Все о сварке

Электроконтактная сварка рельсов


Способы сварки рельсов (Электроконтактная, электродуговая, газопрессовая и алюмотермитная сварка), страница 3

Технология позволяет сваривать новые или старогодные железнодорожные рельсы типа Р65, Р50 не закаленные, объемно-закаленные, либо с закаленной головкой (с мелкоперлитной структурой металла) с временными сопротивлениями соответственно не менее 900 Н/мм2, 1200 Н/мм2 и 900 Н/мм2.

Минимальная длина свариваемых рельсов должна быть не менее 6 метров для главных путей всех классов и не менее 3 метров на стрелочных переводах и остальных путях всех классов.

Каждый из предлагаемых процессов алюмотермитной сварки характеризуется следующими последовательными этапами:

1.  Подготовительный этап, на котором осуществляются операции: подготовка рельсов к резке, обрезка концов рельсов на требуемую величину зазора, зачистка рельсов в зоне стыка, выравнивание положения концов рельсов, установка универсального приспособления и форм, уплотнение форм песком, подготовка термитных порций и тигля к работе.

2.  Проведение термитной сварки, состоящей из операций: подогрев концов рельсов, поджиг термита и термитная реакция, автоматический выпуск стали из тигля и заливка ее в форму, выдержка стали в форме (приложение 2).

3.  Послесварочная обработка стыка, где проводятся операции: разборка форм и снятие грата, предварительная шлифовка стыка, нормализация (если необходимо) сварного шва, чистовая шлифовка и окончательные операции.  

Рис.7.4: Готовый отшлифованный сварной шов для ширины рельсового зазора 75 мм по методу SkV

                                       Рис.7.5: Схема сварочного процесса SkV

7.6.  Алюмотермитная сварка стрелочных переводов

          Одним из способов усиления  путей является ликвида­ция рельсовых стыков. К началу 1980 гг. доля станционных путей с рельсами типов Р50 и тяжелее составила 60 %, а с балластом из щебня, сортированного гравия и асбеста, где разрешалось сваривать рельсы в плети, — 40 % общей длины станционных путей; бесстыковой путь составлял не более 2 %.

          Следует отметить, что опыт применения бесстыкового пути на станциях в СССР имелся. В 1960-х гг. на станционных путях проводи­лась сварка рельсов, возможности для этого при рельсах легких типов, песчаном балласте и костыльных скреплениях были ограничены.

          Усиление станционных путей укладкой старогодных рельсов         тяжелых типов, снятых с главного пути, позволило вновь вернуться к идее бесстыковых станционных путей. В опреде­ленных эксплуатационных и климатических условиях возможно использование бесстыкового пути облегченной (по сравнению с типовой для перегонов) конструкции, что позволяет расширить сферы применения бесстыкового пути до 70—75 % протяженности станционных путей.

            Опыт термитной сварки насчитывает более 100 лет. За рубежом традиционно алюминотермитной сваркой изготавливают рельсовые плети для бесстыкового пути. Рельсовые плети и стре­лочные переводы, сваренные таким способом, эк­сплуатируются на магистралях со скоростями движения 300 км/ч и на дорогах с осевыми на­грузками 400 кН. Существует практика сварки всех стрелочных переводов в пределах станции. Термитной сваркой был сварен путь в тоннеле под проливом Ла-Манш. Этот вид сварки исполь­зуется на железных дорогах многих стран, в том числе с тропическим и холодным климатом.

          В СССР термитная сварка рельсов стала при­меняться, начиная с 30-х годов XX в. В 1960-е гг. в ЦНИИ МПС велись исследования по повышению качества термитной сварки, разрабатывались тех­нологии ремонта этим способом рельсовых пле­тей. Однако показатели прочности и пластичности соединений, выполненных термитной сваркой, были хуже, чем при электроконтактной. Кроме того, термитная сварка дороже. Путевое хозяйство нуждалось в больших объемах сварных рельсов и ориентировалось на электроконтактную сварку, ус­пешно применялись высокотехнологичные пере­движные рельсосварочные машины и массовая сварка рельсов в условиях рельсосварочных поез­дов. Широкое внедрение термитной сварки рель­сов приостановилось.

          В настоящее время для решения проблемы сварки стыков стрелочных переводов в пути на отечественных дорогах используют опыт ведущих зарубежных фирм. Ученые ВНИИЖТа адаптирова­ли технологии фирм «Электро-Термит» (Германия), «Снага» (Словакия) и «Рельтех» (Франция) для климатических условий России и особенностей конструкции отечествен­ных стрелочных переводов.

