城市有轨电车槽型轨移动闪光焊接施工方法[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 1062713 A(43)申请公布日 2017.01.04

(21)申请号 201510250748.1(22)申请日 2015.05.15

(71)申请人 中铁二局工程有限公司

地址 610031 四川省成都市金牛区通锦路

16号(72)发明人 李江红　杨原金　陈孟强　杨伟　

王弘波　谭风华　左剑勇　胡定生　郭俊仕　袁超杰　李世龙　(74)专利代理机构 四川力久律师事务所 51221

代理人 熊晓果　韩洋(51)Int.Cl.

B23P 15/00(2006.01)B23K 11/04(2006.01)

权利要求书1页 说明书6页 附图1页

(54)发明名称

城市有轨电车槽型轨移动闪光焊接施工方法

(57)摘要

本发明涉及有轨电车施工技术领域，具体涉及一种城市有轨电车槽型轨移动闪光焊接施工方法，包括以下步骤：第一步，拆除钢轨扣件并安放滚筒：拆除待焊接头前方钢轨全部扣件，并拆除待焊接头后方钢轨3.5m范围内的扣件；所述前方钢轨采用垫滑轮的方式以保证钢轨能纵向自由移动，并且前方钢轨下均匀安放多个滚筒，以便前方钢轨可纵向移动并保证相邻两滑轮之间的钢轨不下垂。本发明施工原理简单，易于操作，施工效率高，施工质量可靠；同时具有较高的经济效益，能够满足有轨电车高标准施工要求。CN 1062713 A CN 1062713 A

权 利 要 求 书

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1.一种城市有轨电车槽型轨移动闪光焊接施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，拆除钢轨扣件并安放滚筒：拆除待焊接头前方钢轨全部扣件，并拆除待焊接头后方钢轨3.5m范围内的扣件；所述前方钢轨采用垫滑轮的方式以保证钢轨能纵向自由移动，并且前方钢轨下均匀安放多个滚筒，以便前方钢轨可纵向移动并保证相邻两滑轮之间的钢轨不下垂；

第二步，打磨除锈：对待焊接头进行打磨除锈；第三步，焊接和推瘤：对待焊接头进行焊接和推瘤；第四步，正火：对焊后接头进行正火处理；第五步，打磨：用打磨机具对焊接后的钢轨进行打磨。

2.根据权利要求1所述的城市有轨电车槽型轨移动闪光焊接施工方法，其特征在于，在所述第二步前须进行焊前钢轨检查：首先，检查待焊钢轨表面质量是否符合技术标准；其次，检查待焊钢轨端部是否弯曲，如果弯曲，可以采用矫直的方法进行对其矫直，对于无法矫直的端部弯曲，应将弯曲的端部切掉，切后钢轨的端面斜度不应大于0.8mm。

3.根据权利要求1所述的城市有轨电车槽型轨移动闪光焊接施工方法，其特征在于，在所述第三步前须进行焊机焊前检查：应对焊机主机、液压系统、冷却系统、发电机组进行全面的检查，确保焊机工作正常后方可进行焊接作业。

4.根据权利要求1所述的城市有轨电车槽型轨移动闪光焊接施工方法，其特征在于，在所述第二步中，对待焊接头两端800mm范围内钢轨轨腰打磨除锈，经打磨的表面和端面80%要见金属光泽，不得有锈斑。

5.根据权利要求4所述的城市有轨电车槽型轨移动闪光焊接施工方法，其特征在于，待焊接头的待焊时间超过24h或打磨后有水、油、污垢污染时，必须重新打磨处理。

6.根据权利要求4所述的城市有轨电车槽型轨移动闪光焊接施工方法，其特征在于，在所述第二步中，应沿钢轨纵向进行打磨，严禁横向打磨，要保持轨头原曲线形状，对母材的打磨量不超过0.2mm。

7.根据权利要求4所述的城市有轨电车槽型轨移动闪光焊接施工方法，其特征在于，在所述第二步中，打磨时砂轮应与钢轨平稳接触，防止砂轮跳动；打磨时不得用力过猛，防止钢轨表面局部过热发黑、发蓝。

8.根据权利要求1所述的城市有轨电车槽型轨移动闪光焊接施工方法，其特征在于，在所述第三步前，要进行焊机对位，对位完成后，应迅速打好车辆止轮器，并应保证在焊接作业过程中车辆不会发生溜车现象。

9.根据权利要求1所述的城市有轨电车槽型轨移动闪光焊接施工方法，其特征在于，在所述第三步前需要进行夹轨对正：通过夹紧钢夹对两待焊钢轨接头的水平和垂直方向进行调直，在夹紧钢轨的同时，对准系统将两待焊钢轨沿钢轨中轴线对中。

