槽型軌鋁熱焊操作手冊.doc

槽型軌鋁熱焊操作手冊一、概述 1、 基本原理鋁熱焊是應用鋁和氧化鐵發(fā)生化學反應置換出鐵的原理而形成的一種鋼軌焊接技術，其化學反應式：Fe2O3+2Al2FeAl2O3+850KJ這一反應式說明，鋁能與氧化鐵發(fā)生氧化還原反應（即鋁熱反應），并伴隨產(chǎn)生大量的熱能，在無需外部能源的情況下，就可以生成熔化的高溫鐵水。這些高溫鐵水可以將添加在鋁熱焊劑中并已混合均勻的合金元素完全熔化在一起，形成特定化學成分的鋼水。如果將鋼水澆鑄于固定在兩根鋼軌接縫處的砂型內，即可將兩根鋼軌焊鑄在一起，最后形成與鋼軌的化學、冶金和機械性能等方面相匹配的焊接接頭。這種熔鑄式的鋼軌焊接方式，焊縫整體性能好，焊接速度快，而操作并不復雜。2、 操作原理先將鋁熱焊劑投放到一個耐高溫坩堝中，然后將點燃的高溫火柴插入鋁熱焊劑中，鋁熱焊劑隨即開始鋁熱反應。反應過程中，氧化鐵在高溫下被還原形成鐵水并熔化其它添加元素后形成特定化學成分的鋼水，鋁被氧化并與其它氧化物一起形成熔渣。鋼水由于比重大而沉于坩堝底部，溶渣比重小而浮于鋼水上部。反應結束后，經(jīng)過短暫鎮(zhèn)靜，熔渣上浮并與鋼水完全分層，坩堝底部特別設計的自熔塞自動熔開，高溫鋼水被釋放到連接兩根鋼軌的耐高溫砂型中，從而將它們焊接在一起。耐高溫砂型帶有鋼軌的幾何形狀特征，使焊接好的接頭幾何形狀與鋼軌基本一致。在焊縫冷卻下來后，如果采用適當?shù)臒崽幚恚€可以進一步提高其機械特性。二、產(chǎn)品的特點1、經(jīng)濟性：耗材少，費用低； 2、實用性：耗時少，高效率；3、方便性：輔助機具輕便小型，勞動強度低；4、通用性：操作工藝大部分與普通鋁熱焊相同；5、自動澆注和最佳鋼質純凈度，有效保證焊頭品質；6、可以進行異型軌之間的焊接（槽型軌/普通軌）；7、必要時可以利用擴展工藝L50和L75寬焊縫焊接；8、有效的熔合區(qū)和最小的熱影響區(qū)以及穩(wěn)定的焊后化學成分 ；9、綠色環(huán)保產(chǎn)品，不損害人體、不污染環(huán)境。三、適用范圍焊接不同材質的鋼軌采用不同的鋁熱焊劑，特制的槽型軌砂型可滿足鋼軌截面、焊縫寬度以及采用特殊工藝的焊接要求。1、鋼軌類型： 槽型軌59R1，59R2，60R1, 60R2等。2、鋼軌材質：R260, R260Mn, R290GHT, R330GHT等。3、焊劑的選擇規(guī)則見下表。鋼軌型號(強度等級)焊劑規(guī)格備注R260（880-1030MPa）H260(Z90)不同材質強度的鋼軌相互焊接時，按材質強度低的鋼軌選用焊劑。R260Mn（880-1030MPa）H260(Z90)R260V（880-1030MPa）H260(Z90)R290GHT（780/980MPa）H280(Z100)R340GHT(880/1180MPa)H330(Z120)四、焊接參數(shù)表預熱槍型號預熱槍高度(mm)氣體壓力(bar)預熱時間(min)焊縫寬度(mm)尖點高度(mm)拆模時間去除軌頭砂型時間推瘤時間95.506854.51.06.5-824-261.4-1.6330”430”730”備注：1、此焊接參數(shù)僅適用于使用施密特95.506型預熱槍進行焊接。特殊情況下焊接參數(shù)也可進行適當調整，詳詢施密特公司。2、預熱的關鍵是要控制好火焰形態(tài)，注意觀察軌端預熱效果。