧各 600mm 和 10 ~ 15m 范围分别放短枕木,撒出起道机,对正钢轨,并用木楔木和特制道钉固定钢轨位置。

采用对轨架对轨时,在焊接钵缝两侧1m 和 10m 处分别垫好 500mm 长的短枕木 , 在短枕木上面安放对轨架。

( 3 ) 在距焊缝一侧 20 ~ 30m 处,目测焊接处钢轨方向、高低、将待焊钢轨轨缝两侧各 20m 范围拨直、对齐,调整钢轨位置,并预留上拱度。在道床碴肩上焊接时,则应拨离距线路钢轨轨头外侧 800mm 以上。

( 4 ) 将压接机安装在待焊钢轨上,焊接轨缝居中,打紧压接机楔块,拧紧压接机机座轨底螺栓。

( 5 ) 压接机安装后,开启电动油泵,对两待焊钢轨轨端进行预顶。

3 、点火焊接

( 1 ) 检查氧气、   乙炔气减压器,气路、水路、电路、油路应畅通 , 无泄漏。

( 2 ) 开启冷却水泵,供应冷却循环水。

( 3 ) 加热器试火,调整氧气、乙炔燃烧配合比 ( 见附表 ),使加热器火焰为中性焰或弱碳化焰,并保持火焰稳定后熄火。

( 4 ) 将加热器安装在压接机上,使安放后的加热器与钢轨纵轴线保持垂直 , 挂好摆火钩,摆动摆火摇杆,将加热器推离焊接轨缝,先将氧气开至额定量的 1/3 ,再开启乙炔气,阀门逐渐有小到大,最后氧气开足到额定量,待 3 ~ 4 秒钟后进行无烟点火 ( 爆鸣点火 ) 。

( 5 ) 点火后 ,  迅速将加热器移至焊接轨缝中心,由专人按 《 钢轨气压焊焊接工艺卡 》 要求做好记录,并以焊接轨缝为中心对称摆动。 摆动频率与摆动量按工芝参数执行。 ( 见附表 )

采用“三段压力焊法”时,当焊接轨缝处钢轨表面加热区产生 2 ~ 3mm   塑性凸起时,油泵减压至额定压力,加热器继续摆动加热。

( 6 ) 当焊接轨缝处钢轨表面加热已达到半熔化状态,出现了随火焰面移动的“镜面熔池”,开始施加顶锻压力。 顶锻压力、顶锻速度及顶锻量按工艺参数进行。 ( 见附表 )

( 7 ) 当顶锻量达到工艺参数规定数值时,调整油泵压力,关闭流量控制箱的氧气和乙炔气。

4 、焊缝除瘤

  1. 推刀除瘤

( 1 ) 安装推瘤刀架;

( 2 ) 放置推瘤刀;

( 3 ) 加热器熄火后,将加热器推离焊瘤处,摘除加热器摆火挂钩 , 取下加热器;

( 4 ) 松开压接机油缸伸缩一端顶部固定螺栓,油泵换向 , 反向供油;

( 5 ) 推除焊头,轨腰及轨底焊瘤;

( 6 ) 焊瘤推除后,油泵回油,收缩推瘤刀,清理推除物;

( 7 ) 卸下推瘤刀。

2.割炬除瘤

( 1 ) 用挡渣板保护压接机及油缸。

( 2 ) 点燃除瘤割炬,调整好割炬火焰,分别由钢轨顶部、轨腰、轨脚上表面及轨底底部进行除瘤。除瘤割炬应采用低余量割炬;气割除瘤时,气割“风线”的方向必须与钢轨纵轴线相同;气割除瘤不得伤及钢轨母材,气割后焊缝的表面应光滑平整;采用割炬除瘤时可在压接机保压状态下进行。

( 3 ) 清除气割后的熔渣。

5 、 正火处理

( 1 ) 用钢轨测温仪测量焊缝表面温度。

( 2 ) 当焊缝表面温度自然冷却到正火工艺规定的起始温度时,在压接机上安装、点燃加热器,以焊缝为中心,左右均匀摆动, 摆动频率和摆动量按工艺参数规定执行。 ( 见附表 )

( 3 ) 测量焊缝表面正火温度,当达到工艺参数规定要求后,加热器熄火。钢轨焊接接头正火起始温度不大于 450 ℃ , 终了温度应按工艺参数要求执行。 ( 见附表 )

6 、整修焊缝

( 1 ) 钢轨焊缝在正火结束后,应及时调直。

( 2 ) 当钢轨焊接接头表面温度自然冷却到 700 ℃ 时 , 用打磨机沿钢轨纵轴线方向打磨轨项轨面、侧面、轨顶面圆弧部分、以及焊缝两侧距轨底脚边缘上表面宽度为 35mm 的范围进行粗打磨。

( 3 ) 安装轨底打磨支架,用打磨机打磨焊缝钢轨底部,并辅以反光镜检查打磨质量。

( 4 ) 对焊缝钢轨顶面及两侧面进行精打磨。

( 5 ) 用 lm 直尺检查打磨质量。 ( 见附表 )

7 、焊缝探伤

( 1 ) 探伤仪在使用前,先用对比试样校准。再进行基线校准和灵敏度测试,并检查仪器面板上旋钮、开关的工作状态、以及电源、探头线、插件的性能是否良好。焊缝探伤时,焊缝表面温度应冷却至 50 ℃ 以下。如浇水冷却,浇水前的焊缝表面温度不得高于 250 ℃ 。

