При сварке рельсов в стационарных условиях допускается сваривать рельсы

Обновлено: 02.05.2024

Отдельные элементы ВСП необходимо надежно соединять между собой. И сегодня мы рассмотрим классическое решение по созданию единой магистрали – в фокусе внимания сварка железнодорожных рельсов: она выигрывает у сборной технологии, так как не дает стыков, снижающих скорость перемещения транспорта. Поэтому подробно разберемся, какими методами ее можно осуществлять и что за особенности есть у каждого из них. На основе этого вы сможете определить, чем воспользоваться в случае с вашей ЖД-линией.

Общие сведения

Этот вид обеспечения целостности полотна известен и применяется уже очень давно, пользуется стабильной популярностью и считается классическим решением, но до сих пор ведутся работы по его совершенствованию. Периодически внедряются инновационные решения, призванные убыстрить сварку, а также удешевить ее без ухудшения конечного результата.

Почему до сих пор нет какой-то единой технологии, которая была бы оптимальной? Потому что есть ограничения, возникающие при производстве рельсов: их специально делают из высокопрочных металлов, чтобы они дольше служили. И чем надежнее элемент ВСП, тем хуже он поддается контролируемому нагреву и пластическому деформированию.

Если же повысить твердость прокатного изделия сверх меры, его будет сложнее соединить с такими же конструкциями, укладываемыми в колею. Поэтому и производители двутавровых балок не экспериментируют, и ответственные подрядчики, привыкшие делать магистрали на совесть, придерживаются четко установленных стандартов, в частности, ГОСТа 103-76.

Свойства свариваемости

Решить описанную выше проблему, то есть обеспечить высокое качество стыка при сравнительно малых затратах времени и сил, позволяет правильный выбор электродов. Хорошие варианты (из тех, что постоянно есть в продаже и стоят сравнительно недорого) – это УОНИ из серий 13/45 и 13/55, которые подходят даже для ответственных объектов или усиленных конструкций.

Хотя еще важнее правильно выбрать метод и в процессе его реализации придерживаться норм и требований, прописанных в межгосударственном стандарте 103-76. Это позволит упростить работы, которые и так проводятся с не самыми благоприятными исходными данными.

Особенности сварки рельсовых стыков

Мы уже выяснили, что профили для укладки в колею выполняют из особо прочного металла, а именно из высокоуглеродистой стали. Это материал, у которого есть своя специфика термообработки: превышение температуры воздействия обернется внутренними напряжениями, появлением трещин и других мелких дефектов, способных стать причиной аварии.

Чтобы обеспечить достаточное качество шва и одновременно минимизировать вероятность возникновения микроповреждений, при соединении двух элементов ВСП необходимо соблюдать следующие правила:

Пользоваться именно профессиональным оборудованием – как наиболее точным, производительным и безопасным в своем классе.

Ответственно подойти к покупке расходников (мы уже упоминали о важности тех же электродов).

В обязательном порядке применять флюсы (там, где они необходимы) и другие вспомогательные средства припоя.

Придерживаться оптимального режима работы, выбранного ранее (особенности каждого мы еще рассмотрим).

Уделить внимание постобработке шва, а дальше проверить его соответствующими приборами на предмет целостности.

В процессе эксплуатации колеи сварные плети необходимо периодически осматривать на предмет микроповреждений, чтобы своевременно предупредить более значительные разрушения.

Виды рельсов

Химический сплав металлоконструкции, укладываемой на шпалы, играет важную роль. Согласно ГОСТам, он должен быть строго определенным для каждого профиля, и следующая таблица поможет понять, что же используется.

При сварке рельсов в стационарных условиях допускается сваривать рельсы

ОАО "РОССИЙСКИЕ ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ"

УТВЕРЖДЕНЫ
распоряжением ОАО "РЖД"
от 20 мая 2013 г. N 1133р

РЕЛЬСЫ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЕ ТИПА Р65 ИМПОРТНОГО ПРОИЗВОДСТВА КАТЕГОРИИ ВС250АВ,
СВАРЕННЫЕ ЭЛЕКТРОКОНТАКТНЫМ СПОСОБОМ

ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ

ТУ 0921-290-01124323-2012

1. Вводная часть

1.1 Настоящие технические условия распространяются на соединение новых железнодорожных рельсов импортного производства типа Р65, категории ВС250Ав из стали марки 350ЛДТ, легированных хромом и кремнием, изготовленных по ТУ 0921-251-01124323-2008 и предназначенные для укладки в железнодорожные пути широкой колеи общего пользования, в том числе и железнодорожные пути для высокоскоростного движения.
1.2 Соединение между собой железнодорожных рельсов должно производиться контактной стыковой сваркой оплавлением в технологических линиях рельсосварочных предприятий (РСП) и в составе путевых рельсосварочных машин (ПРСМ).
1.3 Соединения железнодорожных рельсов, сваренные в соответствии с настоящими техническими условиями, предназначены для эксплуатации во всех климатических районах на суше (общеклиматическое исполнение) - "О".

2. Технические требования

2.1 Сварные соединения железнодорожных рельсов должны соответствовать требованиям настоящих технических условий, СТО РЖД 1.08.002-2009 "Рельсы железнодорожные, сваренные электроконтактным способом. Технические условия", Технологическим процессам сварки рельсов импортного производства в рельсосварочных предприятиях", утв. ОАО "РЖД" 21.10.2009 г., "Технологии термической обработки сварных стыков рельсов в составе ПРСМ для промышленного применения (технологическая инструкция), утв. ОАО "РЖД" 21.11.2007 г., "Технологическим указаниям по восстановлению лопнувших и дефектных рельсовых плетей бесстыкового пути электроконтактной сваркой с натяжением рельсов", утв. ОАО "РЖД" 24.12.2008г., "Типовым технологическим указаниям о восстановлении электроконтактной сваркой лопнувших и дефектных рельсовых плетей бесстыкового пути", утв. ОАО "РЖД" 22.12.2008г. либо документами их замещающими.

2.2 Основные параметры и характеристики.
2.2.1 Нормативная длина рельсовых плетей для бесстыкового пути составляет 800 м.
По согласованию с заказчиком допускается изготовление рельсовых плетей любой длины, но не более 800 м.
2.2.2 С целью получения рельсовых плетей для бесстыкового пути проектной длины разрешается приваривать концевой рельс необходимой длины, но не менее 7 м. Размещение вставок менее 6 м не допускается.
2.2.3 По концам рельсовых плетей для бесстыкового пути и уравнительных рельсов должно быть просверлено по три болтовых отверстия в соответствии с требованиями п. 4.1.6 СТО РЖД 1.08.002-2009.
2.2.4 Сварные рельсовые плети должны быть прямыми. Допускается равномерная кривизна по головке в горизонтальной и вертикальной плоскостях со стрелой прогиба не более 1/2200 (т.е. не более 12 мм на базовой длине 25 м).

2.3 Требования к прокатным рельсам и сварным стыкам.
2.3.1 Рельсы, предназначенные для сварки должны удовлетворять требованиям ГОСТ Р 51685 и техническим условиям на конкретную категорию качества.
Запрещается сварка рельсов, не прошедших приемочного инспекционного контроля уполномоченными представителями ОАО "РЖД".
2.3.2 Рельсы категории ВС250Ав, подлежащие сварке между собой в рельсосварочных предприятиях (РСП) и в составе ПРСМ, должны быть одного типа, одной категории качества, одного завода изготовителя.
В пути передвижными рельсосварочными машинами (ПРСМ) допускается сваривать рельсы типа Р65 категории ВС250Ав с рельсами типа Р65 категорий Т1, ВС250Я и ДТ350.
В РСП сварка рельсов типа Р65 категории ВС250Ав с рельсами типа Р65 категорий Т1, ВС250Я и ДТ350 допускается только в случае вставки методом контактной стыковой сварки оплавлением в плеть из рельсов типа Р65 категории ВС250Ав стыка изолирующих рельсов типа Р65 категории Т1, стыка изолирующих рельсов типа Р65 категории ВС250Я или стыка изолирующих рельсов типа Р65 категории ДТ350.
Стыки изолирующих рельсов типа Р65 должны быть изготовлены на сертифицированном (аккредитованном) предприятии в соответствии с техническими условиями, согласованными ОАО "РЖД" установленным порядком.
2.3.3 Сварные стыки рельсов категории ВС250Ав, сварные стыки из рельсов категории ВС250Ав и категории Т1, сварные стыки из рельсов категории ВС250Ав и категории ВС250Я, сварные стыки из рельсов категории ВС250Ав и категории ДТ350 должны иметь показатели прочности и пластичности не ниже значений, указанных в таблице 1, при положительных температурах окружающего воздуха в процессе их испытаний на статический поперечный трехточечный изгиб.
2.3.4 Твердость металла головки термообработанных сварных стыков рельсов должна соответствовать твердости основного металла. Допускается снижение твердости металла головки сварных стыков рельсов относительно нижней границы прокатных рельсов на 15 %.
2.3.5 Обработанная поверхность сварных стыков рельсов должна быть чистой, без раковин, заусенцев, трещин и расслоений. Поверхность катания и боковые грани головки должны быть прямолинейными. Допуск на прямолинейность на длине 1 м после шлифования должен быть +0,3 мм (+0,2 мм для скоростных и высокоскоростных железнодорожных путей).
Прогибы вниз (седловины) в сварных стыках не допускаются.
Местные неровности на поверхности катания головки после шлифования допускаются +/- 0,2 мм.

