【海工微课堂第48期】钢轨铝热焊焊接(普速) 作业指导书

哈铁海拉尔工务段 2018-03-24 12:07:04

 

 

 

 

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         钢轨铝热焊焊接

         作业指导书

                编制人:    

                审核人:    

 

2017-0x-xx发布

 

 

2017-0x-xx实施

哈尔滨铁路局发布

 

 

 

一、适用范围......................................................................1

二、标准和质量要求........................................................1

三、作业流程图.....................................................3

四、程序及要领...................................................4

1.工作量调查....... ............................ .............4

2.焊接前准备工作................................ .................4

3.干燥钢轨....................................... ...................5

4.除锈去污......... .............................. ................5

5.对轨.... ....... ................................ .............5

6.砂模安装.......................................... .............5

    7.预热枪支座安装.............. ... . .... ...............  ..5

8.封箱....................... .................. . ... ...........6

9.预热............... .............................. ..............6

10.坩埚使用.................................  ... ...    ........7

11.焊剂反应....................................... ............7

12.拆模.......................................... ......7

13.推瘤.......................................... ................7

14.打磨.......................................... ..............7

    15.完成焊接................ ....................................8

五、工、器、机具及材料.............................. ...................8

六、安全风险提示..........................................................8一、适用范围

1.新铺无缝线路长轨条间的现场焊接。

2.新铺无缝道岔接头焊接。

3.无缝线路及道岔应力放散、钢轨伤损临时处理后恢复无缝线路结构。

二、标准和质量要求

1.焊接部位应修磨平直,与未焊部分过渡平顺。

2.焊接接头的轨头工作面经外形精磨后的表面不平度应满足:在焊缝中心线两侧各100mm,用1m 直尺测量表面不平度不大于0.2mm。轨顶面及轨头侧面工作边母材打磨深度不应超过0.5mm。

3.轨头工作面1m长度平直度允许的最大偏差

3.1线路允许速度≤120km/h 轨顶面垂直方向最大偏差0.4mm (不允许低于钢轨母材轨顶基准面) 轨头侧面工作边水平方向最大偏差0.4mm。

3.2线路允许速度120km/h~200km/h轨顶面垂直方向最大偏差0.3mm (不允许低于钢轨母材轨顶基准面) 轨头侧面工作边水平方向最大偏差0.3mm。

4.轨温降低到40℃以下时,用焊缝探伤仪进行超声波探伤,不存在伤损。

5.焊接部位不低于未焊接部位。

6.焊接接头表面质量

6.1经打磨后的焊接接头轨头部位应满足:

6.1.1不应出现裂纹;

6.1.2可出现1 个最大尺寸为1mm的气孔;

6.1.3在轨头下颚与焊筋边缘交界处半径为2mm的区域内(见图6.1),可出现1个最大尺寸为1mm的气孔、夹渣或夹砂。


 

 

 

 

 

 

 

6.2焊接接头焊筋表面应满足:

6.2.1最多可出现3 个最大尺寸不超过2mm的气孔;

6.2.2焊筋表面夹渣或夹砂等缺陷的尺寸应符合下表的规定,这些缺陷不应侵入钢轨的横断面内。

6.1  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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

三、作业流程图

 

 


 

 

 

四、程序及要领

1.工作量调查。

1.1对焊接位置进行现场调查,准确记录里程、铁号、股别、轨型、钢种、焊接需要钢轨长度、钢轨磨耗程度等基础数据。

2.焊接前准备工作。

2.1预先了解待焊钢轨的轨型和材质,正确选择砂型和焊剂的类型。请参见表2.1《钢轨型号与焊剂种类对应表》。

2.1钢轨型号与焊剂种类对应表

  型   号

    焊剂强度等级

   U75v + U75v

           Z100

U71Mn + U71Mn

Z90

   U75v +  U71Mn

Z90

   R350 +  U71Mn

Z90

   R350 +  U75v

Z100

   R350 +  R350

Z120

      RE  +  RE(稀土)

Z90

   U75v  +  RE (稀土)