( 2 ) 对焊缝两侧钢轨顶面各 250mm 范围、轨底上表面 150mm 、及距两侧轨底角边缘各为 35mm 范围内除锈,用 0# 砂布磨出金属光泽。

( 3 ) 按TB/T 2340-2012规定标准对焊缝轨头、轨腰、轨底角及轨底三角区进行全断面探伤检查,并按 《 钢轨气压焊焊接工艺卡 》 要求做好探伤记录。

四、 质量控制

1 、 端面处理后钢轨端面应符合:

① 端面不平误差不大于 0.15mm 。

② 端面与钢轨纵轴线垂直误差不大于 0.15mm 。

③ 端面粗糙度 Ra 最大允许值为 12.5 μ m 。

④ 距钢轨端部 200mm 范围内表面无任何油垢、锈蚀等污物。

2 、 固定钢轨 时, 以焊接轨缝为中心,用 1m 直尺检查两待焊钢轨顶面,其上拱度 1 ~ 3mm ,不的有低凹,钢轨内侧作用边应保持平直,误差不大于 0.5mm 。如待焊钢轨有公差,高低误差则以钢轨顶面作用面对齐,轨头宽度则以钢轨内侧作用边对齐,轨底宽度误差则应对称布置。

3 、 待焊钢轨如不及时焊接,则用清洁焊布将焊接处遮盖。在安装压接机前,应用锉刀再次处理钢轨断面。

4 、 加热器点火时,应离开焊接轨缝,推至加热器构造摆动距离的远端进行。焊接钢轨表面温度应加热均匀,不应出现局部熔化、过烧现象。

5 、 遇下列情况时应停止焊接,重新处理钢轨端面:

① 加热器放炮、回火;

② 点火已达 2 分钟,发现加热器未供冷却水;

③ 加热器摆放歪斜,加热火焰不均衡;

④ 因氧气、乙炔气中断而熄火;

⑤ 钢轨顶锻量不足 5mm 时,因故障而熄火。

6 、 应严格掌握钢轨表面加热温度在 1350 ~ 1400 ℃ 时进行顶锻。

7 、 当钢轨顶锻量达到 5mm 及以上时,因故障中断焊接,可保持原顶锻力,待故障排除后,再继续加热顶锻。

8 、 钢轨焊接接头在正火前后的温度应使其自然冷却,严禁浇水冷却,并避免雨淋。

9 、 钢轨焊接接头在正火结束后,焊缝表面温度自然降至 400 ℃ 以下时方准撤除对轨架或垫木。

10 、 钢轨焊接接头应纵向打磨,母材允许打磨量:钢轨顶面、内侧作用面,轨底宽度不得超过 1mm ,轨底脚不得超过 0.5mm 。钢轨顶面和轨底底部焊缝两侧各100mm 范围内不得有明显压痕、碰痕、划伤缺陷。

11 、 焊缝轨底底面打磨不得有凹陷,高出母材 0 ~1mm ,焊缝与母材圆顺,不得有棱角。

12 、 焊缝探伤检查判定有未焊透、过烧、裂纹、气孔夹渣等缺陷应切割重新焊接。

13 、 凡在线路外焊接的钢轨接头,须经探伤检查,确认合格后方可上线路。如在线路上直接焊接的钢轨接头,经探伤检查判定伤损时,必须先临时加固处理,再重新焊接处理。

14 、作业人员与记录者应互相呼应、提醒,严格 按 《 钢轨气压焊焊接工艺卡 》 要求 做好记录,无 漏 记 、错 记,记录规范、字迹清晰。

五、安全措施

1 、作业人员应按规定 穿戴 工作衣、鞋、手套、 防护眼镜 、 焊接面罩 等 。

2 、做好班前人员分工和安排。

3 、上道作业,应按规定 办理 动火证、 施工 要、销点 手续 。

4 、钢轨切割、翻动、对位、固定时,现场负责人必须统一指挥,作业人员须服从命令、互相提醒。

5 、焊接作业器具搬运时,应轻拿轻放,严禁摔砸、踩踏;并严格按要求放置。

6 、作业完毕转移时,应做到“工完料清”。

钢轨焊接主要工艺参数

项   目 单   位 参   数 备   注
氧气 压力 MPa 0.55-0.6 流量控制箱表压
流量 M3/h 2.5-2.7 计算流量
乙炔气 压力 MPa 0.12-0.14 流量控制箱表压
流量 M3/h 2.7-2.8 计算流量
焊接 点火方式 无烟 爆鸣
I 段 压力 MPa 20
时间 Min , s 3 ′ 30 ″ -4 ′ 30 ″
II 段 压力 MPa 10
时间 Min , s 4 ′ 30 ″ -5 ′ 30 ″
III 段 压力 MPa 28-32
时间 Min , s 5 ′ 30 ″ -6 ′ 30 ″
顶锻量 mm 30 ± 2
加热器摆动 摆动量 mm 20-30
摆动频率 次 /min 50-60
正火 起始温度 400-450
加热 时间 Min,s 3 ′ 00 ″ -4 ′ 00 ″
温度 850-900
加热器摆动 摆动量 mm 40-60
摆动频率 次 /min 45-60

钢轨焊接接头平直度允许偏差

序号 项   目 允许偏差( mm )
v ≤ 120km/h
1 轨顶面 +0.3

0

2 轨头内侧工作边 ± 0.3
3 轨底(焊筋) +0.5

0

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