3、冬季軌溫低于5時，不推薦鋁熱焊施工。特殊情況必須施工時，則燃氣壓力和預熱時間需要適當調整，并要采取焊后保溫措施。詳細技術要求請咨詢施密特公司。五、主要焊接耗材序 號名 稱備 注1焊劑H260, H280, H3302高溫火柴3分流塞2個4砂型2片模5一次性坩堝6封箱砂干砂或濕砂7氧氣8丙烷（或乙炔）在隧道或通風不良場所使用乙炔9鋸軌機砂輪片10打磨機砂輪片提示：焊接施工時，應攜帶一定量的焊接耗材備品。六、鋁熱焊工具 （略）七、產(chǎn)品使用技術要求1、產(chǎn)品使用條件鋁熱焊可以在下列條件下施工操作： 在彎道上，焊接點的兩股鋼軌高度差不超過180mm 線上和線下 廠房內 雨雪天有嚴密遮擋設施2、鋁熱焊劑鋁熱焊劑為密封但非真空包裝。鋁熱焊劑儲存于干燥、無火源環(huán)境。 包裝上有標記，可以識別焊劑類別、規(guī)格、批次號和生產(chǎn)日期等。3、砂型 砂型是預制好的，并和與之相匹配的待焊鋼軌外形是相吻合的。砂型儲存于干燥環(huán)境，搬運時輕拿輕放，防止受潮、破損和開裂。焊接時，砂型不可過早啟封，避免在空氣中因暴露時間過長而吸潮。包裝紙箱有標記，可以識別砂型類別、型號、生產(chǎn)日期等。4、坩堝坩堝成型于馬口鐵桶內，有良好的防潮、防變形性能。坩堝儲存于干燥環(huán)境，搬運時輕拿輕放，防止受潮、破損和開裂。坩堝底部的自熔塞必須保持完好狀態(tài)，使用前應仔細檢查。包裝紙箱有標記，可以識別坩堝類別、生產(chǎn)日期等。5、預熱系統(tǒng)預熱參數(shù)僅適用于使用我公司提供的預熱系統(tǒng)，而不適用于其它預熱系統(tǒng)。冬季氣溫低時，可用適當方式對丙烷氣瓶進行加熱，以提高丙烷的氣化速度和壓力。 提示：加熱并不能提高丙烷氣的內在質量。6、操作人員鋁熱焊焊接施工時，操作人員至少兩人。操作人員必須經(jīng)培訓合格，持證上崗。八、鋁熱焊工藝的主要流程準備工作 軌端干燥 軌端除銹去污 對軌 夾具安裝 砂模安裝 封箱 預熱 坩堝安裝 點火 反應 拆模 推瘤 打磨。九、鋁熱焊操作步驟1、準備工作預先了解待焊鋼軌的軌型和材質，正確選擇砂型和焊劑的類型。出發(fā)前必須安排專人根據(jù)焊接清單清點全部施工物品，以免少帶、漏帶影響施工。對施工設備、燃氣瓶等進行檢查，確保使用時安全可靠。從焊縫兩側鋼軌開始，每一側松開2 - 4組扣件，然后至少將50m范圍內的鋼軌扣件按規(guī)范鎖緊，并在焊縫兩側各第一個鎖緊扣件處的鋼軌上劃線做記號，以便觀察鋼軌是否移動，然后才可以進行鋁熱焊焊接。提示：在焊接過程中，如果鋼軌發(fā)生明顯移動則會拉傷甚至拉裂焊縫，并可能引發(fā)高溫鋼水從砂型中外泄，導致焊接事故。氣溫急劇變化時必須用拉伸機鎖定鋼軌，然后進行焊接操作。焊接處有缺口、損傷、磨損嚴重以及端面不規(guī)則的鋼軌必須切除后，才能進行焊接。2、軌端干燥砂型安裝前需用預熱槍對焊縫兩側0.5米范圍內鋼軌進行加熱干燥，充分除去鋼軌表面水分。3、軌端除銹去污在距軌端50mm范圍內，用角磨機安裝鋼絲輪對焊接鋼軌的端面、軌頭、軌腰和軌腳進行打磨清污除銹，隨后用安裝了砂輪的角磨機進行打磨，要特別注意將軌底打磨清潔干凈。打磨完成后，軌頭端部邊緣需倒角1mm45。4、對軌以軌腳處為基準，控制軌縫寬度為24-26mm。水平調整：用一米鋼直尺分別檢查焊縫兩端鋼軌軌頭頂面、軌頭側面及軌腰是否平直。