Z100

2.2 出发前必须安排专人根据焊接清单清点全部施工物品,以免少带、漏带影响施工。

2.3对施工设备、燃气瓶等进行检查,确保使用时安全可靠。

2.4从焊缝两侧钢轨开始,每一侧松开2-4组扣件,至少将50m 范围内的钢轨扣件按规范锁紧,并在焊缝两侧各第一个锁紧扣件处的钢轨上划线做记号,以便观察钢轨是否移动,然后才可以进行铝热焊焊接。提示:在焊接过程中,如果钢轨发生明显移动则会拉伤甚至拉裂焊缝,并可能引发高温钢水从砂型中外泄,导致焊接事故。

2.5确定焊缝位置,焊缝位置距最近轨枕边缘不少于100mm,距线上原有焊缝距离不得少于6m。

2.6除去焊接端头处轨底下方至少100mm厚道碴。

2.7气温急剧变化时必须用拉伸机锁定钢轨,然后进行焊接操作。

2.8焊接处有缺口、损伤、磨损严重以及端面不规则的钢轨必须切除后,才能进行焊接。

2.9气温低于10℃或恶劣天气(大风、雨、雾)时禁止焊接。

3.干燥钢轨。

3.1砂型安装前需用预热枪对焊缝两侧0.5米范围内钢轨进行加热干燥,充分除去钢轨表面水分。

4.除锈去污。

4.1在距轨端50mm范围内,用角磨机安装钢丝轮对焊接钢轨的端面、轨头、轨腰和轨脚进行打磨清污除锈,随后用安装了砂轮的角磨机进行打磨,要特别注意将轨底打磨清洁干净。

4.2打磨完成后,轨头端部边缘需倒角1mm×45°。

5.对轨。

5.1以轨脚处为基准,控制轨缝宽度为28+2-1mm。

5.2水平调整:用一米钢直尺分别检查焊缝两端钢轨轨头顶面、轨头侧面及轨腰是否平直。如有偏差,用对轨架或者钢楔子进行调节,轨头侧面以行车面为基准进行调整。

5.3尖点调整:将一米钢直尺自由放置在轨顶,使其中点与焊缝中点相重合,用对轨架或者钢楔子对轨端高度进行调节,使直尺的两个端部与轨顶面之间的间隙(即尖点值)为1.8mm~2.3mm。

5.4砂模底板安装定位后必须进行二次对轨。

6.砂模安装。

6.1确认砂型无裂痕、无缺损、无受潮,否则不能使用。

6.2砂型浇注孔略作修整,防止预热和浇注时砂粒脱落,造成焊接夹杂。

6.3安装砂型时,浇注孔要对准焊缝中心,并与轨底垂直,以确保焊缝两端钢轨特别是轨底预热均匀。

6.4安装三片模底模板时,底模一定要前后、左右对中,并且要紧贴轨底。

6.5第一片砂型安装完毕后,在轨头处放置白卡纸并塞紧缝隙,然后合上第二片砂型。放置时,白卡纸必须露出侧模板。提示:白卡纸燃烧后,会形成碳膜可以保护轨面。

6.6锁紧夹具时,应由一人完成,使两侧均匀夹紧。

6.7必须检测砂型与轨腰部分的贴合,确保贴合紧密没有间隙,防止产生飞边。

6.8安装砂型过程中,切勿让砂粒等杂物落入焊缝型腔内。封箱后用吹风机或预热枪除去枪头全开氧气在轨缝及浇注孔处吹出焊缝型腔内的渣物。

7.预热枪支座安装。

7.1预热枪支座应安装在上风方向,避免逆风安装导致火焰灼伤预热系统。

7.2调整预热枪管与轨面平行。

7.3用多用塞尺设定预热枪高度,预热枪头高度一般设为30mm~40mm。

8.封箱。

8.1封箱是铝热焊操作过程中比较关键的步骤,应高度注意,如果封箱发生问题,很容易造

成泄漏钢水的焊接事故。

8.2盖上砂模顶部,防止砂粒等杂物落入焊缝型腔内,造成焊接夹杂。

8.3首先对轨底、轨头处缝隙用封箱砂塞紧压实,然后整体封箱,用捣实棒将所有缝隙捣紧捣实。

8.4在砂型顶端,两侧模板之间的封箱砂要填满砂型凹槽,防止浇注时钢水从两砂型之间的侧缝处淌出。

8.5将侧模板顶端的边耳,覆盖封箱砂以保护侧模板。

8.6试放分流塞,如果过紧,进行适当修锉。

8.7封箱结束后,焊接负责人应仔细检查封箱是否达到规定要求,以确保焊接成功。

8.8将灰渣盘安装在侧模板的挂臂上,要挂稳落位,以避免熔渣流入时灰渣盘发生倾斜甚至脱落。

9.预热。

9.1预热气体压力及时间等参数,请参见表5.1《焊接参数表》。

5.1 焊接参数表

序列

预热枪高度(mm)

