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秦沈客运专线铝热焊轨道焊接工程

  秦沈客运专线全长404.64公里,是我国第一条设计运营时速超过200公里的客运专线,也是我国第一条真正的无缝线路。全线钢轨无一"轨缝"。2002年11月,秦沈客运专线试验速度达到321.5公里/小时。时速300公里离不开无缝线路,无缝线路得益于"铝热焊"。秦沈客运专线建设成功,铁科院金化所的"铝热焊"功不可没。"铝热焊"当之无愧成为铁科院在秦沈客运专线诸多贡献的又一亮点。
  钢轨焊接在形式上大致分接触焊、气压焊和铝热焊三种。铝热焊的焊接过程是,铝热焊剂在耐火材料制成的坩埚内进行剧烈的氧化-还原反应,生成熔渣和钢水,因比重不同,钢水与熔渣自动分离,红热的钢水浇入由钢轨端面、砂型组成的型腔内,将钢轨焊接在一起。采用铝热焊焊接钢轨具有操作简便快捷、设备小巧轻便、接头平顺性好和极其适合野外作业等优点,特别在辙叉焊接时,更有其他焊接方法无可替代的优越性。
  铁科院金化所从上世纪六十年代就开始铝热焊的研究工作,并于1967年开始应用于我国铁路无缝线路的焊接,到目前已经是第三代产品。因为所有的研制工作都是针对国产钢轨进行的,因此与进口产品比较,所研制的铝热焊剂更可以说是为国产钢轨量身定制的。经过三十余年的完善、改进,铁科院铝热焊技术逐步形成了具有自主知识产权的成熟科研成果。新型的钢轨铝热焊第三代产品,采用定时预热工艺,配套使用长效镁砂坩锅、自熔塞和双向推瘤等技术,能使焊缝化学成分稳定,从而保证焊接质量,无论焊接质量还是配套技术都达到了国外先进水平。
  1996年7月,在茫茫的戈壁,有一个雄伟的工程在紧锣密鼓地施工,那就是我国新建的酒泉航天发射基地。施工过程中,施工单位遇到了一个难题:把卫星从厂房安全运送到发射架,途中需要一段高精度的无缝线路,如何建成这段无缝线路,施工单位没有这方面的经验和能力。怎么办呢?通过了解,他们找到了钢轨焊接的专业研究单位--铁科院金化所焊接室。金化所的焊接专家们经过认真论证,决定采用本所新研制成功的铝热焊工艺及焊剂来解决无缝线路问题。经过四个多月的紧张施工,他们不负重望,圆满完成无缝线路的建设任务,既为卫星上天解决了一个难题,也使金化所铝热焊名扬酒泉卫星发射中心,并受到国防科工委的高度评价。
在秦沈客运专线轨道焊接工作中,铁科院轨道焊接中心与法国拉伊台克公司同场竟技。在第一次焊接接头型式检验时,法国公司的焊剂没有达到我国铁路行业标准的要求,而铁科院金化所研制生产的国产铝热焊剂型式检验一次通过,完全符合我国铁路的要求,使线路施工单位对铁科院的实力刮目相看。铁科院轨道焊接中心从2001年9月正式进入秦沈客运专线,至2002年9月全线焊接结束,共完成焊接接头2200余个,占全线总焊接量的三分之一,金化所铝热焊焊剂使用量占全线将近70%。
  铝热焊技术的关键有两方面,一是焊剂的研制,二是焊接工艺的掌握。在成本上,金化所国产焊剂仅为法国焊剂的60%。在质量上,两种产品不相上下。此外,铁科院还具有钢轨检验、探伤、化学分析等整套技术支持,在竞争中显示出了明显的综合优势。焊剂生产是铝热焊技术推广的关键一环。金化所拥有自主知识产权的焊剂配方,并于2001年1月组建了焊剂厂。对秦沈线使用的铝热焊剂的生产,金化所焊剂厂采取了严格的质量控制体系。购进的原材料,如铝粉、合金料等,均按照最小包装每包抽检分析化验(远高于国家抽检标准),符合技术指标的,才准许投入使用;成品焊剂每50包抽一包进行焊接性能试验,达到要求的才准予出厂;每道工序均建卡立案,责任到人。严格的质量控制体系确保了焊剂质量。
  铁科院轨道焊接中心在秦沈线进行的铝热焊技术应用,创出了铁科院的品牌,确立了铁科院在铝热焊领域的国内领先地位。2001年10月19日,铁道部部长傅志寰、副部长蔡庆华视察了铁科院在绥中北站的铝热焊施工工地。他们对我院在秦沈客运专线建设中作出的贡献给予高度评价。
  中铁三局线桥处秦沈经理部在评价铁科院轨道焊接中心的工作时特别强调:焊接中心人员素质高,服务意识强,能很好与工程部门配合;施工组织合理,操作规范,接头伤损率低。负责轨道焊接工程监理的天津新亚太工程建设监理有限公司在施工情况介绍中写道:铁科院金属及化学研究所生产的铝热焊剂,在秦沈客运专线铁十一局工程标段中大规模使用,质量可靠、性能稳定、未有异常现象发生,完全符合"秦沈客运专线PD3钢轨铝热焊暂行技术条件"中制定的技术要求。


 


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