Наименьшие приемочные значения показателей прочности и пластичности сварных рельсов типа Р65 при статическом поперечном трехточечном изгибе.

Разрушающая
нагрузка,
кН

Стрела
прогиба,
мм

Подошва в растянутой зоне (погружение на головку-пролет 1м)

Сварное соединение из рельсов категории ВС250Ав

Сварное соединение рельса категории ВС250Ав с рельсом
категории ВС250Я

Сварное соединение рельса категории ВС250Ав с рельсом
категории Т1

Сварное соединение рельса категории ВС250Ав с рельсом
категории ДТ350

Головка в растянутой зоне (нагружение на подошву-пролет 1м)

2.4 Правила подготовки рельсов к сварке.
2.4.1 Перед сваркой должно быть проверено наличие инспекторских приемочных клейм и другой маркировки рельсов.
2.4.2 Поступающие на сварку рельсы по прямолинейности в горизонтальной и вертикальной плоскостях и по концевой кривизне должны отвечать требованиям соответствующих стандартов и технических условий на изготовление прокатных рельсов на металлургических комбинатах.
2.4.3 Торцы готовых рельсов после обрезки должны быть перпендикулярными к продольной оси. Перекос не должен превышать 1 мм при измерении в любом направлении.
Обрезку рельсов под сварку производят отрезными станками.
Отделочную мерную резку рельсов производят только пилами.
2.4.4 Торцы стыкуемых рельсов и контактирующие с зажимами сварочной машины поверхности на длину электродов (зажимных губок) должны быть зачищены до металлического блеска механическим способом. Зачистка должна вестись вдоль рельса. Риски и выхваты на зачищенных поверхностях не допускаются.
2.4.5 Вдавленные клейма на рельсе должны быть расположены на расстоянии не менее 100 мм от сварного шва. При сварке рельсов на машинах с вертикальным зажатием выпуклые маркировочные знаки на шейке рельсов должны быть сошлифованы заподлицо с прокатным профилем на расстоянии не менее 100 мм от торца рельса. При сварке рельсов с боковым зажатием выпуклые маркировочные знаки сошлифовывают на длину электродов сварочной машины.

2.5 Требования к процессам сварки рельсов.
2.5.1 Сварка рельсов в РСП должна выполняться электроконтактным способом с применением сварочных машин типов МСР-63.01, К-1000 и К-1100. Сварка рельсов в составе ПРСМ должна выполняться электроконтактным способом с применением сварочных головок типов МСР-80.01, МСР-120.01 и К-922.
2.5.2 Сварка рельсов категории ВС250Ав между собой и сварка рельсов категории ВС250Ав с рельсами категорий Т1, ВС250Я и ДТ350 в РСП и в составе ПРСМ должна производиться по режимам, разработанным установленным порядком и утвержденным ОАО "РЖД" (приложения 1 - 6).
2.5.3 При установке свариваемых рельсов торцы совмещают по периметру и выравнивают по рабочей грани рельсовых плетей. Поверхности катания рельсов должны быть на одном уровне. Несовпадение торцов стыкуемых рельсов должно быть смещено по высоте на подошву, а по ширине головки - в сторону нерабочей грани. Несовпадение свариваемых торцов рельсов не должно превышать по высоте 1,2 мм и по ширине головки 1,0 мм.

