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地铁均回流铜排焊接施工工法
中铁十二局集团电气化工程有限公司
韩悌斌郭鸿张国蓬
1．前言
随着国民经济的持续发展，我国大中型城市交通拥堵状况日益加重，修建地铁已成为大中城市缓解城市交通拥堵的最佳选择。地铁供电工程利用走行轨进行回流，由于电流大，均回流电缆根数多，所以采用在走行轨轨腰处焊接均回流铜排来满足接线的需要。均回流铜排和走行轨（钢轨）材质不同，焊接会导致钢轨过烧、裂纹、断轨以及回流不畅导致的烧轨事故。中铁十二局集团电气化工程有限公司经过施工实践，探索出一套地铁均回流铜排焊接施工方法，有效的解决了上述问题，缩短了工期，在北京地铁十号线一期、北京地铁9号线工程中进行了使用和推广，取得了显著的效果，现将其总结形成工法。本工法关键技术达国内先进水平。
2．工法特点
2.1施工工艺成熟，施工流程程序化，加快了施工进度，缩短了施工作业时间。
2.2采用本工法减小了回流电缆与走行轨之间的电阻，保证了回流的畅通，降低了运行维护成本。
2.3本工法利用放热反应所产生的高温来实现均回流铜排与走行轨（钢轨）熔接的焊接工艺，有效的解决了焊接会导致钢轨过烧、裂纹、断轨以及回流不畅导致的烧轨事故，克服了焊接对走行轨的损伤，保证了工程质量。
2.4本工法解决了不同材质（铜排与钢轨）之间的焊接问题。
3．适用范围
本工法适用于地铁供电工程利用走行轨进行回流的施工。
4．工艺原理
本工法通过铝与氧化铜的化学反应（放热反应）产生液态高温铜液和氧化铝的残渣，并利用放热反应所产生的高温来实现均回流铜排与走行轨（钢轨）熔接的焊接工艺。
3Cu2O+2Al点燃6Cu+Al2O3+热量（2537℃
焊接前对钢轨预热、焊接后对焊处加热逐渐降温；避免急剧升温、降温给走行轨（钢轨）金相组织带来变化，导致钢轨过烧、裂纹、断轨现象的发生。
5．施工工艺流程及操作要点
5.1施工工艺流程
地铁均、回流铜排焊接施工工艺流程（见图5.1）
制作接线铜排
制作接线铜排
准备模具
打磨焊点处钢轨
预热模具及钢轨
安装模具和接线铜排
放入焊药及点火
拆卸模具
图5.1地铁均回流铜排焊接施工工艺流程图
处理焊点及钢轨
安装支撑绝缘棒
5.2操作要点
5.2.1制作接线铜排
根据现场实际情况加工接线铜排，规格为10×100mm的铜排，长度现场确定，为保证电气连接性能，铜排表面应作镀锡处理。
5.2.2打磨焊点处钢轨
根据均、回流点的位置，找到具体的焊点，以该点为中心向两边在走行轨上划两条竖线，两条线之间的距离应比接线板的宽度宽约40mm。
用角磨机在划定的区域范围内对钢轨进行除锈处理，将走行轨表面部分除锈，露出光亮部分即可。
5.2.3预热模具及钢轨
用液化气喷枪对模具的装药孔的内壁进行十秒钟的烘烤，对模具的内壁进行预热处理。图5.2.3
用液化气喷枪在钢轨焊接点的背面对走行轨进行加热至400℃；加热过程中用专用的红外线激光温度测试仪对走行轨实时监测，严格控制温度，防止走行轨过热或温度不够。图5.
模具及钢轨加热完毕后，将模具安装在焊点位置，将所焊接的接线铜排穿入模具。
图5.
图5.2.3-2
图5.2.3-1
5.2.4安装模具和接线铜排
焊接时回流接线铜排的端部与走行轨的间隙为2mm-5mm，为控制间隙，所有的接线铜排在运抵施工现场前应在接线铜排上画出2mm和5mm间隙时的刻度线，操作员到现场后只要保证露出一根刻度线即可保证间隙在2mm—5mm之间，将模具与走行轨固定牢固。如图5.2.
5mm间隙刻度线
5mm间隙刻度线
间隙2~5mm
2mm间隙刻度线
①
②
图5.2.4
①-焊接模具；②-均、回流接线铜排
图
图5.2.4-2
5.2.5放入焊药及点火
将一专用垫片放入储药孔底部，防止药放入后焊药漏入穿线孔；垫片放入后，根据焊药的使用说明，放入储药孔内相应剂量的焊药。每个焊点是750号焊剂用量，即3包200号焊剂加1包150号焊剂。图5.2.5
将点火引药放进储药孔内的焊药上面，将少许引药放在模具的储药孔的上部边缘，然后将储药孔盖上。
用点火枪将储药孔的上部边缘的引药点燃，引燃储药孔内的焊药，通过燃烧产生的高温以及焊剂的作用，将走行轨表面与熔解的接线板端头表面熔合在一起。
图
图5.2.5
5.2.6处理焊点及钢轨
焊药熔剂冷却1分钟后，将模具取下，将焊点上的残渣用电焊锤敲下，同时将模具储药孔及穿线孔内的残渣清理干净，并用电焊锤对焊点进行敲打检查焊点的焊接质量。
在取下模具进行焊点处理的同时，用液化气喷枪或乙炔气焊枪对焊点背面的走行轨表面进行加热，加热时间为10分钟，并应对不同的季节控制不同的时间，以加热至钢轨轨温达到400℃为宜，使钢轨缓慢降温(缓冷)，即对钢轨进行正火处理来恢复钢轨的金相组织，以防止焊