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摘要：本文以沪杭城际铁路在应力放散施工完毕后需插入短轨为例，介绍无缝线路插入短轨时采用拔弯闪光焊接施工方案、步骤、以及闪光焊接的工艺流程，为以后其它无缝线路插入轨短采用闪光焊接技术提供借鉴。
关键词：无缝线路 插入短轨 闪光焊接技术
1前言
无缝线路是长轨铺设后现场用气压焊、铝热焊或闪光焊将长轨接头焊联形成，其中闪光接触焊具有焊头成功率高、强度与母材接近、质量稳定等优点，目前新建铁路除道岔内及道岔前后焊头用铝热焊外，其余焊头均要求采用闪光焊。沪杭城际铁路由于现场施工时工期紧及施工条件受限，要求一个区间采用两台焊机由两端向中间进行应力放散锁定焊接，最后合拢口插入短轨；以及全线应力放散做完后，发现个别焊头有问题需要插入短轨。以往在应力放散做完后插入的短轨都是采用铝热焊进行焊接，但铝热具有焊头成功率低，强度差，容易二次伤损等缺点。为此笔者在新建沪杭城际铁路无缝线路形成后需插入短轨时，提出插入短轨的焊接采用拔弯闪光焊接技术，使全线（除道岔内及道岔前后焊头外）没有一个铝热焊焊头，提高全线线路质量，减少运营时焊头维护工作量。
2拔弯闪光焊接施工方案
以往插入短轨采用铝热焊时，插入短轨的长度为L-2A（L-缺口的长度，一般不短于12.0m；A-铝热焊焊缝宽，通常每个焊缝宽为25mm）。
插入短轨采用闪光焊接时，插入短轨的长度为L+2B（L-缺口的长度，一般不短于12m；B-闪光焊时焊机的实际顶锻量）。由于插入的短轨长于缺口，所以先将与焊机相向一根长轨5m长拔离轨槽，让短轨先落槽就位。接着用焊机将短轨一端与长轨焊联。然后将另一端长轨约50m长向外拔成弧形，长轨头与短轨头相接。最后用焊机将短轨与另一长轨焊联，在焊接顶锻一瞬间，将50m长的弧形长轨直接拉直并落槽，完成焊联。
3施工步骤
3.1用钢卷尺丈量缺口长度L，若缺口长度小于12m，根据验标要求插入短轨不得短于12m，按此要求则要锯轨，将缺口长度调整至12m以上。如果是焊头伤损需要锯掉焊头插入短轨时，则直接锯轨留12.5m长缺口。
3.2顶锻量计算:每台焊机都有不同的顶锻量，因此在焊前必须准确测出该台焊机的实际顶锻量。焊接前在两轨端各0.5m处做上标计，焊后测量这两个标计间长度，从而计算该焊头的顶锻量，连续测量三个焊头的顶锻量取平均值做为该焊机的实际顶锻量B。
3.3准备待插入轨，待插入轨的长度为L+2B（L-缺口的长度；B-闪光焊时焊机的实际顶锻量）。
3.4将与焊机相向那一根的长轨，5m长拔离轨槽，让短轨先落槽就位。
3.5焊机就位后开始焊接第一个焊头。
3.6拆除与焊机相向那一根的长轨50m长扣件，将该段长轨向外拔成弧形（曲线时则往曲线外侧拔），长轨轨头与短轨轨头相接落槽，长轨轨端5m内必须为直线，便于焊接时轨头对接、检查。
3.7用2m长的短轨头将外拔成弧形的长轨进行支垫，支垫短轨距离为8m，要求短轨做成由外向内倾斜的坡，靠近枕木端的短轨顶面要高于枕木上镙栓顶部，便于焊接时长轨拉直后能顺利落横。
3.8焊机就位后开始焊接第二个焊头。
4闪光焊接工艺
4.1焊接设备组装、调试、钢轨型式试验
按照组装程序进行设备组装，并进行全面调试。确认设备一切正常后将待焊轨按照规定的检验要求焊接进行型式试验，确定焊接参数合格后可开始正式焊接。
4.2钢轨接头除锈、打磨
在钢轨接头端面及两侧钢轨与焊机导电钳口部位间500mm范围内采用手提式砂轮机打磨，打磨后钢轨表面应有金属光泽，不得有锈蚀，对母材的磨耗不得超过0.2mm。若打磨后的待焊时间超出24小时或有油水沾污，则必须重新打磨。