气体压力(bar)

预热时间(min)

焊缝宽度(mm)

尖点高度(mm)

拆模时间

去除轨头砂型时间

推瘤时间

1

40.0

4.5

1.2

3.5-4.5

28+2-1

1.8-2.3

 4分30秒

 7分30秒

 7分40秒

2

30-35

5.0

1.5

2.0

9.2火焰调节:先微开预热枪的氧气阀门,3 秒钟后微开燃气阀门,再点火。然后交替开大两个阀门,直到氧气阀门完全打开为止。

9.3调节燃气阀门,控制火焰形态,使蓝色的焰芯长度保持在15 mm~20mm 范围内,此时火焰为中性火焰。提示:在火焰调节过程中,时刻观察氧气和丙烷工作压力是否符合参数要求。

9.4用预热枪对两个灰渣盘稍作烘烤,去除灰渣盘可能带有的水分。

9.5将预热枪安置在预热枪支座上,调节枪头垂直并在焊缝中的位置呈前后左右置中,火焰喷出浇注孔,开始预热计时。提示:在浇注孔上方的火焰长度大约为50cm。

9.6密切关注整个预热过程,特别是轨腰受热颜色的变化,预热完成时,轨腰的温度为 950℃~1000℃,其颜色为亮黄色。

9.7预热的过程中,必须对分流塞作适当烘烤干燥去除水分。

9.8预热完毕,撤除预热枪,先关闭燃气阀门,后关闭氧气阀门。提示:预热枪须朝天,避免伤及周边人员;任何情况下,预热时都不可使用氧化焰。

10.坩埚的使用。

10.1打开一次性坩埚的封盖,确认坩埚壁、自熔塞完好无损,清理并倒出坩埚内浮砂。

10.2确认焊剂袋无破损,用容器将焊剂反复倾倒三次,混合均匀后倒入坩埚中,使其顶部成锥形,此时可以把高温火柴放置在坩埚内的焊剂上面。

10.3预热完成后,立即将坩埚安置在砂型侧模板顶部定位片内,取出坩埚内高温火柴,在红热状态下的砂型浇注孔内将其擦燃,然后快而稳地将高温火柴头2/3 长度插入焊剂锥形顶部点燃焊剂,迅速盖上坩埚盖,所有人员退离到3 米以外安全距离。提示:高温火柴插入焊剂时,切勿用力过猛,速度过快,否则高温火柴容易熄灭。

11.焊剂反应。

11.1记录者观察焊剂反应状况,当坩埚盖孔一出现明火时,为焊剂反应开始时间;一旦明火出现迅速萎缩,则为焊剂反应结束时间。焊剂反应从开始到结束之间的时间间隔为焊剂反应时间,焊剂反应时间一般为7秒~15秒。

11.2当坩埚底部一出现钢水时,即为钢水落下时间。钢水落下与焊剂反应结束之间的时间间隔为钢水镇静时间,钢水镇静时间一般为6秒~18秒。

12.拆模。

12.1浇铸完成后1分钟,移去坩埚,将其放在干燥、无易燃物的地方,然后移去灰渣盘,并将灰渣倒入坩埚中。

12.2浇铸完成后4分30秒,拆除侧模板及底板。在拆除模板的过程中一定要小心,不要晃动砂型,更不能拉裂砂型,以免影响焊缝金属的正常结晶,甚至导致砂型开裂,钢水流出。

