關(guān)于鋼軌與電纜放熱焊接施工及維護(hù)的探討

武玉傳 蘇境迎 黃濱能

摘 要：鋼軌與電纜放熱焊接采用的材料不含磷，無毒無危害，并且操作簡單，便于現(xiàn)場施工。在線路開通運(yùn)營后，該產(chǎn)品隸屬于免維護(hù)檢修項目，這樣一來，就降低了運(yùn)營部門的檢修工作壓力，因此國內(nèi)70多條地鐵線路的鋼軌與電纜連接采用該技術(shù)，但是我們也發(fā)現(xiàn)在近年來沿海城市采用的該工藝，投入運(yùn)營后，還是存在著一些問題。對此，我們通過一線現(xiàn)場的調(diào)查和分析，把現(xiàn)場經(jīng)驗做一總結(jié)，希望給今后的施工及維護(hù)工作提供一些有益的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：鋼軌；電纜；放熱焊接；施工維護(hù)

中圖分類號：TM247 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）24-0056-02

1 引言

在1878年，德國人發(fā)明了鐵基放熱焊接于用結(jié)構(gòu)性領(lǐng)域，在1938年，艾力高得到Charles CADWELL博士的幫助發(fā)明了銅基放熱焊接用于電氣化領(lǐng)域。在1954年，艾力高發(fā)明了鋁基放熱焊接用于電氣化領(lǐng)域。

2 放熱焊接施工

2.1 放熱焊接技術(shù)描述

放熱焊接模具圖1所示。

放熱：一種化學(xué)反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)發(fā)生時釋放出大量熱量；焊接：鋁被氧化時，把液體銅給釋放出來并將導(dǎo)體連接。其反應(yīng)機(jī)理為：

2.2 放熱焊接操作流程

焊接前準(zhǔn)備工作：先對模具進(jìn)行加熱，然后在鋼軌焊接部位的表面銹蝕需徹底清除，可使用專用砂輪磨光。若鋼軌上附有油脂和水分需先清除，再除銹。若鋼軌表面有凸印需進(jìn)行磨平。除銹完成后，再把電纜頭做好后，放入模具，并把模具卡在鋼軌上，調(diào)整到位。焊接操作流程：

注意：測量溫度為300-400°，不能用任何液體對鋼軌進(jìn)行降溫處理。

2.3 放熱焊接注意事項

（1）不能在鋼軌標(biāo)記處焊接；（2）不能使用工具在焊接處敲擊；（3）不能在同一焊接處進(jìn)行再次焊接，焊接間距應(yīng)保持200mm距離；（4）鋼軌打磨時，應(yīng)避免對鋼軌進(jìn)行深層打磨；（5）不能在鋼軌打孔附件上焊接。（6）不能在鋼軌軌底進(jìn)行焊接。（7）放熱焊接模具、焊藥及相關(guān)附件應(yīng)存儲在干燥、避光的場所，以免環(huán)境中的濕氣長時間侵入焊藥包裝，影響焊接質(zhì)量，避免與火源接觸。請不要在雨天進(jìn)行露天場所放熱焊接作業(yè)，因嚴(yán)格防止在焊接過程中有水汽進(jìn)入模具，以免影響焊接效果及對模具造成損壞。

2.4 放熱焊點檢驗標(biāo)準(zhǔn)

（1）焊點檢測標(biāo)準(zhǔn)—目測。當(dāng)銅接頭有缺損，且已露出銅套，此接頭不能被接受，銅接頭與絞線部分聯(lián)結(jié)，與鋼軌接觸面小于絞線面積需要重新焊接，新焊點需遠(yuǎn)離原接頭20厘米以上。焊接銅接頭標(biāo)準(zhǔn)示意圖2所示。

當(dāng)銅接頭有缺損，且已露出銅套，此接頭不能被接受，銅接頭與絞線部分聯(lián)結(jié)，與鋼軌接觸面小于絞線面積需要重新焊接，新焊點需遠(yuǎn)離原接頭20厘米以上。焊接銅接頭非標(biāo)準(zhǔn)示意圖3所示。

（2）焊點氣泡度檢驗。理論上焊點應(yīng)當(dāng)沒有氣孔，過度的氣泡一般來說是由于被焊導(dǎo)體/模具含有污染物（水、油、塵土等）的結(jié)果。通常一些非常小的氣孔可能會出現(xiàn)在冒口的表面，孔的深度一定不要延伸出被焊導(dǎo)體中心之外，可以這樣檢驗：使用一根直徑為0.08mm的線（或者其他堅硬線狀材料）探孔，如果孔的深度超過被焊材料的（幾何）中心，則該焊點作廢。

（3）焊點檢測標(biāo)準(zhǔn)—敲擊。使用手錘簡單敲擊銅接頭底部，如無任何松動現(xiàn)象，該接頭合格。

（4）焊點檢測標(biāo)準(zhǔn)—測量。如有條件，請使用微歐儀檢測電纜導(dǎo)體與焊點旁10mm范圍內(nèi)鋼軌的電阻值<30μΩ。

3 放熱焊接施工現(xiàn)狀及存在問題的研究

3.1 施工現(xiàn)狀及問題

但是在沿海城市某條地鐵線路露天場段，投入運(yùn)營有8個月時間之久，經(jīng)運(yùn)營部門反饋信息，該場段共計焊點6000多處，截至目前，焊點脫落共計22處，道岔區(qū)域焊點脫落有18處，其他區(qū)段為4處，經(jīng)跟蹤分析得知80%均發(fā)生在道岔區(qū)域，現(xiàn)場脫落照片如圖4所示。