如有偏差，用對軌架或者鋼楔子進行調節(jié)，軌頭側面以行車面為基準進行調整。尖點調整：將一米鋼直尺自由放置在軌頂，使其中點與焊縫中點相重合，用對軌架或者鋼楔子對軌端高度進行調節(jié)，使直尺的兩個端部與軌頂面之間的間隙（即尖點值）為1.4-1.6mm 。砂模底板安裝定位后必須進行二次對軌。5、砂型安裝確認砂型無裂痕、無缺損、無受潮，否則不能使用。砂型澆注孔略作修整，防止預熱和澆注時砂粒脫落，造成焊接夾雜。安裝砂型時，澆注孔要對準焊縫中心，并與軌底垂直，以確保焊縫兩端鋼軌特別是軌底預熱均勻。鎖緊夾具時，應由一人完成，使兩側均勻夾緊。必須檢測砂型與軌腰部分的貼合，確保貼合緊密沒有間隙，防止產(chǎn)生飛邊。安裝砂型過程中，切勿讓砂粒等雜物落入焊縫型腔內。封箱后用吹風機或預熱槍除去槍頭全開氧氣在軌縫及澆注孔處吹出焊縫型腔內的渣物。6、預熱槍支座安裝預熱槍支座應安裝在上風方向，避免逆風安裝導致火焰灼傷預熱系統(tǒng)。調整預熱槍管與軌面平行。用多用塞尺設定預熱槍高度,預熱槍頭高度設為85mm，詳見第四章焊接參數(shù)表。7、封箱封箱是鋁熱焊操作過程中比較關鍵的步驟，應高度注意，如果封箱發(fā)生問題，很容易造成泄漏鋼水的焊接事故。蓋上砂模頂部，防止砂粒等雜物落入焊縫型腔內，造成焊接夾雜。首先對軌底、軌頭處縫隙用封箱砂塞緊壓實，然后整體封箱，用搗實棒將所有縫隙搗緊搗實。將側模板頂端的邊耳，覆蓋封箱砂以保護側模板。試放分流塞，如果過緊，進行適當修銼。封箱結束后，焊接負責人應仔細檢查封箱是否達到規(guī)定要求，以確保焊接成功。將灰渣盤安裝在側模板的掛臂上，要掛穩(wěn)落位，以避免熔渣流入時灰渣盤發(fā)生傾斜甚至脫落。8、預熱過程的控制預熱氣體壓力及時間等參數(shù)，請參見第四章焊接參數(shù)表?；鹧嬲{節(jié)：先微開預熱槍的氧氣閥門，3秒鐘后微開燃氣閥門，再點火。然后交替開大兩個閥門，直到氧氣閥門完全打開為止。調節(jié)燃氣閥門，控制火焰形態(tài)，使火焰為中性焰。提示：在火焰調節(jié)過程中，時刻觀察氧氣和丙烷工作壓力是否符合參數(shù)要求。 用預熱槍對兩個灰渣盤稍作烘烤，去除灰渣盤可能帶有的水分。將預熱槍安置在預熱槍支座上，調節(jié)槍頭垂直并在焊縫中的位置呈前后左右置中，火焰噴出澆注孔，開始預熱計時。密切關注整個預熱過程，特別是軌腰受熱顏色的變化，預熱完成時，軌腰的溫度為9001000，其顏色為亮黃色。預熱的過程中，必須對分流塞作適當烘烤干燥去除水分。預熱完畢，撤除預熱槍，先關閉燃氣閥門，后關閉氧氣閥門。 提示：預熱槍須朝天，避免傷及周邊人員；任何情況下，預熱時都不可使用氧化焰。9、坩堝的使用打開一次性坩堝的封蓋，確認坩堝壁、自熔塞完好無損，清理并倒出坩堝內浮砂。確認焊劑袋無破損，用容器將焊劑反復傾倒三次，混合均勻后倒入坩堝中，使其頂部成錐形，此時可以把高溫火柴放置在坩堝內的焊劑上面。預熱完成后，立即將坩堝安置在砂型側模板頂部定位片內，取出坩堝內高溫火柴，在紅熱狀態(tài)下的砂型澆注孔內將其擦燃，然后快而穩(wěn)地將高溫火柴頭2/3長度插入焊劑錐形頂部點燃焊劑，迅速蓋上坩堝蓋，所有人員退離到3米以外安全距離。 提示：高溫火柴插入焊劑時，切勿用力過猛，速度過快，否則高溫火柴容易熄滅。10、焊劑反應記錄者觀察焊劑反應狀況，當坩堝蓋孔一出現(xiàn)明火時，為焊劑反應開始時間；一旦明火出現(xiàn)迅速萎縮，則為焊劑反應結束時間。