2.6 Требования к процессам механической и термической обработки сварных стыков.
2.6.1 В сварных стыках грат и выдавленный металл должны быть удалены в горячем состоянии (светло-красный цвет) механизированным способом с допуском по профилю в пределах от +0,7 мм до +2,0 мм наплавленными, заточенными и подогнанными по профилю рельсов ножами с образованием ровной срезанной поверхности.
2.6.2 После удаления грата и выдавленного металла производят механическую обработку по контуру, термическую и чистовую механическую обработку сварных стыков до норм, указанных в п. 2.3.5.
2.6.3 Для обеспечения прямолинейности при местном изгибе до 2 мм на длине 1 м допускается производить правку сварных стыков в горячем состоянии (светло-красный цвет) в вертикальной и горизонтальной плоскостях.
Правку сварных стыков рельсов в РСП, прошедших термическую обработку на индукционных установках, требуется производить в холодном состоянии на передвижном гидравлическом прессе для правки в четырех направлениях фирмы "Жейсмар" PHRML 250/200-25, установке УПСХ-01 или аналогичном оборудовании.
Перед холодной правкой допускается охлаждение головки рельсов воздушно-водяной смесью в зоне сварного стыка, температура которого не должна превышает 300 °С.
2.6.4 Механическую обработку сварных стыков по всему контуру заподлицо с основным профилем вдоль рельса выполняют абразивным инструментом с крупной (125-63) зернистостью.
После абразивной обработки стык не должен иметь острых кромок. Размеры и допуски по ГОСТ Р 51685-2000 и ТУ 0921-251-01124323-2008 для рельсов типа Р65.
Цвета побежалости после обработки не являются браком. Окончательное шлифование сварных стыков по поверхности катания и боковым граням головки выполняется абразивными кругами чашечного типа на автоматических машинах с измерительной системой определения прямолинейности сварных стыков рельсов и компьютерной записью на шлифовальной машине фирмы "Жейсмар" или аналогичном оборудовании.
В других случаях шлифование головки по поверхности катания и боковым граням сварных стыков рельсов производится только на станках типа СЧР, МР5 или их аналогов.
2.6.5 При сварке рельсов в РСП и в составе ПРСМ применение операции дифференцированной индукционной термической обработки сварных стыков рельсов является обязательным.
В случае выхода из строя индукционного оборудования, сварка рельсов запрещается.
2.6.6 Дифференцированную термическую обработку рельсов в зоне сварных стыков производят посредством нагрева всего сечения на индукционной установке с последующим ускоренным охлаждением головки потоком воздуха по режимам, разработанным установленным порядком и утвержденным ОАО "РЖД" (приложения 7 и 8). При этом цвета побежалости после термической обработки не являются браком.
2.6.7 Нагрев сварных стыков для термической обработки начинают при температуре стыка не более 600 °С.
В технологических линиях РСП оборудование для термической обработки сварных стыков рельсов должно располагаться на расстоянии не менее чем на 50 м от сварочной машины.

2.7 Комплектность.
2.7.1 Комплектность и документирование процессов изготовления рельсовых плетей определяются требованиями п. 4.7 СТО РЖД 1.08.002-2009
2.7.2 При компьютерной регистрации параметров в сменные рапорта, формируемые системами контроля сварочного и индукционного оборудования заносятся данные о режимах сварки и термической обработке. При чистовой шлифовке сварных стыков на специальном оборудовании фирмы "Жейсмар" или на аналогичном оборудовании производят компьютерную запись продольного профиля головки рельсов в зоне сварных стыков на длине 1,5 м в горизонтальной и вертикальной плоскостях. При этом допускаемые по п. 2.3.5 величины неровностей увеличиваются в 1,5 раза.

