车站正线无砟道岔铺设铝热焊接作业指导书

车站正线无砟道岔铺设铝热焊接作业指导书目 录一、工程概况1二、劳动力配置2三、机具设备2四、铝热焊接工艺流程图和焊接顺序图24.1铝热焊接工艺流程图24.2焊接顺序图2五、施工作业环境及施工设备和产品使用技术要求3六、施工作业步骤36.1 施工准备46.2 轨端干燥46.3轨端除锈去污46.4对轨56.5夹具安装56.6 砂模安装56.7 封箱66.8预热过程的控制66.9坩埚的使用76.10 焊剂高温反应76.11 拆模76.12 推瘤86.13 热打磨86.14冷却打磨86.15 外观及探伤检查86.16 经打磨后的焊接接头轨头部位满足96.17 焊接接头焊筋表面应满足：96.18 收尾工作9七、焊接接头直线度和表面质量要求107.1 平直度要求107.2表面质量要求10八、探伤108.1 探伤人员资质要求108.2焊接接头探伤要求10九、焊接记录11十、检验规则1110.1 成品检验1110.2 型式检验1110.3生产检验13十一、焊接参数13十二、常见的铝热焊缺陷及原因分析14十三、安全质量措施14焊轨机具及焊药钢轨铝热焊接操作记录表 附表1钢轨铝热焊焊接接头质量要求 附表2XX站铝热焊接作业指导书一、工程概况武广客专XX车站位于岳阳市东规划区，北距新赤壁站81km，南距新汨罗站70km。XX站共有正线无砟道岔12组，其中北咽喉两组渡线道岔位于王达凡隧道内，具体见下图。XX车站无砟道岔类型表编号辙叉号开向岔心里程备注218右开DK1404+803.326BWG道岔418右开DK1404+713.323618左开DK1404+599.868818左开DK1404+509.8651618左开DK1404+396.411018右开DK1404+307.941918左开DK1403+092.0491518右开DK1403+003.589718左开DK1402+973.589518左开DK1402+883.589318右开DK1402+547.696118右开DK1402+457.696二、劳动力配置根据施工进度计划，配置4组共24人专业道岔钢轨铝热焊施工队伍进行施工。三、机具设备根据施工进度计划，配制专业机具设备进行钢轨铝热焊施工，主要工具见附表：四、铝热焊接工艺流程图和焊接顺序图4.1铝热焊接工艺流程图采用德国施密特钢轨铝热焊接技术，焊接工艺图如下：铝热焊工艺流程图钢轨预热施工准备轨端干燥坩埚安装轨端除锈去污点火浇铸调整轨缝、轨端对正拆模、推瘤夹具安装打磨砂模安装封箱探伤、记录 4.2焊接顺序图BWG道岔焊接顺序图9528131441367101211BWG道岔，按上图所示焊接顺序，顺序为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14详述如下： 辙叉轨排与导轨连接部，先直股，后曲股； 导轨与尖轨跟部，先直尖轨，后曲尖轨。 基本轨焊接，先直股，后曲股； 道岔前后钢轨焊接顺序：先岔前，再岔后；先直股，再曲股。设计提供的道岔钢轨焊接的锁定轨温是225五、施工作业环境及施工设备和产品使用技术要求1、寒冷、刮风及下雨天焊接时，必须搭设帐篷。气温低于5及大风、大雨天气严禁焊接。当温差变化大时必须使用拉轨器在保证轨缝大小稳定的情况下进行焊接。2、铝热焊剂应当密封包装，要有干燥的储藏环境，要有包装标记，便于识别产品类型，生产日期。3、砂模是预制好的，并与待焊钢轨断面吻合；包装上有标记，便于识别产品类型，生产日期；不得受潮、破损、开裂。4、坩埚使用前不得受潮、破损、开裂。配备限制钢水飞溅的坩埚盖；坩埚底部易熔塞用来控制钢水流下的时间，必须保持完好状态。