3.2 經(jīng)現(xiàn)場聯(lián)合分析放熱焊點脫落原因

主要原因：（1）標(biāo)準(zhǔn)的鋼軌準(zhǔn)備是在要進(jìn)行接頭焊接的位置打磨鋼軌表面，去除銹蝕。對于保證連接與鋼材接頭的正確性，這是必要且重要的操作。（2）廠商焊藥廠品是否考慮沿海城市氣候潮濕因素，廠品批次投入是存在質(zhì)量問題，需要出具焊藥成分分析報告，并要在沿海潮濕地方進(jìn)行放熱焊接的鋼軌本體內(nèi)部是否影響焊點的牢固性也需要進(jìn)行專項分析，并出具合理化的權(quán)威分析報告[1]。

間接原因：（1）道岔區(qū)域廠家提供的操作手冊中不夠重視，缺失該方面的作業(yè)注意事項。（2）未明確放熱焊接前，鋼軌除濕加熱溫度，只是描述個大概時間，現(xiàn)場不具備實際操作性。（3）道岔區(qū)車輛頻繁運(yùn)行，正極電流取流大小不穩(wěn)定，由此引起的負(fù)極電流通過焊點的電流值無規(guī)律，是否存在電腐蝕。（4）沿海地段潮濕，鋼軌本體銹蝕嚴(yán)重，是否影響焊點質(zhì)量的牢固性。（5）道岔區(qū)車輛頻繁運(yùn)行，鋼軌震動，是否影響焊點質(zhì)量的牢固性。（6）其他專業(yè)在檢修期間，因未發(fā)現(xiàn)檢修作業(yè)方面對電纜采取保護(hù)措施，是否存在人為損壞。（7）電纜在施工階段預(yù)留馳度過緊，列車通過時，引起鋼軌震動，存在著焊點脫落隱患。

3.3 采取的有效措施

通過以上諸多原因分析，結(jié)合現(xiàn)場施工經(jīng)驗，在今后放熱焊接作業(yè)及后續(xù)檢修時的采取如下有效措施[2]：

（1）廠家應(yīng)對沿海城市的放熱焊接產(chǎn)品及工藝進(jìn)一步深化，尤其重點研發(fā)道岔區(qū)焊接模具及工藝提升。（2）進(jìn)場焊接作業(yè)人員需通過專業(yè)培訓(xùn)，并經(jīng)廠商考核頒發(fā)合格證后方可進(jìn)行作業(yè)。（3）現(xiàn)場作業(yè)人員穩(wěn)定，每處焊點的每道關(guān)鍵工序均需填寫《關(guān)鍵工序質(zhì)量跟蹤卡》，并形成質(zhì)量獎罰制度，對不嚴(yán)格按照廠家操作手冊進(jìn)行作業(yè)的相關(guān)人員進(jìn)行處罰。（4）建設(shè)單位將放熱焊接納入隱蔽工程管理，監(jiān)理單位加強(qiáng)現(xiàn)場監(jiān)督檢查，并留存必要的影像資料。（5）廠商根據(jù)沿海潮濕特殊環(huán)境下，編制切實可行的日常巡檢指南。（6）廠商研發(fā)專用探測焊點與鋼軌連接內(nèi)部的探測儀，以便于在后續(xù)運(yùn)營后對放熱焊接焊點質(zhì)量的可控性。（7）根據(jù)現(xiàn)場焊點脫落現(xiàn)場分析，結(jié)合沿海地段環(huán)境潮濕，鋼軌焊點附件表面銹蝕嚴(yán)重，建議在放熱焊接電纜施工完成后，對鋼軌焊點區(qū)域左右各50mm范圍表面進(jìn)行防腐防銹處理，采用納米涂料技術(shù)進(jìn)行表面涂刷，確保焊點連接牢固，質(zhì)量可靠。（8）電纜敷設(shè)焊接前需預(yù)留一定馳度，以防止列車通過時，引起軌道震動，避免外力誘發(fā)放熱焊點脫落。

4 結(jié)語

總之，放熱焊接技術(shù)在國外早已投入使用，至今已有100多年的歷史了，應(yīng)該說該項技術(shù)成果是很成熟的，放熱焊接產(chǎn)品最大的推廣優(yōu)勢就是標(biāo)榜該產(chǎn)品是免維護(hù)產(chǎn)品。但是我們也不能忽略某些個案的發(fā)生，應(yīng)引起各方面的高度重視，因為一條30多公里的地鐵線路，均回流電纜焊接點遍布全線，點多線長，總計有20000多個焊點，若放熱焊接焊點質(zhì)量不可靠，與鋼軌連接不牢固，又沒有可靠的運(yùn)營后的日常檢修防范措施，這樣一來，不僅給運(yùn)營人員增添許多工作壓力。而且還會給地鐵安全可靠運(yùn)營帶來很大的安全隱患。

參考文獻(xiàn)

[1]沈春銀，章忠秀，盛季生.聚合物/納米粒子復(fù)合材料的制備及分散穩(wěn)定機(jī)理[J].化學(xué)與粘合，2000，（4）：178-181.

[2]薛踦.放熱焊接應(yīng)用的不足和改進(jìn)[J].山東工業(yè)技術(shù)，2015，（3）：21.