2.8 Маркировка.
2.8.1 При сварке рельсов в РСП выполнение маркировки должно соответствовать требованиями п. 4.8 СТО РЖД 1.08.002-2009.
2.8.2 Стыки рельсов, сваренные с применением машины ПРСМ, отмечаются несмываемой белой краской по ГОСТ 10503 с нанесением краской двух пар вертикальных полос шириной 20 мм каждая, на шейке и верхней части подошвы рельса внутри колеи на расстоянии 250 мм с каждой стороны от середины стыка. Расстояние между полосами в паре не должно превышать 20 мм.
Каждый сварной стык должен иметь маркировочный номер, нанесенный белой несмываемой краской по ГОСТ 10503 на расстоянии не более 50 мм с правой стороны от крайней правой полосы.
Маркировочный номер сварного стыка должен состоять из пяти элементов наносимых краской в следующем порядке:
- номер РСП, к которому приписана ПРСМ;
- номер ПРСМ;
- номер сварного стыка по сменному рапорту и книге учета утвержденных форм;
- буква Т, являющаяся отметкой о проведении дифференцированной термической обработки;
- последние две цифры года сварки стыка рельсов.
Между элементами маркировочного номера той же краской наносятся точки.
Схема нанесения краской полос и маркировочного номера на сварной стык представлена на рис. 1.

3. Требования безопасности

3.1 При выполнении комплекса работ по сварке рельсов должны соблюдаться требования п. 5 СТО РЖД 1.08.002-2009.
3.2 Работы по сварке рельсов в пути машинами ПРСМ выполняются на закрытом для движения поездов и маневровой работы участке пути на весь период его ремонта и сварки.
Сварку плетей или восстановление выполняют в соответствии с "Инструкцией по устройству, укладке, содержанию и ремонту бесстыкового пути", утв. распоряжением ОАО "РЖД" от 29.12.2012 г. N 2788р, "Инструкцией по обеспечению безопасности движения поездов при производстве путевых работ", утв. распоряжением ОАО "РЖД" от 29.12.2012 г. N 2790р, "Технологическими указаниями по восстановлению лопнувших и дефектных рельсовых плетей бесстыкового пути электроконтактной сваркой с натяжением рельсов", утв. ОАО "РЖД" 24.12.2008 г., "Типовыми технологическими указаниями о восстановлении электроконтактной сваркой лопнувших и дефектных рельсовых плетей бесстыкового пути", утв. ОАО "РЖД" 22.12.2008г.

4. Правила приемки.

4.1 Правила приемки сварных рельсов должны соответствовать требованиям настоящих технических условий и п. 6 СТО РЖД 1.08.002-2009.

5. Методы контроля.

5.1 Качество сварных стыков рельсов необходимо контролировать в соответствии с требованиями п. 7 СТО РЖД 1.08.002-2009, "Инструкции по контролю качества сварки рельсов в РСП", утв. Распоряжением ОАО "РЖД" от 28.12.2012г. N 2728р или документов их замещающих.
5.2 Для контроля качества сварки рельсов в составе ПРСМ на каждой сварочной головке сваривают по два образца на партию свариваемых рельсов из 50 стыков по режиму, принятому для данного типа машины, типа и категорий рельсов.
В случае неудовлетворительных результатов испытаний контрольных образцов сварка партии стыков из 50 шт. запрещена.
В случае отсутствия на месте работ пресса для испытаний контрольных образцов разрешается выполнять испытания не позднее 10 суток после их сварки.
В случае неудовлетворительных результатов, полученных при испытании контрольных образцов, которое проводилось в течение 10 суток из-за отсутствия на месте работ пресса, необходимо провести вырезку и испытание двух стыков рельсов, сваренных в пути в этот период на данной сварочной машине. В случае неудовлетворительных результатов испытаний данных сварных стыков бракуется вся партия, сваренная в этот период на данной машине.
5.3 В каждом технологическом потоке РСП перед вставкой методом электроконтактной сварки в плеть из рельсов категории ВС250Ав стыка изолирующих рельсов типа Р65 категории Т1, ВС250Я или ДТ350 должно быть проведено испытание на статический изгиб двух контрольных образцов сварных стыков рельсов.
Каждый контрольный образец должен быть сварен из рельса категории ВС250Ав с рельсом, категория которого соответствует категории рельсов изолирующего стыка.

6. Транспортирование и хранение

6.1 Транспортирование и хранение осуществляется в соответствии с требованиями п. 8 СТО РЖД 1.08.002-2009.

7. Гарантии изготовителя

7.1 Гарантийные обязательства изготовителя должны соблюдаться в соответствии с п. 9 СТО РЖД 1.08.002-2009.