5、 冬季使用氧气、丙烷或乙炔采取保温措施，以保证气体的压力正常。六、施工作业步骤6.1 施工准备6.1.1 检查施工现场，焊接前专人根据焊接物品清单进行清点以防漏带，影响施工。6.1.2 检查施工机具且试用，保证焊接前设备的完好率100%。用肥皂水检测氧气瓶、燃气瓶及其他系统，如有漏气情况不能使用。6.1.3 检查轨道的平直度和表面情况。检查钢轨端头有无裂缝、倾斜或其它缺陷，当轨端有低接头时必须锯掉低接头。有大于2mm深的掉角等必须锯除。6.1.4 检查轨缝大小与位置以及接头相错量情况。焊缝不得落在轨枕上，轨缝位置须距轨枕边100mm以上，保证左右股钢轨拉伸时接头相错量满足小于100mm的要求。6.1.5 测量轨温。在钢轨背光一侧测量轨温，当轨温低于5时不进行焊接。6.1.6 焊接钢轨两侧50m范围内必须严格按规定上紧扣件，确保焊接时轨缝间隙不得发生移动，影响焊接质量甚至发生钢水泄露。6.2 轨端干燥6.2.1 对轨端除锈去污前可用预热枪对钢轨焊缝两侧1米范围内烘烤，充分排除钢轨表面水分及油污。6.3轨端除锈去污6.3.1 用带有钢丝刷的角磨机对焊接钢轨端部、两侧、轨头和轨底的锈污进行打磨清洁，范围为50mm，特别要重视轨底的清洁，轨端不垂直度1mm。6.3.2 打磨完成后，轨头端部边缘需倒角1mm45度。6.4对轨6.4.1 轨缝调整：在轨头和轨底的两侧进行测量,同等条件下，轨缝须满足(28mm+2mm28mm-1mm)，宁大勿小。焊接过程中保持间隙不变，从对轨开始禁止在焊缝两端各50m范围内松扣件、起拨线路、拉轨撞轨和通行车辆，直至焊接完毕，轨温降至300以下为止或推瘤20分钟以后。4.4.2 尖点对正：将1m直尺的中点与焊缝隙中点重合，用钢楔子或者对轨架进行高度调节，使焊缝两侧0.5m处钢轨轨顶面与直尺的间隙为1.5-2mm。4.4.3 水平对直：用1m直尺分别紧贴钢轨的轨头、轨腰,并用钢板尺紧贴轨脚，一般情况下必须做到三处均密贴方为水平对正。必须保证接头的作用面一侧水平对正，钢轨内侧纵向要求平直，以1m直尺同时测量两轨平顺度，错动不大于0.2mm。4.4.4対轨先调高低，后调水平。対钢轨两端需加重重量，以使提高対轨精度。6.5 夹具安装6.5.1 夹具装置安装要与轨面平行；6.5.2 在调整预热枪高度时，首先要调整预热枪与轨面平行；6.5.3 用多用塞尺测定夹具安装位置，并调整定位预热枪的高度，预热枪头到轨面的高度为40mm。6.6 砂模安装6.6.1 检查砂模应无受潮、无裂纹、无变形，各组件完整，状态良好。有裂痕或受潮的砂型不能使用；6.6.2 砂模浇注孔略作休整，防止高温时砂粒脱落；6.6.3 将砂模与钢轨接触面进行摩擦，使砂模与钢轨结合部位密贴；6.6.4 如果砂模与钢轨接触面吻合不好，则会发生漏钢水的严重后果；6.6.5 底模一定要对中，并且与钢轨紧贴。6.6.6 砂模浇注孔要与左右轨角对称，以确保两侧轨底受热均衡；6.6.7 砂型中央与轨缝中央一致,砂型与钢轨垂直，两片砂型要对齐，不要错开，不要忘记放入白卡纸。6.6.8 在扭紧夹具时，应由一人完成，均匀夹紧。6.6.9 要试放分流塞，使分流塞在砂型中高低松紧合适。6.6.10安装侧模时，倾斜45度。6.7 封箱封箱过程是比较关键的步骤之一，在操作的时候应该特别留意，如果封箱不严密，会发生漏钢水的问题，封箱完成后，焊接负责人应该检查封箱是否达到要求，以确保焊接质量。6.7.1 在封箱时要盖上砂型盖，防止砂粒落入砂型中形成夹渣；6.7.2 封箱分两步进行，首先对各缝隙关键部位压紧封砂，打好基础，然后整体封箱并用捣实棒捣实在；6.7.3 在封箱过程中，两侧模板之间的砂要高于砂型模板，防止钢水从两侧流出。