4.3钢轨焊接前设备检查
焊接前应按照焊机使用说明检查主机、冷却系统、液压系统、电气控制系统是否正常；检查动力电压、水温、水位、油温、油位钳口上的焊碴及其它碎屑、推瘤刀上的焊接飞溅物是否清除。焊接参数是否符合实验结果。一切正常之后，在操作司机、工长签字确认后方可进行焊接工作。
4.4钢轨焊接
4.1.1准备工作完成后，用机车或轨道车推送移动式焊轨车运行到焊接接头处，特制集装箱将二位端前墙向上旋转到与顶棚平齐并锁定。起吊机构连同焊机沿轨道向外移动至端墙外平台；吊臂驱动油缸伸长降下旋转臂,将焊机降下接近钢轨，利用转盘转动，使焊机进入焊接工作位置；将焊机落下置于钢轨上，确保两钢轨间隙位于导轴上标记的正下方,降低焊机直到压在钢轨上。
4.2.2焊机机头上的两对钳口将两钢轨轨头夹紧，自动对准系统接头两侧各500mm范围内在水平和纵向两个方向上自动非常精确地对准（两端钢轨在纵向同时被相对抬高0.6～0.8mm/m）。两钳口在通以400V的直流的电压后形成两个高压电极，提高焊接电流。启动焊接，激活自动焊接工序；分别进入预闪阶段、稳定的高压闪光阶段（该阶段应锁定钢轨夹紧选择开关，防止在焊接周期结束时焊机再次夹紧钢轨）、低压闪光，加速闪光、以及顶锻阶段。顶锻完成以后整个焊接过程结束。随后钢轨夹紧装置快速松开两钳口，在焊机头内的推瘤刀立即进行推瘤，从而完成焊头的焊接作业。
4.3.3焊机机架张开到最大位置，起升焊机直至完全离开钢轨焊接接头，去除推瘤焊碴，清洁焊机内部。然后将焊机调整到另一侧完成钢轨焊接。在完成一组焊接接头后，每间隔三根轨枕上紧扣件，焊机前行到下一个焊接接头处。
4.5焊后接头正火
正火时接头温度应降低到500℃以下，然后用氧气-乙炔加热器将焊缝加热到820℃～880℃，再自然冷却。正火温度采用红外线测温仪控制。焊缝区域冷却到400℃以下时,焊轨作业车方可通过钢轨接头。
4.6钢轨焊后调直、打磨
钢轨焊缝正火完，温度降低到300℃以下时，对钢轨进行调直。焊后打磨可以分成粗打磨和精细打磨，粗打磨利用手提式砂轮机对焊缝及附近轨头顶面、侧面、轨底上面和轨底进行打磨；焊缝踏面部位在常温下不能打亏,打磨时不得横向打磨,打磨面不得发黑、发兰而应平整有光泽。精细打磨时，用仿型打磨机进行纵向打磨，打磨后，平直度满足验标要求。
4.7焊接接头超声波探伤
每个钢轨焊头均应进行超声波探伤，探伤前应将焊缝处温度减低到50℃以下，冷却可以用浇水法进行，但浇水时钢轨温度不得高于250℃。在经打磨过的焊接钢轨轨底、轨腰、轨头上均匀涂抹探伤专用油，然后用探头进行探伤。探伤结果不得有未焊透、过烧、裂纹、气孔、夹渣等有害缺陷。
4.8数据的记录及分析
每完成一个接头的焊接、除瘤、打磨、探伤后，应将相关数据、信息等资料收集、整理、同时加以分析、存档。
5拔弯闪光焊注意事项
5.1拔弯闪光焊接施工时轨温应控制在该线设计锁定轨温范围内，以免形成应力集中区，影响线路稳定。
5.2顶锻量要测量准确，插入短轨过长会引起钢轨小碎彎，过短容易造成焊头内伤。
5.3检查支垫短轨稳定性、轨面高度，确保拔弯的长轨在拉力作用下能顺利落槽。
6结束语
沪杭客专由于工期紧，现场施工条件受限，区间内多台焊机同时做应力放散，形成6处合拔口，需插入短轨6根，以及全线施工完毕后，有4个焊头伤损不合格，需插入短轨4根进行处理。插入短轨采用拔弯焊接技术，共计焊接20个焊头。这些焊头经过一年的运营和探伤复检，没有出现焊头伤损，得到业主和路局的肯定。