Режим сварки пульсирующим оплавлением рельсов типа Р65 категории ВС250Ав между собой, категории ВС250Ав с рельсом категории Т1, категории ВС250Ав с рельсом категории ВС250Я, категории ВС250Ав с рельсом категории ДТ350 на контактных машинах типа МСР-63.01 (МСР-63.01 А)

Значение
браковочного
параметра

Полнофазное напряжение первичной обмотки сварочных
трансформаторов, В

Как осуществляется сварка рельсов, какие применяются методы

Прочное соединение материалов — актуальный вопрос современности. Не каждая обработка способна обеспечить прочное и долговечное скрепление. Не каждая, но сварочная технология положительно зарекомендована в данном вопросе. Прочно соединить детали, выполняющие несущую функцию, под силу именно сварочным работам. Рельсы также относятся к несущим элементам, а сварка рельсовых стыков является сложным и кропотливым процессом. Рассмотрим его подробнее.

Общие сведения

Несмотря на то, что соединение стыков рельс при помощи сварки известно давно, проблема облегчения и ускорения работы актуальна до сих пор. Одной из причин стало то, что рельсы производят из металла повышенной прочности, плохо поддающегося сварке. Любая попытка дополнительного упрочнения или термообработки увеличивает риск ухудшения качества соединения стыка. Поэтому важно соблюдать технологию сваривания, следовать установленным правилам и ГОСТу 103-76.

Осуществить сварку рельсов можно множеством способов, но основными считаются:

электроконтактный;
алюмотермический;
электродуговой;
газопрессовый.

Каждый способ имеет свою технику выполнения, зависит от различных факторов, поэтому стоит рассмотреть их по отдельности.

Электроконтактный метод

Этот тип обработки рельсовых стыков известен еще со времен СССР, где часто применялся для изготовления рельсов. Пригоден он и для ремонта, кроме стрелочных участков.

Суть контактной обработки состоит в сильном нагреве стыка током низкого напряжения, в процессе которого происходит расплавление свариваемых краев образовавшейся электрической дугой.

Для качественного сварного соединения путем электроконтактной обработки требуется большое количество времени и специальные автоматические сварочные комплексы (например, МС-5002, К-90). Такие агрегаты весьма громоздкие, но, несмотря на габариты, самостоятельно передвигаются по ремонтируемому участку, осуществляя сварку рельсов.

Из положительных моментов стоит отметить, что свариваемые поверхности практически не требуют предварительной подготовки. Все манипуляции по подготовке осуществляются вышеозначенными сварочными механизмами.

Электродуговой вариант

В данный период электродуговая сварка рельсов наиболее распространена среди применяемых технологий. Причина в том, что этот тип обработки совмещает:

простое и доступное оборудование;
легкость выполнения;
качественные швы.

Данные характеристики позволяют сваривать как стыки рельсовых плетей, так и поврежденные участки.

Перед началом работы необходима предварительная зачистка и шлифовка краев свариваемых изделий — это улучшит итоговое качество соединения. Обязательна укладка с зазором между деталями — это облегчит проваривание стыков.

Расстояние между торцами рельсов послойно проваривается (заполняется) металлом электродов, расплавляют который при помощи высокой температуры образующейся в момент работы дуги. Функционирует полуавтомат от источника постоянного или переменного тока.

«Ванный» способ

Известен своей эффективностью и «ванный» способ дуговой сварки. В этом случае на путь монтируется специальная «ванночка», а торцы рельсовых плетей обрезают перпендикулярно основной оси и укладывают в «ванну». Зазор между стыками рельсов не должен превышать 16 мм. Допустима неровность поверхности 3-5 мм, но не более. Проваривают пространство между стыками плавким электродом, по которому пропускается электрический ток мощностью 300-350 ампер.

Чтобы во время сварки расплавленный металл не вытек за пределы «ванночки» ставят специальные ограждения. По окончании процесса швы проверяют на качество и шлифуют по всему периметру.

Термитная сварка

Соединение рельсовых нитей путем термитной обработки востребовано не менее, чем другие способы сварки рельсов. Метод основан на восстанавливающей реакции, образующейся при контакте алюминия и окиси железа. Происходит весь процесс довольно быстро, но при тысячных температурах (не менее 2000°С). Такой тип сварки известен еще как алюминотермитный.