當坩堝底部一出現(xiàn)鋼水時，即為鋼水落下時間。鋼水落下與焊劑反應結束之間的時間間隔為鋼水鎮(zhèn)靜時間。11、拆模澆鑄完成后1分鐘，移去坩堝，將其放在干燥、無易燃物的地方，然后移去灰渣盤，并將灰渣倒入坩堝中。澆鑄完成后3分30秒，拆除側模板及底板。澆注完畢后4分30秒，去除軌頭砂型。在拆除模板的過程中一定要小心，不要晃動砂型，更不能拉裂砂型，以免影響焊縫金屬的正常結晶，甚至導致砂型開裂，鋼水流出。拆除模板后，及時將軌面清理干凈，防止推瘤時殘渣拉傷軌面。12、推瘤澆鑄完畢后7分鐘30秒開始推瘤。 提示：推瘤過早會因軌頭硬度過軟而容易拉傷軌面； 推瘤過遲會因軌頭硬度過硬而難以推除焊瘤。推瘤完成后，用撬棍將澆注棒向外側下方扳曲，便于下一步進行熱打磨。澆注完畢30分鐘以后，才能打掉澆注棒。13、打磨推瘤完成后，可以立即進行粗打磨，以節(jié)省施工時間。焊頭溫度降至300以下時才能放車通行，焊頭冷卻至300之前，不得采取澆水等手段進行強制冷卻。焊頭冷卻至環(huán)境溫度后，進行精打磨，精打磨標準按照鐵道部TB/T1632.3 - 2005鋼軌焊接第3部分:鋁熱焊接規(guī)定的技術條件執(zhí)行。14、完成焊接焊接完成后，將熔渣、廢鋼料、廢砂型等清理干凈，裝入反應后的廢坩堝中，撤離工地時帶到指定的場所處理，不得將其丟棄在施工現(xiàn)場，造成對鐵路沿線環(huán)境的垃圾污染。將焊接點涂抹上油，做好標記，拆除對軌架或鋼楔子，按規(guī)范要求恢復軌道正常的通車條件。做好焊接記錄，存檔保管。十、焊接檢驗執(zhí)行和滿足鐵道部TB/T1632.1- 2005鋼軌焊接第1部分:通用技術條件和TB/T1632.3 - 2005鋼軌焊接第3部分:鋁熱焊接。檢驗項目：超聲波探傷、疲勞、靜彎、斷口、拉伸、硬度、沖擊和顯微組織等。十一、安全事項1、氧氣、丙烷、乙炔的存放、運輸和使用必須遵照國家易燃易爆化學物品消防安全監(jiān)督管理辦法執(zhí)行。2、施工前，對燃氣瓶和各類設備按規(guī)程進行檢查，確保施工過程安全可靠。3、高溫火柴與焊劑在包裝、儲存和運輸過程中必須分開，絕對不能將高溫火柴隨身放在衣袋中。4、確保燃氣裝置沒有泄漏。如果發(fā)生回火，應立即先關閉氧氣閥門，后關閉丙烷（或乙炔）閥門。5、焊劑、坩堝和砂型要防潮。正在反應的焊劑及其裝置不能與水接觸，不能用水和液體滅火劑滅火。遇緊急情況時，應該使用干砂或者干粉滅火器滅火。6、預熱槍在點火、調節(jié)火焰和帶火移動時，應該舉高槍口并使槍口火焰斜向無物的上空，防止火焰灼傷人和物品。7、預熱時，觀察預熱效果應戴護目墨鏡，墨鏡鏡片界別為5級。8、在焊劑反應與鋼水澆注期間，所有人員應該保持距坩堝3米以上距離，觀察者戴護目鏡。9、焊劑反應完成后，如果鋼水沒能從坩堝中釋放出來，必須讓鋼水在坩堝中冷卻20分鐘后才能移動坩堝。10、灼熱狀態(tài)下的澆鑄棒、砂型殘渣、坩堝、灰渣盤及坩堝蓋等鋁熱焊反應后產(chǎn)生的產(chǎn)物和物品，應該放置在干燥、無易燃物的地方。11、在隧道內和通風不良的場所施工必須使用乙炔做燃氣。12、氧氣瓶、燃氣瓶（丙烷瓶或乙炔瓶）與焊縫之間的放置安全距離10m，氣瓶之間的放置安全距離7.5m(或按照鐵標執(zhí)行)。13、丙烷瓶及乙炔瓶必須在直立狀態(tài)下使用。14、打磨時，操作人員必須穿