10.根据权利要求1所述的城市有轨电车槽型轨移动闪光焊接施工方法，其特征在于，在所述第五步后需要进行接头探伤检查：当接头温度在40℃以下时，进行探伤，并且，探伤前，首先对工件表面进行处理，使其达到表面无锈蚀、斑点、氧化层、油和焊接溅射物的存在。

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说 明 书

城市有轨电车槽型轨移动闪光焊接施工方法

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技术领域

本发明涉及有轨电车施工技术领域，具体涉及一种城市有轨电车槽型轨移动闪光焊接施工方法。

[0001]

背景技术

有轨电车的在国外发展已有100多年的历史，其线路也由最初的有缝发展到今天

的无缝线路。

[0003] 在国外槽型轨焊接主要有闪光移动焊接、窄间隙埋伏焊及铝热焊接。[0004] 我国槽型轨有轨电车还处于起步阶段，2012年2月17日，沈阳市浑南新区现代有轨电车工程正式动工，拉开了我国槽型轨有轨电车建设的序幕，共规划槽型轨有轨电车四条线路，线路采用的焊接均为铝热焊接。槽型轨铝热焊的优点是焊接设备简便，10～15分钟能完成一个接头的焊接，能进行槽型轨与普通轨之间的异形焊接，缺点是铝热焊接头强度低于闪光焊接接头，焊接质量易受人为因素的影响，而且单个焊接接头的成本高于闪光焊接头。

[0005] 苏州高新区有轨电车1号线是江苏省首条现代有轨电车线，也是首个国家批复的现代有轨电车项目，在全国具有标志性和示范性作用。该工程地处苏州城区，沿城市主干道和绿化带布设，线路全长约18km，最小半径40m、最大纵坡50‰。轨道结构按无缝化设计，首次采用60R2槽型钢轨和道岔铺设无枕式整体道床，且要求采用高精度轨道控制网和闪光接触焊新技术进行轨道铺装。

[0006] 闪光接触焊接自动化程度较高，单个接头的焊接时间较短，2～3min可完成一个接头的焊接。焊接接头的力学性能较好，能达到母材强度的90%以上，适合大规模的焊接。随着移动式钢轨闪光焊接设备在无缝线路建设中的推广应用，闪光焊接以其焊接高效率、高质量和节省大量的劳动力的特点得到施工单位的高度认可。[0007] 针对槽型轨闪光焊的应用在国内仍是一片空白，且有广泛的应用前景，因此非常有必要设计一种能同时适用于槽型钢轨及标准钢轨、能实现城市有轨电车槽型轨移动闪光焊接的施工方法，为今后其他槽型轨焊接施工提供指导。

[0002]

发明内容

针对现有技术存在的问题，提供施工原理简单、易于操作、施工效率高、施工质量可靠、同时具有较高的经济效益、能够满足有轨电车高标准施工要求的城市有轨电车槽型轨移动闪光焊接施工方法。

[0009] 本发明采用的技术方案为：

一种城市有轨电车槽型轨移动闪光焊接施工方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，拆除钢轨扣件并安放滚筒：拆除待焊接头前方钢轨全部扣件，并拆除待焊接头后方钢轨3.5m范围内的扣件；所述前方钢轨采用垫滑轮的方式以保证钢轨能纵向自由移动，并且前方钢轨下均匀安放多个滚筒，以便前方钢轨可纵向移动并保证相邻两滑轮之间

[0008]

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说 明 书

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的钢轨不下垂；

第二步，打磨除锈：对待焊接头进行打磨除锈；第三步，焊接和推瘤：对待焊接头进行焊接和推瘤；第四步，正火：对焊后接头进行正火处理；第五步，打磨：用打磨机具对焊接后的钢轨进行打磨。[0010] 作为本发明的优选实施方式，在所述第二步前须进行焊前钢轨检查：首先，检查待焊钢轨表面质量是否符合技术标准；其次，检查待焊钢轨端部是否弯曲，如果弯曲，可以采用矫直的方法进行对其矫直，对于无法矫直的端部弯曲，应将弯曲的端部切掉，切后钢轨的端面斜度不应大于0.8mm。

[0011] 作为本发明的优选实施方式，在所述第三步前须进行焊机焊前检查：应对焊机主机、液压系统、冷却系统、发电机组进行全面的检查，确保焊机工作正常后方可进行焊接作业。