Для проведения термитной обработки торцевые части плетей зачищают и укладывают ванну (форму), повторяющую рельсовую геометрию. Полученное во время реакции восстановленное железо заполняет форму, выталкивая шлак наверх. По окончании процесса такой шлак легко счистить, не разрушая структуру шва.

Смесь для проведения термитной сварки состоит из:

алюминиевого порошка;
окиси металла (чаще железа);
запальной смеси (не всегда);
легирующих добавок;
демпфирующих частиц.

Легирующие добавки наряду с тормозящими частицами добавляют в термитную смесь для придания сварному соединению требуемой прочности и устойчивости к механическим воздействиям. Высокое качество шва значительно снижает износ участка и реже требует ремонта.

Воспламенение термитной смеси происходит при температуре около 1300°С градусов, при наличии запальной составляющей — 800°С градусов. В процессе горения, а это всего лишь несколько секунд, выделяется большое количество тепла, поэтому такую сварку часто называют алюмотермической.

Термитная обработка позволяет соединять различные типы рельсовых плетей, независимо от их плотности:

поверхностно — закаленные;
объемно — закаленные;
не обработанные термически.

Полученное в результате алюминотермитной сварки соединение обладает высокой прочностью, что широко применяется при постройке магистралей для высокоскоростных поездов.

Газопрессовая обработка

Данный способ тоже входит в число востребованных технологий сварки рельсовых стыков. Основан на использовании температур намного ниже границы плавления. Процесс осуществляется при высоком давлении, что обеспечивает однородность структуры и плотное и надежное стыковое соединение.

Для успешного выполнения работ необходима небольшая подготовка. Подготавливают рельсы к сварке при помощи специального оборудования — рельсорезного станка с дисковой пилой, механической ножовки. Рельсовые нити стыкуют между собой, после чего вертикально прорезают одновременно оба рельса. Такая обработка обеспечивает чистую отшлифовку свариваемых поверхностей, максимальную плотность прилегания и улучшает итоговое качество шва.

По окончании подготовки торцы рельсов можно промыть дихлорэтаном или четыреххлористым углеродом. Другой вариант промывки можно выполнить непосредственно в процессе сварки — для этого применяется треххлористый углерод.

Обработанные стыки прижимаются друг к другу при помощи гидравлического пресса и вдоль стыка нагреваются многопламенными горелками до 1200°С. В процессе нагрева рельсы продолжают сдавливаться, образуя усадку до 20 мм. Сила давления на рельсовые стыки во время нагрева составляет 10-13 тонн. Точное значение силы выполняется специальными расчетами.

Выполненное сварное соединение тщательно зачищают и шлифуют, то есть проводят нормализацию. Обработанный и остывший шов проверяют на качество при помощи различных приборов.

Рассмотренные технологии сварки рельсовых стыков соответствуют современным требованиям для создания прочного сварного соединения. Каждый тип обработки имеет как положительные, так и отрицательные стороны. Разновидность применяемой методики зависит от типа рельсовых плетей, доступности и качества необходимого оборудования. Правильно подобранный способ, соблюдение условий обработки и мер безопасности гарантируют высокое качество итогового шва.

Как сваривают рельсы

Монтаж железнодорожных магистралей проводится двумя методами: сборным и сварным. Второй предпочтительнее, потому что сборные стыки снижают скорость движения подвижного состава. Сварка рельсов производится несколькими методами. При выборе способа монтажа бесстыковых линий учитывают свариваемость материала и стоимость работ. Наиболее распространенные: контактная и алюмотермитная сварка, есть и другие виды. О каждом стоит сказать отдельно. Стыки варят с использованием специального оборудования.

Особенности сваривания рельсов

Железнодорожный профиль производят из высокоуглеродистых сталей, характеризующихся плохой свариваемостью. При термической обработке на металле образуются трещины, возникают внутренние напряжения. При сварке рельсовых плетей такое недопустимо, дефекты полотна могут стать причиной аварии.

Для работы необходимо:

профессиональное оборудование;
качественные расходные материалы;
контрольные приборы, проверяющие целостность шва.

