秦沈客运专线工地钢轨铝热焊接接头相错量的控制

秦沈客运专线

工地钢轨铝热焊接接头相错量的控制

新运公司二公司樊卫勋

摘要：工地单元焊时的钢轨接头相错量在单元轨节应力放散后就会发生变化，加之由于铝热焊接有一定的不合格率要锯掉重焊，接头相错量要综合考虑几种因素进行预留才能保证不超标。

秦沈客运专线我公司铺设的是长度为300m的长钢轨，在工地用铝热焊工艺将长度为300m的长钢轨焊成1.5km的单元轨节，称为单元焊接，工地编号字母为D。单元焊后用连入法将1.5km的单元轨节通过应力放散锁定后最终形成无缝线路，此时的焊接称为锁定焊接，工地编号字母为S。

根据《秦沈客运专线有碴轨道工程质量检验评定标准（试行）》第3.5.9条的规定：“长钢轨就位合龙时，左右两股钢轨的焊接接头宜相对，相错量不应大于100mm，”第3.7.3条规定：“……左右两股钢轨的锁定轨温差不得大于3℃……”所以必须在钢轨单元焊接时对接头相错量进行控制才能保证在钢轨应力放散后焊接接头相错量不超标。一、接头相错量的控制应考虑的几个因素

⒈应力放散时钢轨的拉伸量

秦沈线钢轨接头示意图见下图：

元轨节两股钢轨的锁定轨温差不超过3℃的要求，可以计算出由拉伸而产生的相错量在D1接头处最大。计算如下：

ΔLD1＝α×L×Δt

＝11.8×10-6×1203×3

＝42.6mm

L为拉伸钢轨的长度，由于基地采用接触焊接，有顶锻量，所以每根长轨的实际长度基本都为299.5m。

L＝299.5×4＋5.5＝1203m

同样可以计算出其他单元焊头在两股钢轨锁定轨温差最大相差3℃时由于拉伸而产生的相错量，具体见下表。（单位为mm）

⒉焊头不合格率的影响

铝热焊接由于在工地作业，其焊接质量受外界的影响很大，合格率（经探伤）不可能达到100%，不同的焊剂、焊接工艺合格率均不相同，如果一个焊头被判为不合格，必须锯掉重焊，直到合格。当焊头焊一次的合格率为x%时，要达到99%的合格率，对于一个焊头来说焊几次的机率能达到呢？计算如下：

第一次的合格率：x%

第二次的合格率：x%+（1－x%）x%

第三次的合格率：

x%+（1－x%）x%+｛1－［x%+（1－x%）x%］｝×x%

＝3× x%－3（ x%）2+（ x%）3

计算结果见下表：

按秦沈线我们施工的不合格率看，一个接头基本上最多焊3次（即改2次）都能达到合格要求。

⒊焊头锯掉长度的影响

焊头探伤判废后要锯掉重焊，锯掉的长度根据以下条件

确定。见下焊接示意图：

其中：a范围为焊筋宽度

b长度范围为焊缝区

c与b之间的区域为热影响区

c长度以外为母材区

锯掉长度最少为焊缝区的长度，实际中焊缝区的长度在钢轨轨头与轨底处不相同，而且不同的焊剂也不相同，根据秦沈线情况，锯掉的长度按60mm控制。误差为-5mm。钢轨焊头判废锯掉60mm（以焊缝中心向两侧各30mm）后，再将钢轨拉伸预留出再次焊接的焊缝25mm，焊接后接头相错量较以前增大量为：

（60－25）/2＝17.5mm

按改正两次即可合格接头相错量较以前增大35mm。

二、秦沈线焊接接头相错量的控制

综合影响接头相错量的几个因素，按改正2次即达合格的要求，接头相错量最小的预留量计算如下表示。（锯掉废头长度不超过60mm），单位为mm。

焊头焊接时最小应预留的相错量表

考虑到锯轨量最小及锯轨误差，秦沈线我们施工规定值为下表示（各个接头规定不同，最小误差5mm,最大误差9.2mm）

实际上，如果按60mm控制锁定焊头的改正机会为3次，比单元焊头多1次改正机会。

三、结论

焊头焊坏改正的机会为2次的意义为：

⒈每个焊头都有3次焊接机会，3次必须达到合格，否则要锯对面焊头才能保证相错量不超标。（锁定焊头为4次）

⒉如果单元轨节的一股钢轨焊头均合格，另一股钢轨上的5个焊头的改正次数之和不能超过2次。

⒊如果单元轨节的两股钢轨焊头均有返工情况，则他们的改正次数之差不超过2次。

⒋如果两股钢轨的锁定轨温差小于3℃时，改正机会相应增加。

秦沈线通过控制，焊头的相错量在无缝线路成形后优良率达到100%。

二00二年6月6日