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| 軌道焊接丨均回流銅排與軌道焊接 |
隨著國民經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)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(shù)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(xù)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(huán)節(jié)控制不嚴，導致鋼軌內(nèi)部金相組織發(fā)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(fā)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(qū)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(chǎn)生液態(tài)高溫銅液和氧化鋁的殘渣，并利用放熱反應所產(chǎn)生的高溫來實現(xiàn)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(jù)現(xiàn)場實際情況加工接線銅排，規(guī)格為10×100 mm的銅排，長度現(xiàn)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(jù)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(qū)域范圍內(nèi)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(nèi)壁進行十秒鐘的烘烤，對模具的內(nèi)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(jiān)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(xiàn)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(xiàn)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(jù)焊藥的使用說明，放入儲藥孔內(nèi)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(nèi)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(nèi)的焊藥，通過燃燒產(chǎn)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(tǒng)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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