Для образования прочного соединения толстостенные балки необходимо проваривать на всю глубину. После сварки стыка необходимо выровнять поверхность, чтобы шов не разрушался.

Виды рельсов

Для выбора способа сварки учитывают химический состав сплава. Для каждого вида профилей ГОСТом определены марки стали.

Способы сварки рельсовых стыков

При выборе технологии учитывают свариваемость сталей, их текучесть, пластичность. Немаловажный фактор – трудозатраты, стоимость оборудования. С учетом всех составляющих решают, как сваривать рельсы.

Для заделки стыков используют следующие технологии:

электродуговую;
электроконтактную;
алюмотермитную;
газопрессовую.

На предприятиях чаще используют термитную сварку рельсов, реже контактную. У каждой технологии есть преимущества.

Электродуговой

Сварка рельсов с использованием электродов используется для стыков и плетей. Ванным способом удается получить прочное соединение. Концы укладывают на небольшом возвышении над полотном с зазором 14–16 мм в специальную ванночку, удерживающую расплав. В стык вертикально помещается электрод диаметром 5 или 6 мм. При подаче высокочастотного переменного или постоянного тока прямой полярности мощностью 300–350 ампер в зависмости от толщины профиля, расплав постепенно заполняет весь стык. Диффузионный слой создается по всему сечению. Для сварки рельсов используют электроды с основным видом покрытия:

отечественные УОНИ 13/45 и УОНИ 13/55,
японские LB 52U.

Их предварительно прокаливают: в течение 2 часов выдерживают при температуре 180 – 230°С.

Достоинства электродуговой сварки:

не нужно использовать флюс, обмазка создает слой шлака над ванной, он препятствует окислению;
не требуется предварительной разделки торцов;
для образования плотного соединения не нужно дополнительно прикладывать усилий;
доступность, в качестве генератора тока используют трансформаторы, выпрямители и профессиональные инверторы.

После охлаждения ванны стык зачищают, снимают окалину, выравнивают поверхность головки рельса.

Термитный

Метод основан на способности алюминия восстанавливать окись железа с большим выделением тепла. Сварку рельсов по алюмотермитной технологии освоили больше века назад. При поджоге термита в рабочей зоне создается температура от 1200 до 2000°С в зависимости от химического состава сплава. Восстановленное железо затекает в форму, по профилю совпадающую с рельсом.

В термит помимо оксида железа и алюминия входят легирующие добавки, небольшие кусочки металла (они затормаживают химический процесс). Шлак, образующийся при расплаве, всплывает, его удаляют после охлаждения металла.

Самое главное преимущество метода – высокая скорость термитной сварки рельсов. Он применяется для закаленных и холоднокатаных балок. Его используют при монтаже магистральных железнодорожных линий и плетей.

Газопрессовый

Сварку рельсовых стыков этим методом проводят на пластичных сталях. Температура в зоне стыка концов повышается за счет энергии сдвига. Она выделяется при высоком давлении. Образуется качественное соединение за счет однородности диффузного слоя. Для плотной стыковки рельсов торец прорезают рельсорезом. Металл консервируют 4-хлористым углеродом или дихлорэтаном, под составом металл не окисляется. Стык нагревают до температуры вязкости, под 10–15-тонным давлением гидропресса слои сдвигаются, торцы плавятся, образуется диффузный слой.

Главные достоинства газопрессового метода:

однородность химического состава;
отсутствие окалины, процесс протекает внутри профиля;
возможность соединяться профиль любой конфигурации и толщины.

Электроконтактный

Автоматная технология основана на нагреве стыка за счет пронизывающей электродуги, возникающей под воздействием высоких токов небольшого напряжения. Электроконтактная сварка проводится самоходными комплексами МСГР-500, МС-5002, К-190 непосредственно в месте укладки или с небольшим смещением ветки. Для разного вида рельсового профиля используют сменные контактные головки. Работу проводят методом непрерывного оплавления или импульсным прогревом рельсов.

Контроль качества рельсовых стыков

От прочности соединений зависит безопасность движения, поэтому вне зависимости от способа сварки проводится проверка стыков рельсов любым из методов неразрушающего контроля. Особенно внимательно проверяются швы, сделанные ручным сварочным оборудованием. Помимо структуры проверяется ровность головки рельса, на которую опирается колесо во время движения.

Читайте также: