学文网摘要：随着轨道交通的建设速度越来越快，铁路建设规模日益庞大，重载铁路不断向前发展对线路平顺及轨道结构提出更高水平的要求。铁路钢轨无缝焊接是铺设无缝线路的重要环节，是线路行车安全的重要保证。分析我国铁路无缝线路焊接技术的发展现状，着重介绍铁路无缝线路焊接方法及其工艺流程，以此作为无缝线路焊接技术的参考。
关键词：无缝线路 钢轨 焊接
1、我国当前无缝线路钢轨焊接技术
1957年，我国开始采用应用铁路长钢轨的焊接技术，使用最早的焊接技术是由捷克、斯洛伐克发明的电弧焊接技术，其后又引进了前民主德国的铝热焊技术。上述技术一直沿用到1963年，之后我国科学家发明了钢轨焊接机，自此进入到了钢轨气压焊和接触焊技术时代。目前气压焊法除工地焊接联合接头使用外，在焊轨厂已停止使用了。在我国，热焊技术的普及和应用也经历了一个曲折的过程，由国内学者发明的大剂量三片模定时预热焊法等新技术和新材料，进一步提高了无缝线路焊接技术的质量水平。目前国内已普遍使用移动式小型气压焊机来完成区间联合接头的焊接任务。
无缝线路是通过长轨条的焊接开始铺设，由于长轨条不存在轨缝，无缝线路由此得名。随着列车密度、行车速度及列车轴重不断增长，普通线路越来越无法适应现代化的重载运输需求，对行车安全产生直接威胁，因此，无缝线路的修建至关重要。线路的维修养护过程中应明确两个钢轨接头功能的基本要求。首先，当温度出现明显变化时钢轨可以伸缩；其次，接头的构造需稳定牢固。针对普通线路来说，这两个要求是矛盾的，因为保了伸缩，稳固就不能得到保证，构造上难度增加。众多学者过去提出的诸多设想均未能彻底解决这一难题，而现代实践证明，焊接钢轨组成的无缝线路是解决接头平顺稳定的根本方法。
2、无缝线路钢轨焊接方法及其工艺流程
2.1 焊接方法
当前，通常采用分步焊接的方法来铺设铁路钢轨，这种方法要求事先在沿路施工地点设立焊接工厂，再将标准钢轨运至焊接工厂，再由工厂将其焊接成适合近距离搬运的更长焊接钢轨，最后在工地上完成拼接安装，铺设出跨区间性的无缝铁轨。从实际工作中来看，一般采用接触焊、气压焊、铝热焊、电弧焊等方法焊接铁轨。
接触焊：它的工作原理是利用电阻阻碍电流所形成的高温热量来实现焊接。具有工程进度快、质量可靠的特点，但所需的设备相对复杂，投入成本较大，对电源功率要求较高，因此该种技术只局限于工厂内的焊接工作。
气压焊：该种方法的工作原理是利用燃烧可燃气体产生的热能融化钢轨，再通过施加物理压力实现焊接。采用该种方法投资成本小、对电源功率要求不高、焊接速度较快、效果显著，但对对接头断面的处理技术要求十分苛刻。
铝热焊：通过燃烧铝热剂产生的巨大热能加热钢轨焊接处，融化的钢水被导入到砂模中，实现钢轨的无缝焊接。该焊接工艺设备要求不高、易操作，但质量相对较差，要高度依赖现场试验检查来控制焊接质量。
电弧焊：在普通维修工作中常用到电弧焊法，焊接处的金属机械性能可到达母材水平，在硬度和耐磨强度等方面甚至超过钢轨材料本身。
2.2 焊接技术的工艺流程
钢轨焊接技术工艺流程如下：检查铁轨、验收测量、匹配轨道前调直前打磨焊接冷却、细磨正火热处理后调直冷却细磨处型检验、无损检测。要将这套工艺应用到实际焊接工作中，还需做如下调整。
①钢轨调直工艺，一般情况下由于轨下空间相对狭窄，调直Y轴剖面是一项十分困难的工作，不利于轨面的平滑。
②在固定式焊接法下，工位保持固定，工作物则是流动的，工艺作业是平行进行的。因此在焊接时，工作物保持不变，工位流动，工艺作业限制在单个点上进行。在组织焊接工作时，可以将工作人员分成两个组，其中一个组专门负责焊前处理工作，另外一组则负责焊后处理工作。
3、提高无缝焊接技术稳定性的方法和手段
一直以来，无缝焊接研究的重点都是在如何提高钢轨焊接部位稳定性的基础上展开的。现今的提高无缝焊接技术稳定性方法研究同以往的做法一样，依然是尽量遏制不利因素影响，发挥有利因素作用，但在结构形式上，与过去有明显区别。从实际效果来看，确实取得了明显改观。
3.1 采用外侧支挡或内侧加拉杆
在曲线地段，双轨铁路的外侧线路上的支挡结构可以采用如***1所示的类型。***路外侧将截面为100mm×100mm的桩打入到路基内，将木板嵌入在桩与轨枕之间。桩与木块的这种特殊构造，能为轨道提供充分的横向力支持，可有效防止钢轨向曲线外侧歪曲变形，显著改善无缝轨道的稳定性。
***1 双轨铁路支挡结构
在实际工作中，如果在曲线外侧设置支挡结构遇到难题时，可考虑在曲线内侧设置拉杆结构。具体方法是，首先将混凝土桩打入到内侧路基内，依靠拉杆连接桩与钢轨。在这种结构下，拉杆能产生可靠的横向力保证长钢轨不会发生横向变形，从而提高无缝线路的稳定性。
3.2 整体道床的使用
整体道床结构是一种新型的轨下基础，它不但有整体性强、易维护、质量过硬等长处，还能有效提高无缝线路的稳定性。碎石道床轨道的横向阻力大小，取决于碎石对轨枕的约束力。一旦道床中的轨枕有横向位移倾向时，其各受力面上都会产生阻力。整体道床结构由钢筋混凝土构成，其抗横向阻力效果明显优于碎石道床，整体道床结构单个普通扣件横向阻力值约在45kN左右，能显著提升无缝线路的稳定性。
3.3 小阻力扣件的使用
在桥梁地段，长钢轨无缝线路不仅会遇到温度力的影响，还需面对伸缩力的作用。一般的长钢轨，其内轴向压力、温度力与伸缩力之和往往会超过安全阀值。伸缩力大小与线路纵向阻力密切相关，工程中通常采取降低纵向阻力的办法来实现对伸缩力的控制。小阻力扣件阻力比道床小，是通过减小扣件的扣压力降低线路的纵向阻力的，扣件阻力可控制在5kN/m以下，能够显著降低伸缩力。小阻力扣件产生的伸缩力同运用较普遍的弹条扣件相比，其对比效果如***2所示。
***2 弹条扣件对比
4、结束语
无缝线路已在不同气候区的铁路与铁路桥桥梁上有较大的发展与突破。随着科技的发展进步我们要积极创造条件，发展超长无缝线路，减少机车运行能耗。相信新型式超长无缝线路在今后会得到广泛而迅速的推广和使用。
参考文献：
[1]广钟岩、高慧安，铁路无缝线路[M].北京：中国铁道出版社，2011.
[2]邹海荣.因地制宜安排寒冷地区无缝线路的养护维修[J].科技创新导报，2011（11）
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