6.7.4封箱先从轨底开始，从下往上按顺序进行，封箱速度快。6.8预热过程的控制6.8.1 工作压力控制氧气和丙烷的工作压力分别是3.5Bar和1.0Bar，如果使用的是氧气和乙炔气，其工作压力也分别是3.5Bar和1.0Bar。在调压过程中，首先将氧气打开，而后开启并调节丙烷压力与流量，调节预热枪火焰；6.8.2 预热火焰的调节先稍开氧气阀门，再打开燃气阀门，然后点火逐渐交替打开两个阀门，直至氧气阀门完全打开为止，再通过调节丙烷阀门来调节火焰大小，使火焰的长度保持在15-20mm，火焰为中性焰，预热枪头应距轨头40mm；6.8.3 密切关注整个预热过程在预热过程中，应该密切关注轨头受热颜色变化过程，轨腰预热完成的温度为950-1000的摄氏度，预热时间为55分至6.5分，其颜色为鲜红色；6.8.4 预热枪头须调至轨缝中央，以保证预热效果。6.8.5 预热完后，先关丙烷，枪头朝上，注意安全。注：须使用施密特公司提供的预热系统。6.9坩埚的使用 6.9.1 使用坩埚前须检查坩埚,受损,受潮的坩埚不能使用。 6.9.2 须清除坩埚内的杂物,易熔塞表面须干净。6.9.3 从焊剂包装中取出焊剂，混合均匀后（反复倾倒三次），将焊剂旋转倒入坩埚中，并使其顶部形成锥形，插入高温火柴，盖上坩埚盖，预热完成后，立即放入分流塞并将坩埚安置在砂模侧模板顶部定位槽内。6.10 焊剂高温反应焊剂反应时间：8-15秒；镇静时间：8-18秒（若大于30s，燃烧不均匀）。注意：焊剂反应及浇注过程中，操作者应该距离坩埚3米以上的距离，确保人身安全。反应完成后，如果钢水不能漏下来，应该让钢水在坩埚中冷却了20分钟后才能移动坩埚。6.11 拆模浇铸完成后1分钟，移去坩埚，并将其放在安全的地方，然后移去灰渣盘，并将灰渣倒入坩埚中，保持环境干净。浇铸完成4.5分钟后，先拆除侧模板和夹紧装置,再拆除底模板。注意 a、在拆摸过程中要小心，不要将砂型一起脱下，造成钢水流出。 b、拆摸后，及时将轨面清理干净，防止推瘤时残渣拉伤轨面。6.12 推瘤浇铸完成8分钟以后开始推瘤。浇铸棒在推瘤完成20分钟后打掉。注意 a、推瘤过早会因为焊头硬度不够而拉伤轨面。 b、推瘤过迟会给推瘤带来困难。 C、打掉浇铸棒时，要注意敲击方向，不能由内向外敲击。6.13 热打磨6.13.1 推瘤完成后，就可以进行粗打磨。焊后接头温度降低到300度以下才能放车通行。6.13.2 打磨焊头使其轮廓与两侧钢轨相同。6.13.3 打磨后，焊头处的凸出量不小于0.5mm。6.14冷却打磨4.14.1 当轨温降至常温时进行冷打磨，打磨位置包括轨顶及内侧工作面、轨底上表面、轨底。4.14.2 使钢轨表面整体平齐。4.14.3 焊缝两侧100mm范围内不得有明显的压痕、碰痕、划伤等缺陷。4.14.4 焊头须打磨至0 +0.3毫米，不能低凹。时速200公里以上线路打磨要求为0 +0.2毫米。6.15 外观及探伤检查焊缝两侧10mm范围内不得有明显的压痕、碰伤、划伤等缺陷。当轨温降至50以下时进行探伤。首先清理焊缝两侧各100mm范围，确定无锈、无裂纹、无毛刺等再涂抹机油，进行全端面探伤，不合格焊头须切掉重焊。编写焊头编号，作好记录。6.16 经打磨后的焊接接头轨头部位满足6.16.1 不应出现裂纹；6.16.2 可出现1个最大尺寸为1mm的气孔；6.16.3 在轨头下鄂与焊筋边缘交界处半径为2mm的区域内，可出现1个最大尺寸为1mm的气孔、夹渣或夹砂；6.17 焊接接头焊筋表面应满足：6.17.1 最多可出现3个最大尺寸不超过2mm的气孔；6.17.2 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；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mm1031522016.18 收尾工作6.18.1 检查焊好的接头，做好原始记录并编写焊接序号。