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寧波市鎮海倍速達石化設備有限公司
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| 軌道焊接丨均回流銅排與軌道焊接 |
隨著國民經濟的持續發展，我國大中型城市交通擁堵狀況日益加重，修建地鐵已成為大中城市緩解城市交通擁堵的*佳選擇。地鐵供電工程利用鋼軌進行回流，由于電流大，均回流電纜根數多，所以采用在鋼軌軌腰處焊接均回流銅排來滿足接線的需要。均回流銅排和鋼軌材質不同，焊接會導致鋼軌過燒、裂紋、斷軌以及回流不暢導致的燒軌事故。如何改進均回流銅排與鋼軌焊接方法，消除地鐵運營安全隱患，指導后續地鐵的建設施工變得十分必要。
筆者結合多年工程實踐及有關試驗研究情況，對地鐵均回流銅排與鋼軌焊接方法進行研究，改進了施工方法，消除了焊接導致的鋼軌過燒、裂紋、斷軌以及回流不暢導致的燒軌事故。
1 目前放熱焊接方法存在的問題
目前地鐵均回流銅排與鋼軌焊接主要采用放熱焊接，工藝要求較高，存在預熱時溫度把握不好，焊藥劑量使用不當，回火（冷卻）環節控制不嚴，導致鋼軌內部金相組織發生變化，形成非常脆的馬氏體組織，對鋼軌造成一定的傷害，導致鋼軌斷裂的風險。在某條地鐵運營線中，曾發生過因均回流焊接導致的鋼軌斷裂情況，如圖1。尤其是在高架區段，受溫差變化的影響，會給地鐵運營帶來安全隱患。
2 改進后的施工方法
2.1 工藝原理
通過鋁與氧化銅的化學反應（放熱反應）產生液態高溫銅液和氧化鋁的殘渣，并利用放熱反應所產生的高溫來實現均回流銅排與鋼軌熔接的焊接工藝。
3Cu2O+2Al點燃6Cu+Al2O3+熱量（2537℃）
2.2 工藝流程
地鐵均回流銅排焊接工藝流程見圖2。
2.3 操作要點
2.3.1 制作接線銅排
根據現場實際情況加工接線銅排，規格為10×100 mm的銅排，長度現場確定，為保證電氣連接性能，銅排表面應作鍍錫處理。
2.3.2 打磨焊點處鋼軌
根據均、回流點的位置，找到具體的焊點，以該點為中心向兩邊在鋼軌上劃兩條豎線，兩條線之間的距離應比接線板的寬度寬約40 mm。
用角磨機在劃定的區域范圍內對鋼軌進行除銹處理，將鋼軌表面部分除銹，露出光亮部分即可。
2.3.3 預熱模具及鋼軌
用液化氣噴槍對模具的裝藥孔的內壁進行十秒鐘的烘烤，對模具的內壁進行預熱處理，如圖3。
用液化氣噴槍在鋼軌焊接點的背面對鋼軌進行加熱至400 ℃；加熱過程中用專用的紅外線激光溫度測試儀對鋼軌實時監測，嚴格控制溫度，防止鋼軌過熱或溫度不夠，如圖4。
模具及鋼軌加熱完畢后，將模具安裝在焊點位置，將所焊接的接線銅排穿入模具。
2.3.4 安裝模具和接線銅排
焊接時均回流接線銅排的端部與鋼軌的間隙為2～5 mm，為控制間隙，所有的銅排在運抵施工現場前應在接線銅排上畫出2 mm和5 mm間隙的刻度線，操作員到現場后只要保證露出一根刻度線即可保證間隙在2～5 mm之間，將模具與鋼軌固定牢固。如圖5、6所示。
2.3.5 放入焊藥及點火
將一專用墊片放入儲藥孔底部，防止藥放入后焊藥漏入穿線孔；墊片放入后，根據焊藥的使用說明，放入儲藥孔內相應劑量的焊藥。每個焊點是750號焊劑用量，即3包200號焊劑加1包150號焊劑，如圖7。
將點火引藥放進儲藥孔內的焊藥上面，將少許引藥放在模具的儲藥孔的上部邊緣，然后將儲藥孔蓋上。
用點火槍將儲藥孔的上部邊緣的引藥點燃，引燃儲藥孔內的焊藥，通過燃燒產生的高溫以及焊劑的作用，將鋼軌表面與熔解的均回流銅排端頭表面熔合在一起。
地鐵供電系統中采用鋼軌進行均回流，均回流銅排需與鋼軌進行放熱焊接；針對焊接易導致鋼軌過燒、裂紋、斷軌以及回流不暢導致的燒軌問題，對均回流銅排焊接方法從工藝、焊藥用量、溫度控制、鋼軌探傷等方面進行了研究分析；改進施工方法，滿足過渡電阻、載流溫升、短路溫升、落錘、疲勞以及金相組織試驗要求，消除地鐵運營安全隱患。 |
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