[0012] 作为本发明的优选实施方式，在所述第二步中，对待焊接头两端800mm范围内钢轨轨腰打磨除锈，经打磨的表面和端面80%要见金属光泽，不得有锈斑。[0013] 作为本发明的优选实施方式，待焊接头的待焊时间超过24h或打磨后有水、油、污垢污染时，必须重新打磨处理。

[0014] 作为本发明的优选实施方式，在所述第二步中，应沿钢轨纵向进行打磨，严禁横向打磨，要保持轨头原曲线形状，对母材的打磨量不超过0.2mm。[0015] 作为本发明的优选实施方式，在所述第二步中，打磨时砂轮应与钢轨平稳接触，防止砂轮跳动；打磨时不得用力过猛，防止钢轨表面局部过热发黑、发蓝。[0016] 作为本发明的优选实施方式，在所述第三步前，要进行焊机对位，对位完成后，应迅速打好车辆止轮器，并应保证在焊接作业过程中车辆不会发生溜车现象。[0017] 作为本发明的优选实施方式，在所述第三步前需要进行夹轨对正：通过夹紧钢夹对两待焊钢轨接头的水平和垂直方向进行调直，在夹紧钢轨的同时，对准系统将两待焊钢轨沿钢轨中轴线对中。

[0018] 作为本发明的优选实施方式，在所述第五步后需要进行接头探伤检查：当接头温度在40℃以下时，进行探伤，并且，探伤前，首先对工件表面进行处理，使其达到表面无锈蚀、斑点、氧化层、油和焊接溅射物的存在。[0019] 本发明的工艺原理：基于闪光焊原理，针对60R2槽型轨截面尺寸、轨腰尺寸及左右股钢轨截面不对称的特点，通过对焊机机头结构、焊接钳口、夹紧油缸、推瘤系统及焊接动力的改进，实现了在不调转焊机机头的情况下对左右两股截面不对称的槽型钢轨夹持、对中。并对槽型轨焊接对轨、打磨、及正火工艺等展开了研究形成型槽型轨移动闪光焊接施工方法。为配合移动闪光焊接的施工，研制了CFN290液力传动内燃轨道车和CFP7-00型平板车运载焊轨机且满足40m小曲线半径、50‰纵坡牵引走行，实现了工地移动移动焊接。[0020] 综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、采用新型槽型轨移动式闪光焊机，可焊接钢轨的型号：59R1、59R2、60R1、60R2等槽型钢轨（EN14811:2006+A1:2009），在不调转焊机机头的情况下对左右两股截面不对称的槽型钢轨夹持、对中及焊接，保证施工效率。[0021] 2、对焊接对轨、打磨、正火的工艺进行创新改进，保证焊接接头质量及施工效率。

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说 明 书

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3、设计采用可完美运载焊轨机且满足40m小曲线半径、50‰纵坡牵引走行的内燃轨道及平板车。[0023] 4、本发明施工原理简单，易于操作，施工效率高，施工质量可靠；同时具有较高的经济效益，能够满足有轨电车高标准施工要求。[0024] 5、本发明已成功应用于某城市有轨电车1号线36.3km无缝线路施工中，共完成3200个接头的焊接施工。施工总工期可控，全过程无质量、安全事故发生，满足施工设计要求。附图说明

[0025]

图1是本发明的施工流程图

具体实施方式

[0026] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明做进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0027] 实施例1

本发明的施工流程图见附图1。[0028] 本发明的施工步骤如下：

一、施工准备1、焊前准备1）焊机对位。为配合本工法的顺利实施，通过能满足40m小曲线半径、50‰纵坡牵引走行的内燃轨道车及平板车进行焊机对位。[0029] 2）拆除待焊接头前方长钢轨全部及接头后方3m左右范围内的扣件，并校直钢轨。即拆除待焊接头前方钢轨全部扣件，并拆除待焊接头后方钢轨3.5m范围内的扣件； 所述前方钢轨与所述后方钢轨即待焊接钢轨

3）根据轨枕和扣件类型适当垫高待焊接头固定端的钢轨（以焊机机头可夹持为衡量标准），待焊接头移动端（即所述前方钢轨）钢轨采用垫滑轮的方式以保证移动端钢轨能纵向自有移动，并且端面高度高于固定端钢轨45mm左右，以保证焊接焊头焊接后的轨顶平直度。

[0030] 4）待焊接头移动端（即所述前方钢轨）的长钢轨下每隔10m安放一个滚筒，以便钢轨可以纵向移动且保证两滑轮之间的钢轨不下垂。[0031] 2、钢轨焊前检查

1）检查待焊钢轨表面质量，应符合TB/T1632.1-2005《钢轨焊接第一部分：通用技术条件》相关技术标准。[0032] 2）检查左右股单元轨节接头相错量不大于40mm。[0033] 3）如果钢轨端部弯曲，可以采用矫直的方法进行对其矫直，对于无法矫直的钢轨端部弯曲，应将弯曲的钢轨端部锯切掉，锯切后钢轨的端面斜度不应大于0.8mm。

[0034]

3、焊机焊前检查

焊机保养及维修必须符合焊机及附属设备保养维修规程，并制定相应的安全操作规

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程，严格执行。焊接的各项参数经焊接型试试验确定、监理认可后，不得随意改动。操作者在开机前，应对焊机主机、液压系统、冷却系统、发电机组进行全面的检查，确保焊机一切工作正常后方可进行焊接作业。[0035] 二、打磨除锈

1、与标准轨相比槽型钢轨轨腰内侧高度小，且轨腰内侧受凹槽影响，单纯使用手提砂轮机无法达到除锈要求，需配合直列砂轮机、角磨机等多种打磨机具打磨、抛光，才能达到除锈标准。[0036] 2、除锈时对待焊接头两端800mm范围内钢轨轨腰除锈，经打磨的表面和端面80%要见金属光泽，不得有锈斑。待焊接头的待焊时间超过24h或打磨后有水、油、污垢污染时，必须重新打磨处理。[0037] 3、打磨机具应沿钢轨纵向进行打磨，严禁横向打磨，要保持轨头原曲线形状，对母材的打磨量不超过0.2mm。打磨时砂轮应与钢轨平稳接触，防止砂轮跳动。打磨时不得用力过猛，防止钢轨表面局部过热发黑发蓝。[0038] 三、焊机对位

1、每班由调车员联系和协调，将移动式焊轨机和工班作业人员运抵焊接作业区。2、推进移动焊轨车初定位，载有移动式焊轨机的平板车第一个轮对距焊接位置3.2m左右。

[0039] 3、移动式焊机对位完成后，作业人员应迅速打好车辆止轮器，并应保证在焊接作业过程中车辆不会发生溜车现象。[0040] 四、夹轨对正

1、通过夹紧钢夹对两待焊钢轨接头的水平和垂直方向进行调直。在夹紧钢轨的同时，对准系统能将两根钢轨沿钢轨中轴线对中，对准精度为0.3mm。操作人员用5cm钢板尺检查钢轨的工作边、轨底面以及轨角是否对正，如没有对正，松开夹钳重新对正。[0041] 2、严格按焊轨机安全操作规程进行焊轨作业。待焊钢轨进入焊机后，对中时首先要保证钢轨顶面和工作面平顺。对中后，作用面错位偏差不大于0.5mm，轨底不得上下错牙，焊缝中心不偏离焊机钳口中心。[0042] 3、槽型钢轨根据供货技术条件存在钢轨各个端面尺寸偏差，最大偏差可以达到3mm，以致对轨过程对轨最大偏差可以达到6mm，且钢轨高度、垂直度、轨底宽度、平直度等多个偏差同时存在，无法满足的对轨焊接的要求。为此在本工法对轨过程中采用在电极上针对不同位置的偏差通过垫紫铜片的形式以调节钢轨对正。在钢轨公差无法满足焊接对正要求的前提下，采取保证钢轨轨底上下不错牙的工艺原则。因槽型轨轨底较薄（轨底边缘只有6mm），若有轨底上下错牙现象发生,轨底焊接结合面积较小易留下断轨隐患。[0043] 4、通过对焊轨机焊接钳口的特殊设计，不仅可焊接59R1、59R2、60R1、60R2等槽型钢轨，而且还实现了在不调转焊机机头的情况下对左右两股截面不对称的槽型钢轨夹持、对中及焊接，保证施工效率。[0044] 五、焊接和推瘤

1、焊前必须检查焊机的供电电压，供电电压值必须在规定的允许范围内，在生产过程中也应随时检查。

2、钢轨可靠的夹紧、对中后，调整轨缝2mm左右，便可以开始焊接。焊接由可编程序控

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说 明 书

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制器自动控制焊接电流、电压、位移、压力等参数，焊接时间约两分钟，焊接完成后由焊机自动完成推瘤。计算机焊接数据采集系统采集焊接过程的全部技术数据，绘出焊接参数曲线图，通过对技术数据进行分析，自动判断焊接是否合格。如焊轨不合格须重新焊接，焊接参数应通过打印及硬盘保存的方式，保证每个焊接接头数据的可追溯性。