12.3拆除模板后,及时将轨面清理干净,防止推瘤时残渣拉伤轨面。

13.推瘤。

13.1浇注完毕7分30秒,去除轨头砂型。

13.2浇铸完毕7分40秒开始推瘤。提示:推瘤过早会因轨头硬度过软而容易拉伤轨面;推瘤过迟会因轨头硬度过硬而难以推除焊瘤。

13.3推瘤完成后,用撬棍将浇注棒向外侧下方扳曲,便于下一步进行热打磨。

13.4浇注完毕30分钟以后,才能打掉浇注棒。

14.打磨。

14.1推瘤完成后,可以立即进行粗打磨,以节省施工时间。

14.2焊头温度降至300℃以下时才能放车通行,焊头冷却至300℃之前,不得采取浇水等手段进行强制冷却。

14.3焊头冷却至环境温度后,进行精打磨。

15.完成焊接。

15.1焊接完成后,将熔渣、废钢料、废砂型等清理干净,装入反应后的废坩埚中,撤离工地时带到指定的场所处理,不得将其丢弃在施工现场,造成对铁路沿线环境的垃圾污染。

15.2将焊接点涂抹上油,做好标记,拆除对轨架或钢楔子,工具材料撤除铁路限界以外。

15.3做好焊接记录,存档保管。

五、工、器、机具及材料

1.工具:预热枪、氧气丙烷气胶管、夹紧装置、丙烷、氧气表、模板、预热枪支架、一米直尺、尖点塞尺、火钳、锉刀、铁刷、撬棍、铁锹、对轨架、钢楔、坩埚盖、灰渣盘等相应工具。

2.器具:万能道尺、轨温计。

3.机具:锯轨机、轨端打磨机、推镏机、仿形打磨机、角向磨光机、电动扳手、发电机组等相应机具。

4.材料:焊剂、一次性坩埚、铝热焊砂型、高温火柴、封箱砂(泥)、丙烷、氧气等相应材料。

六、安全风险提示

1.氧气、丙烷的存放、运输和使用必须遵照国家《易燃易爆化学物品消防安全监督管理办法》执行。

2.施工前,对燃气瓶和各类设备按规程进行检查,确保施工过程安全可靠。

3.焊接范围内不应有易燃物及水渍,保持地面干燥,防止高热弃物引起爆炸及火灾。

4.高温火柴与焊剂在包装、储存和运输过程中必须分开,绝对不能将高温火柴随身放在衣袋中。

5.装卸机具要轻装轻放,防止磕手碰脚。

6.复线施工应加强防护,人员、机具及时下道避车,邻线来车时,铝热焊操作人员应停止作业。

7.锯轨机、砂轮机的防护罩、砂轮片应完好,防止锯片、砂轮破损飞出伤人。

8.砂模应完好,防止砂模破损伤人。

9.氧气瓶、燃气瓶(丙烷瓶)与焊缝之间的放置安全距离≥10m,气瓶之间的放置安全距离≥7.5m(或按照铁标执行)。丙烷瓶必须在直立状态下使用。

10.预热时,观察预热效果应戴护目墨镜,墨镜镜片界别为5级。

11.确保燃气装置没有泄漏。如果发生回火,应立即先关闭氧气阀门,后关闭丙烷阀门。

12.预热枪在点火、调节火焰和带火移动时,应该举高枪口并使枪口火焰斜向无物的上空,防止火焰灼伤人和物品。

13.焊剂、坩埚和砂型要防潮。正在反应的焊剂及其装置不能与水接触,不能用水和液体灭火剂灭火。遇紧急情况时,应该使用干砂或者干粉灭火器灭火。

14.在焊剂反应与钢水浇注期间,所有人员应该保持距坩埚3米以上距离,观察者戴护目镜。

15.焊剂反应完成后,如果钢水没能从坩埚中释放出来,必须让钢水在坩埚中冷却20分钟后

才能移动坩埚。

16.打磨时,操作人员必须穿戴适当防护用品:护目镜、手套、靴子、工作服、工作裤等,注意隔离打磨时产生的火花。

17.灼热状态下的浇铸棒、砂型残渣、坩埚、灰渣盘及坩埚盖等铝热焊反应后产生的产物和物品,应该放置在干燥、无易燃物的地方,禁止将其放在轨枕、道床上,防止人踏烫伤。

18.报废的焊剂,要与2倍以上体积的干砂混合均匀后,再作妥善处理。

19.有轨道电路的线上焊接时必须有电务人员配合。

20.电气化区段在同一供电区,同时拆下两股钢轨时,必须办理停电施工手续,供电部门配合。作业前应安设连接导线,即轨道电路短路线,作业完毕后方可拆除导线。