因此采用拔弯闪光焊接技术来焊接插入短轨具有施工方便省时、成功率高、焊头强度高，对线路影响小等优点，在新建无缝线路施工时能得以广浮运用，在既有线上若时间及轨温许可情况下，伤损焊头插入短轨也可以采用拔弯闪焊接技术进行焊接。
关键词：无缝线路 插入短轨 闪光焊接技术
1前言
无缝线路是长轨铺设后现场用气压焊、铝热焊或闪光焊将长轨接头焊联形成，其中闪光接触焊具有焊头成功率高、强度与母材接近、质量稳定等优点，目前新建铁路除道岔内及道岔前后焊头用铝热焊外，其余焊头均要求采用闪光焊。沪杭城际铁路由于现场施工时工期紧及施工条件受限，要求一个区间采用两台焊机由两端向中间进行应力放散锁定焊接，最后合拢口插入短轨；以及全线应力放散做完后，发现个别焊头有问题需要插入短轨。以往在应力放散做完后插入的短轨都是采用铝热焊进行焊接，但铝热具有焊头成功率低，强度差，容易二次伤损等缺点。为此笔者在新建沪杭城际铁路无缝线路形成后需插入短轨时，提出插入短轨的焊接采用拔弯闪光焊接技术，使全线（除道岔内及道岔前后焊头外）没有一个铝热焊焊头，提高全线线路质量，减少运营时焊头维护工作量。
2拔弯闪光焊接施工方案
以往插入短轨采用铝热焊时，插入短轨的长度为L-2A（L-缺口的长度，一般不短于12.0m；A-铝热焊焊缝宽，通常每个焊缝宽为25mm）。
插入短轨采用闪光焊接时，插入短轨的长度为L+2B（L-缺口的长度，一般不短于12m；B-闪光焊时焊机的实际顶锻量）。由于插入的短轨长于缺口，所以先将与焊机相向一根长轨5m长拔离轨槽，让短轨先落槽就位。接着用焊机将短轨一端与长轨焊联。然后将另一端长轨约50m长向外拔成弧形，长轨头与短轨头相接。最后用焊机将短轨与另一长轨焊联，在焊接顶锻一瞬间，将50m长的弧形长轨直接拉直并落槽，完成焊联。
3施工步骤
3.1用钢卷尺丈量缺口长度L，若缺口长度小于12m，根据验标要求插入短轨不得短于12m，按此要求则要锯轨，将缺口长度调整至12m以上。如果是焊头伤损需要锯掉焊头插入短轨时，则直接锯轨留12.5m长缺口。
3.2顶锻量计算:每台焊机都有不同的顶锻量，因此在焊前必须准确测出该台焊机的实际顶锻量。焊接前在两轨端各0.5m处做上标计，焊后测量这两个标计间长度，从而计算该焊头的顶锻量，连续测量三个焊头的顶锻量取平均值做为该焊机的实际顶锻量B。
3.3准备待插入轨，待插入轨的长度为L+2B（L-缺口的长度；B-闪光焊时焊机的实际顶锻量）。
3.4将与焊机相向那一根的长轨，5m长拔离轨槽，让短轨先落槽就位。
3.5焊机就位后开始焊接第一个焊头。
3.6拆除与焊机相向那一根的长轨50m长扣件，将该段长轨向外拔成弧形（曲线时则往曲线外侧拔），长轨轨头与短轨轨头相接落槽，长轨轨端5m内必须为直线，便于焊接时轨头对接、检查。
3.7用2m长的短轨头将外拔成弧形的长轨进行支垫，支垫短轨距离为8m，要求短轨做成由外向内倾斜的坡，靠近枕木端的短轨顶面要高于枕木上镙栓顶部，便于焊接时长轨拉直后能顺利落横。
3.8焊机就位后开始焊接第二个焊头。
4闪光焊接工艺
4.1焊接设备组装、调试、钢轨型式试验
按照组装程序进行设备组装，并进行全面调试。确认设备一切正常后将待焊轨按照规定的检验要求焊接进行型式试验，确定焊接参数合格后可开始正式焊接。
4.2钢轨接头除锈、打磨
在钢轨接头端面及两侧钢轨与焊机导电钳口部位间500mm范围内采用手提式砂轮机打磨，打磨后钢轨表面应有金属光泽，不得有锈蚀，对母材的磨耗不得超过0.2mm。若打磨后的待焊时间超出24小时或有油水沾污，则必须重新打磨。
4.3钢轨焊接前设备检查