3、焊机监控人员应认真观察焊接记录，分析每个焊接接头曲线，与型式试验通过时的焊接曲线仔细对比，发现异常及时汇报给有关部门，不得擅自变更焊机的技术参数。[0045] 4、该槽型轨焊机推瘤系统加装了液压马达，实现了二次加压推瘤，增大了推瘤力保证了推瘤成功率。推瘤时余量应不大于3 mm，焊渣不应挤入和划伤钢轨母材。焊接结束后，应立即检查焊机钳口部位及钢轨钳口接触处有无打滑、烧伤，被钳口烧伤的焊接接头应判为不合格。如发现焊接接头存在表面烧伤、推瘤推亏、裂纹等缺陷都应判为不合格。如发现焊接接头工作边、轨底面、轨角严重错位都应判为不合格。[0046] 5、焊机的导电钳口表面必须光洁、平整，发生烧伤时应及时处理，必要时更换，更换后方可再进行焊接。每焊完一个焊接接头应对钳口清理，不得留有尘渣。[0047] 6、每班前应该对焊接设定的参数进行核实，确认无异常后方可进行下一步的作业。

[0048] 六、正火

1、在钢轨下垫上短枕木头，将火焰加热器、流量控制箱、过滤器、液化气瓶、氧气瓶和冷却水泵用胶管连接。因槽型轨闪光焊接为国内首次，槽型轨轨头宽（113mm），轨底、轨腰薄,无技术成熟的火焰正火设备，本工法通过实验对标准75轨火焰加热器对应的槽型轨轨底三角区、轨腰的眼孔位置及大小进行改进，并采用“氧气+液化气”（传统正火采用“氧气+乙炔”）来实现槽型轨闪光焊接接头的正火工艺。槽型轨因轨底、轨腰较薄，正火温度不易控制，采用“氧气+液化气”正火，火焰温度比“氧气+乙炔”要低，易于正火温度的掌控，且液化气价格便宜。[0049] 2、将正火架放置在钢轨上，将火焰加热器放置在正火架的圆柱形导杠上，调整加热器与钢轨表面间隙，使得间隙均匀、对称之后锁定。

3、启动冷却水泵。[0050] 4、调节加热器位置，使焊接接头处于加热器摆动中心。[0051] 5、调节瓶装液化气输出压力在0.15Mpa，调节瓶装氧气的输出压力在0.6Mpa，通过控制箱快速开关阀调节液化气流量在3.8格(m3/h) ，氧气流量在4.2格(m3/h)。将氧气流量调好点火，点火后氧气流量恢复规定格数，摇火摆动频率控制在60次/min左右，摆动幅度不小于60mm。达到正火温度后应同时关闭控制箱快速开关阀，但液化气比氧气先关数秒。

6、正火加热起始阶段轨头表面温度应在500℃以下，加热温度应为850℃～950℃。光电测温仪探头应垂直被测钢轨表面，每次测量接触时间≤3S。[0052] 7、做好正火记录。[0053] 七、焊后粗磨

利用钢轨打磨机具（手提式砂轮机、仿形打磨机、角磨机、直磨机）打磨钢轨焊接拉头的轨顶面、侧面、轨底角表面，打磨时不宜横向打磨焊缝，不应使砂轮在钢轨上跳动从而冲击钢轨母材，不使钢轨表面“发蓝”。 在打磨时若温度高，要适当暂停打磨，待温度适宜时再进

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行打磨。

八、焊头精磨

1、由于槽型轨截面形状的特殊性，对部位的打磨采用了不同的打磨设备。首先利用仿形打磨机打磨焊接接头的轨顶面及非工作边，并进行外形精整；利用改装的碗型打磨机打磨工作边，直列砂轮机打磨钢轨轨顶圆弧面及凹槽面。外形精整应保持轨头轮。[0055] 2、焊头在轨底上表面焊缝两侧各150mm范围内及距两侧轨底角边缘各为35mm的范围内应打磨平整，不得打亏，打磨温度不应大于50℃。[0056] 3、外形精整的长度不应超过焊缝中心线两侧各450mm，外形精整不应使焊接接头或钢轨产生任何机械损伤，不应使用外形精整的方法纠正超标的平直度偏差和超标的接头错边。

[0057] 九、探伤

焊接接头温度在40℃以下对钢轨焊头进行探伤。焊缝探伤分为目测和仪器检测。焊缝表面的缺陷主要有电击伤、划伤、碰伤等，可以通过目测判断；焊缝内部的缺陷主要有过烧、灰斑、夹杂、未焊透等，通过仪器判断。[0058] 探伤前，首先对工件表面进行处理，使其达到表面无锈蚀、斑点、氧化层、油和焊接溅射物等污物存在，表面光洁度符合要求。这样可以保证探伤的准确度，并保护探头。[0059] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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说 明 书 附 图

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图1

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