1 　概述
　　青藏鐵路格拉段縱貫我國西部青海、西藏兩省區,跨越青藏高原,全線平均海拔在4 000 m以上,多年凍土凍脹融沉、嚴寒、風雪多、日溫差大、光照強等自然條件對線路路基及軌道帶來諸多不利影響。在青藏線鋪設無縫線路,對于提高行車速度、減少線路維修、降低運營成本,實現鐵路跨越式發展戰略,具有十分重要的意義。
　　鐵道部重大科研項目《青藏線格望段無縫線路試驗段———關鍵技術研究》,在甘泉至玉珠峰間分三段計2318546 km 試鋪無縫線路,其中鋪設50kgPm 鋼軌1611442 km ,鋪設60 kgPm 鋼軌71710 47 km ,均采用溫度應力式區間無縫線路。
　　現場單元焊和鎖定焊國內目前主要采用氣壓焊和鋁熱焊兩種焊接工藝。鋁熱焊焊縫強度只是母材的70 %左右,焊接組織為鑄造組織,常有鑄造缺陷伴隨產生且斷頭率高,不太被行家青睞。氣壓焊焊縫強度高、斷頭率低,但在青藏高原特殊的環境(年平均氣壓是海平面的60 %～70 %、空氣中含氧量比海平面減少38～46 % ,焊接質量能否滿足TBPT1632 —91《鋼軌焊
接接頭技術條件》的技術要求,有待于在實踐中進一步研究與探討。
2 　傳統氣壓焊機與數控氣壓焊機性能之比較
　　移動式氣壓焊設備主要包括: 壓接機(含推凸裝置) 、加熱器、控制箱、水冷裝置、高壓電動泵站及輔助配套部分如端磨機、仿型打磨機、管路系統、氧氣瓶、乙炔瓶及發電機組等。
2.1 　傳統氣壓焊機
　　傳統的氣壓焊機都是手工操作和控制,每次操作過程(夾緊、擺火、氣體流量與配比、壓力轉換等) 控制工藝參數的準確程度低,參數穩定性差。因而接頭質量常常受人為因素的影響,表現出很大的波動性,斷頭率增高,使無縫線路存在安全隱患,危及行車安全。
2.2 　新型數控氣壓焊機
　　青藏鐵路無縫線路試驗段采用國內最新研制的數控氣壓焊設備,實現了焊接全過程的順序控制與閉環智能控制。焊接過程中沒有人工操作,能夠保證焊接工藝的穩定性和一致性,完全消除了人為因素對接頭質量的影響。主要特點:
　　1) 焊接過程的順序控制與柔性控制:以PLC 為核心,對焊接作業過程進行順序控制,將高壓時間、低壓時間、頂鍛保壓時間等參數輸入控制程序,由程序自動實現焊接時間控制與自動轉換。根據實際焊軌工況需要,也可采用人工干預方式進行實時調整。
　　2) 焊接熱輸入控制:采用焊接參數閉環控制技術,由加熱器擺火控制模塊、加熱氣體流量與配比控制模塊聯合,實現擺火幅度、頻率、氣流大小、火焰特性等與焊接溫度相關的參數的精確控制。
　　3) 焊接擠壓變形控制: 將鋼軌氣壓焊“三段壓力法”工藝固化在PLC 控制程序中,采用壓力傳感器、位移傳感器,以閉環控制方式實現焊接壓力實時控制、柔性調節與自動轉換以及頂鍛位移的閉環控制。
　　4) 具有焊接參數在線檢測、記錄、存儲功能。
3 　高海拔下主要焊接工藝的探討
3.1 　氧氣、乙炔流量
　　氣壓焊的焊接火焰一般是采用氧—乙炔焰或氧—丙烷焰,實際上大都利用氧—乙炔焰焊接。其火焰的外形和構造以及火焰的溫度分布,主要是由燃燒比決定的。
燃燒比:β0 = VkPVa ( Vk 為氧氣的體積; Va 為乙炔的體積) 。
　　在內地低海拔地區(海拔高度≤1 000 m) ,氣壓焊使用的為弱碳化焰,β0 一般為0185～0195。但在青藏線海拔高度> 3 000 m的地區,沒有成熟的經驗可借鑒,現場氣壓焊燃燒比的確定以過去內地的經驗保證不了焊接質量。為此,我們在海拔高度4 300 m的玉珠峰車站進行了反復試驗,取得了第一手資料,燃燒比β0 應控制在0196～111。
　　氣壓焊60 kgPm U71Mn 鋼軌15 根通過落錘試驗的接頭,其焊接時的氧氣、乙炔流量記錄如表1。

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3.2 　加熱器
　　氣壓焊加熱器各部位火焰的強度,直接影響到焊接質量。斷口上出現光斑、未焊透和過燒時,如無其他原因,肯定是相應部位的火焰功率偏低或偏高,需對加熱器火孔進行調試。在內地低海拔地區(海拔高度≤1000 m) ,氣壓焊60 kgPm U71Mn 鋼軌使用的加熱器火孔圖(38 ×2 = 76 孔) 如圖1 所示。
　　圖1 60 kgPm 鋼軌加熱器火孔火焰強度無法滿足高原條件下氣壓焊焊接技術要求。同樣,我們在海拔高度4 300 m的玉珠峰車站進行了反復試驗、調試,總結了一套適用于高海拔地區的火孔配置圖如圖2。其火孔數量為39 ×2 = 78 孔。
4 　效果
　　青藏鐵路無縫線路試驗段現場氣壓焊所采用的新型焊接工藝,其焊接質量完全滿足

圖1 　內地60 kgPm鋼軌加熱器火孔圖

圖2 　海拔> 3 000 m處加熱器火孔圖

TBPT1632 —91《鋼軌焊接接頭技術條件》的技術要求, 氣壓焊60 kgPmU71Mn 鋼軌15 根試件落錘試驗情況如表2。

5 　結束語
　　青藏鐵路無縫線路試驗段施工的經驗充分證明,氣壓焊采用先進的數控氣壓焊設備,排除了人為因素對焊接質量的影響。與此同時,對焊接工藝根據不同的環境、不同的海拔高度進行調整、優化,總結出了一套世界高原鐵路現場氣壓焊經驗,為今后高原、高寒特殊環境下無縫線路施工提供了借鑒經驗。