焊接前应按照焊机使用说明检查主机、冷却系统、液压系统、电气控制系统是否正常；检查动力电压、水温、水位、油温、油位钳口上的焊碴及其它碎屑、推瘤刀上的焊接飞溅物是否清除。焊接参数是否符合实验结果。一切正常之后，在操作司机、工长签字确认后方可进行焊接工作。
4.4钢轨焊接
4.1.1准备工作完成后，用机车或轨道车推送移动式焊轨车运行到焊接接头处，特制集装箱将二位端前墙向上旋转到与顶棚平齐并锁定。起吊机构连同焊机沿轨道向外移动至端墙外平台；吊臂驱动油缸伸长降下旋转臂,将焊机降下接近钢轨，利用转盘转动，使焊机进入焊接工作位置；将焊机落下置于钢轨上，确保两钢轨间隙位于导轴上标记的正下方,降低焊机直到压在钢轨上。
4.2.2焊机机头上的两对钳口将两钢轨轨头夹紧，自动对准系统接头两侧各500mm范围内在水平和纵向两个方向上自动非常精确地对准（两端钢轨在纵向同时被相对抬高0.6～0.8mm/m）。两钳口在通以400V的直流的电压后形成两个高压电极，提高焊接电流。启动焊接，激活自动焊接工序；分别进入预闪阶段、稳定的高压闪光阶段（该阶段应锁定钢轨夹紧选择开关，防止在焊接周期结束时焊机再次夹紧钢轨）、低压闪光，加速闪光、以及顶锻阶段。顶锻完成以后整个焊接过程结束。随后钢轨夹紧装置快速松开两钳口，在焊机头内的推瘤刀立即进行推瘤，从而完成焊头的焊接作业。
4.3.3焊机机架张开到最大位置，起升焊机直至完全离开钢轨焊接接头，去除推瘤焊碴，清洁焊机内部。然后将焊机调整到另一侧完成钢轨焊接。在完成一组焊接接头后，每间隔三根轨枕上紧扣件，焊机前行到下一个焊接接头处。
4.5焊后接头正火
正火时接头温度应降低到500℃以下，然后用氧气-乙炔加热器将焊缝加热到820℃～880℃，再自然冷却。正火温度采用红外线测温仪控制。焊缝区域冷却到400℃以下时,焊轨作业车方可通过钢轨接头。
4.6钢轨焊后调直、打磨
钢轨焊缝正火完，温度降低到300℃以下时，对钢轨进行调直。焊后打磨可以分成粗打磨和精细打磨，粗打磨利用手提式砂轮机对焊缝及附近轨头顶面、侧面、轨底上面和轨底进行打磨；焊缝踏面部位在常温下不能打亏,打磨时不得横向打磨,打磨面不得发黑、发兰而应平整有光泽。精细打磨时，用仿型打磨机进行纵向打磨，打磨后，平直度满足验标要求。
4.7焊接接头超声波探伤
每个钢轨焊头均应进行超声波探伤，探伤前应将焊缝处温度减低到50℃以下，冷却可以用浇水法进行，但浇水时钢轨温度不得高于250℃。在经打磨过的焊接钢轨轨底、轨腰、轨头上均匀涂抹探伤专用油，然后用探头进行探伤。探伤结果不得有未焊透、过烧、裂纹、气孔、夹渣等有害缺陷。
4.8数据的记录及分析
每完成一个接头的焊接、除瘤、打磨、探伤后，应将相关数据、信息等资料收集、整理、同时加以分析、存档。
5拔弯闪光焊注意事项
5.1拔弯闪光焊接施工时轨温应控制在该线设计锁定轨温范围内，以免形成应力集中区，影响线路稳定。
5.2顶锻量要测量准确，插入短轨过长会引起钢轨小碎彎，过短容易造成焊头内伤。
5.3检查支垫短轨稳定性、轨面高度，确保拔弯的长轨在拉力作用下能顺利落槽。
6结束语
沪杭客专由于工期紧，现场施工条件受限，区间内多台焊机同时做应力放散，形成6处合拔口，需插入短轨6根，以及全线施工完毕后，有4个焊头伤损不合格，需插入短轨4根进行处理。插入短轨采用拔弯焊接技术，共计焊接20个焊头。这些焊头经过一年的运营和探伤复检，没有出现焊头伤损，得到业主和路局的肯定。
因此采用拔弯闪光焊接技术来焊接插入短轨具有施工方便省时、成功率高、焊头强度高，对线路影响小等优点，在新建无缝线路施工时能得以广浮运用，在既有线上若时间及轨温许可情况下，伤损焊头插入短轨也可以采用拔弯闪焊接技术进行焊接。