6.18.2 清理道床，按标准方枕。6.18.3 加强捣固焊接接头两侧的两根轨枕。6.18.4 将轨道恢复正常，并进一步清理焊接现场。6.18.5 把灰渣、废钢料、砂模等清理干净，装入坩埚中，在离开的时候带到指定的场所处理。禁止将其乱丢在铁路沿线，造成对铁路沿线的污染。七、焊接接头直线度和表面质量要求7.1 平直度要求轨头工作面1m长度平直度允许的最大偏差应符合表1规定。表1平直度允许的最大偏差线路设计速度km/h轨顶面垂直方向最大偏差mm轨头侧面工作边水平方向最大偏差mm250+0.3+0.3注：轨头侧面“+”表示凹进，使轨距扩大；轨顶面“+”表示高出钢轨母材基准面。7.2表面质量要求5.2.1 焊接接头的轨头工作面经外形精整后的表面不平度应满足：在焊缝中心线两侧各100mm范围内，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0.2mm。5.2.2 焊接接头及其附近钢轨表面不应有裂纹、划伤、碰伤、电极灼伤、打磨灼伤等伤损。 八、探伤8.1 探伤人员资质要求探伤人员应持有铁道部门无损检测人员技术资格鉴定考核委员会颁发的II级或以上级别的技术资格证书，并经过钢轨焊缝探伤技术培训方能独立上岗作业。8.2焊接接头探伤要求8.2.1 钢轨焊接后均应对焊接接头进行超声波探伤，并填写探伤记录。记录应包括仪器、探头、焊接接头编号、测试数据、探伤结果及处理意见。8.2.2 探伤时焊接接头的温度不应高于40时。8.2.3 探伤前应对探测系统校准。8.2.4 扫查前检查探测面表面粗糙度，应无锈蚀和焊渣，打磨面应平顺、光滑，打磨范围应能满足探伤扫查的需要。8.2.5 使用双探头或单探头对轨头、轨腰、轨底分别进行探测。8.2.6 发现内、外缺陷要及时向施工人员反映，采取补救措施。九、焊接记录焊接操作人员应记录焊接过程，记录内容参照附表1“钢轨铝热焊接操作记录表”，记录应保留5年。十、检验规则10.1 成品检验10.1.1 应对每个焊接接头（成品）进行成品检验。10.1.2 成品检验的项目包括外观和超声波探伤。10.2 型式检验10.2.1 出现下列情况之一时应进行型式检验：10.2.1.1 焊轨组织初次焊接铁路钢轨。10.2.1.2 采用新型焊剂或调整工艺时；10.2.1.3 钢轨生产厂、或钢轨型号、或钢轨牌号、或钢轨交货状态改变，首次焊接时；10.2.1.4 生产检验结果不合格；10.2.1 .5停产一年后，恢复生产前。10.2.2 型式检验的项目及试件数量见表2表2型式检验的项目及试件数量 单位为个外观超声波探伤静弯疲劳拉伸冲击硬度显微组织断口轨头受压轨头受拉焊缝硬度软化区宽度全部试件全部试件8231111110(利用静弯试件)型式检验序号根数长度备注静弯10根1300m疲劳3根1300m硬度2根200mm拉伸1根110mm冲击1根60mm备注：uu 国产与国产焊接,vv德国与德国焊接, uv国产与德国焊接。国产-u71Mn， 德国-VRC60 铁科院联系电话：010-5184950410.2.3 型式检验受检试件用钢轨的生产厂、型号、牌号、交货状态应与焊接生产用钢轨相同，受检试件应是相同工艺焊接的接头。10.2.4 不同牌号钢轨之间的焊接，焊接接头的质量要求按照强度级别较低的钢轨执行；热轧钢轨与热处理钢轨之间的焊接，焊接接头的质量要求按照热轧钢轨执行。10.2.5 型式检验结果的试件为合格试件。静弯受检试件、疲劳受检试件应连续试验合格。一次型式检验中，应在各检验项目全部合格后，方可判定本次型式检验合格。型式检验合格后方可批量生产。10.2.6 型式检验报告中，应明示以下内容：焊轨组织名称、焊接材料的型号及生产厂、主要焊接操作人员姓名及操作许可证编号、钢轨生产厂、钢轨型号、钢轨牌号、钢轨交货状态、检验设备、详细的检验结果等。10.3生产检验10.3.1 出现下列情况之一时应进行生产检验：10.3.1.1 连续焊接100或200个接头；10.3.1.2 两次焊接生产间隔达6个月及以上；10.3.1.3 更换主要焊接操作人员。10.3.2 生产检验的项目及试件数量见表3： 表3生产检验项目及试件数量 单位为个连续焊头数量外观超声波探伤静弯焊缝硬度断口轨头受压轨头受拉10022111(利用静弯试件)2(利用静弯试件)20033211(利用静弯试件)3(利用静弯试件)注：外观和超声波探伤检验合格后的试件作为静弯试件。10.3.3 静弯试件应连续试验合格。10.3.4 生产检验使用随机加焊的试件，生产检验结果应符合相关规定，检验合格后方可继续生产。10.3.5 生产检验有1个及以上试件不合格时应予复验。第一次复验：对不合格试件加倍取样复验，经检验合格表示生产检验合格；若试件中有1个及以上不合格，应再复验。第二次复验：对不合格试件加倍取样复验，经检验合格表示生产检验合格；若试件中有1个及以上不合格，应判生产检验结果不合格。十一、焊接参数钢轨规格焊缝宽度（MM）预热枪头高度（MM）气压（Bar）预热时间（分）拆膜时间（分）推瘤时间（分）尖点高度（mm）氧气丙烷S60 28-1，28+2403.51.05.5-6.5根据火候4.58.01.5-2注：由于各地氧气、丙烷的纯度不同，压力和预热时间略有差异，关键要控制火焰质量，并注意观察钢轨预热效果。十二、常见的铝热焊缺陷及原因分析缺陷特征产生部位形成原因夹渣断口处存在不规则体积的夹渣，一般呈暗灰色。任何部位易熔塞打开过早使焊渣未来得及和钢水分离；或者其他杂物进入焊接缝；封箱过程中，预热过火，轨端“滴泪”；轨端不洁。未焊透断口呈未溶合状态、平整。轨脚两侧居多预热温度不够；砂模孔与轨脚对位不准确，间隙不均匀。气孔气孔大小不均匀，有单个或蜂窝状气孔群任何位置焊剂、砂模、坩埚受潮；封箱砂过潮；轨端的水分和油污没有清理干净十三、安全质量措施13.1 各工序工作人员应经过安全技术培训并考试合格后方可上岗。13.2 液化气、氧气瓶、乙炔瓶等应布置在焊接和切割火焰的上风和侧风向，禁止在火焰的下风，必须站立放置，禁止倒放，氧气瓶和燃气瓶应相距5m。13.3 加热器发生回火、放炮时，应先立即关闭氧气，后关燃气、熄灭火焰，防止出现严重事故。13.4 焊接过程对所有气管严禁压、踩，保证气体畅通。13.5 搬运及作业时，各工序严格按操作规程进行操作，以防止发生人身伤害。13.6 焊轨作业时，应配置好必须的劳动防护用品（工作服、眼镜、长皮手套等）。配备干粉灭火器。13.7 施工点附近不应有挥发性气体，易燃易爆物。如果存在，在设法转换或争取安全保护措施后，方可施工。13.8 气管不要靠近已燃加热器太近，以防爆炸。13.9 加热过后钢轨，严禁身体各部位碰及，以防烫伤。13.10 打磨前应检查端磨机是否漏电，运转是否良好，如有异常应立即联系维修电工进行维修，严禁私拉乱接，避免发生人身事故。13.11 打磨后的钢轨端面严禁再次污染，如有污染要重新打磨。13.12 点火焊接前所需工具摆放齐整，位置合适，禁止闲杂人员进入作业范围内。13.13 焊接前卸下的道岔零部件要原位恢复；13.14 存放铝热焊材料的房间应配制干燥剂及干湿温度计，保证其环境相对温度不大于70%。附件：焊轨机具及焊药钢轨铝热焊接操作记录表 附表1钢轨铝热焊焊接接头质量要求 附表2 施密特铝热焊机具及焊剂序号名称型号单位数量备注1内燃锯轨台22起道机台23汽油发电机2KW台14角磨机台3除锈用51米钢直尺1m把16精打磨专用1米钢直尺机1m把17液化气瓶（纯丙烷）个68氧气压力表个19丙烷压力表个110氧气防爆接头个111丙烷防爆接头个112氧气管m2013丙烷管m2014铝热焊磨具夹具套2施密特提供15铝热焊推瘤机（UL-W推瘤刀头B）4冲程液压推瘤机台116钢轨内燃仿形打磨机四冲程台1Robel Type 13.44或者Cemafer Type MP617手动打磨机砂轮片直径180mm(230mm最好)台118氧气-丙烷预热枪付119气体混合接头个120轨温计付221秒表个222米尺5米把2附表序号名称型号单位数量备注23钢直尺15m把224塞尺把225仿形打磨机砂轮片2026角磨机砂轮片片5027锯轨机砂轮片直径420mm片5028钢丝刷把2029大铁锤把130小铁锤把131三角形铁块长18cm,短5cm,厚2cm块1232测尖点用楔形塞规个133拉轨机套134撬棍把235活动扳手最大开口宽度20mmm把2最大开口宽度30mmm把2最大开口宽度45mmm把236德国施密特焊接设备、焊药等套2根据轨头而定，其中包括焊药、砂模、封箱砂、坩埚、灰渣盘、砂型等37面具安全帽个1038隔热手套副1039防护衣套1040护目镜个1041轨道小车个142钢轨保护盖（长）个143钢轨保护盖（短）个1附表1铝热焊接记录表线名站名道岔型号日期 年 月 日轨型熔炉号天气气温轨温道岔编号焊头里程焊头编号焊接操作焊接人预热时间状况轨缝头 mm反应+镇静时间 分 秒拆模时间 分 秒底 mm推瘤时间 分 秒整修结束 时 分 秒焊药情况型 号丙 烷气瓶内压力Bar编 号工作压力Bar批 号氧 气气瓶内压力Bar生产日期工作压力Bar外观检查轨面： mm/m； 内工作边： mm/m； 底面： mm。检查与结论：焊接操作人员： 质检员： 技术主管：附表2钢轨铝热焊焊接接头质量要求表序号检验项目60kg/m质量要求1外观平直度按5.1的规定表面质量按5.2的规定2超声波探伤按第六部分的规定3静弯轨头受压880Mpa级轨：F1200kNmax10mm980Mpa级轨：F1300kNmax10mm轨头受拉880Mpa级轨：F1100kNmax10mm980Mpa级轨：F1200kNmax10mm4疲劳Fmin=70kN,Fmax=350kN支距：1.0m，载荷循环次数：2106，不断5拉伸a880Mpa级轨Rm710Mpa,980 Mpa级轨Rm780Mpa.A2%b6冲击AKU6.0J7硬度焊缝硬度热轧钢轨Hp20(HBW10/3000)，热处理钢轨Hp-40Hp(HBW10/3000)软化区宽度热轧钢轨W20mm, 热处理钢轨W30mm8显微组织焊缝、热影响区不应出现马氏体及魏氏组织等贝氏体型焊剂：焊缝显微组织为贝氏体加少量铁素体珠光体型焊剂：焊缝显微组织为珠光体加少量铁素体9断口不应出现疏松、缩孔或由焊接引起的裂纹等缺陷允许出现少量气孔、夹渣或夹砂等缺陷，其尺寸及数量如下：最大尺寸2mm时，允许数量1个；最大尺寸1mm时，允许数量2个a热处理钢轨焊接接头的静弯、拉伸检验项目，按照相应牌号热轧钢轨焊接接头的要求执行。b断后伸长率A、冲击功AKU不作交货条件。注：Hp为焊接接头热影响区外两侧钢轨母材的平均硬度。