          За рубежом рельсы сваривают сплошь, включая в плети стрелоч­ные переводы. Для сварки используют термитный и даже электроду­говой способы. ВНИИЖТ совместно со стрелочными заводами и кон­структорскими бюро ведет разработку технических и технологических вопросов сварки рельсов внутри стрелочных переводов и с примыкающими к ним плетями бесстыкового пути.             

          При  проектировании  и строительстве  линий  стрелочные  переводы

рассматриваются как препятствие, влияющее на длину рельсовых сварных плетей. Для решения этой проблемы на железных дорогах  МПС РФ внедряется новое поколение стрелочных переводов на железобетонных брусьях. Повышенные требования к пути на линиях для скоростного движения определили конструктивные особенности переводов. Переводы  нового поколения имеют улучшенную динамику за счет использования  гибких остряков и крестовин с гибко-поворотным сердечником с удлиненными рельсовыми окончаниями и стыками накладочного типа, упругих клемм скреплений, подрельсовых прокла­док различной жесткости, меньшего количества стыков. Снижение динамических эффектов  при прохождении подвижного состава по зоне стрелочного перевода достигается вваркой перевода в бесстыко­вой путь и сваркой стыковых зазоров на самом переводе. На стрелоч­ных заводах сварка при изготовлении элементов стрелочных перево­дов выполняется электроконтактным способом.

vunivere.ru

Электроконтактная сварка

Рассмотренные выше способы сварки осуществляются за счет плавления. Но только оплавления свариваемых кромок иногда бывает недостаточно для получения качественного соединения. Тогда применяют комбинированные способы, расплавляя или нагревая до пластического состояния соединяемые участки изделий с последующим их совместным обжатием.

Электроконтактная сварка осуществляется за счёт нагрева места соединения при протекании через него электрического тока и осадки (сдавливания) разогретых заготовок. Между кромками, разогретыми до пластического состояния или до оплавления, в процессе деформации и охлаждения возникают межатомные связи. Образуется прочное соединение.

Количество теплоты, выделяемой при протекании тока по проводнику, определяется законом Джоуля-Ленца:

Q = k∙I2∙R∙t,

где I – сила тока в цепи, R – сопротивление проводника, t – время протекания тока. Наибольшим сопротивлением обладает место контакта свариваемых деталей, поэтому там и выделяется наибольшее количество теплоты, позволяющее расплавить стальные заготовки.

По типу соединения различают три вида электроконтактной сварки.

Стыковая сварка

Применяется для заготовок типа стержней. Соединение возникает по всей поверхности соприкосновения торцов заготовок. Схема сварки показана на рис. 59: 1 – зажимы, 2 – заготовки, 3 – неподвижная плита. 4 – подвижная плита, 5 – направляющая, 6 – сварочный трансформатор, 7 – гибкие шины.

Есть два варианта стыковой сварки:

1) Сварка сопротивлением. Заготовки сдавливаются, затем включается ток, заготовки разогреваются в месте стыка до пластического состояния, и производится осадка. В месте стыка возникает утолщение.

Применение: детали малого сечения (до диаметра 20 мм).

Недостаток: соединяемые поверхности нужно тщательно зачищать (шлифовать) для лучшего контакта.

2) Сварка оплавлением (см. рис. 60). Вначале включают ток, затем начинают сближать заготовки. Первыми соприкасаются выступы соединяемых поверхностей и оплавляются за счёт большой плотности тока (рис. 60, а). Заготовки продолжают сближаться, оплавляются уже по всей поверхности (рис. 60, б), затем включается механизм осадки. Расплавленный металл вместе с оксидами и другими загрязнениями выдавливается из стыка, образуя неровный валик – грат, который потом удаляется на токарном станке (рис. 60, в).

Рис. 60. Стыковая сварка оплавлением

Преимущества: Не нужна подготовка поверхностей, можно сваривать детали сложной формы и с разной формой сечения ( и ), разнородные металлы.

Применение: сварка колец, колёс, концевого инструмента (свёрла, фрезы, метчики), штоков, рельсов, арматуры, труб.

Точечная сварка

Листовые заготовки соединяются в отдельных точках. Листы собирают внахлёстку, зажимают между медными электродами и включают ток. Заготовки в месте контакта нагреваются до расплавления. Ток выключают, а давление увеличивают. Кристаллизация сварной точки идёт под давлением.

 
 
Схема сварки показана на рис. 61, а: 1 – электроды, 2 – заготовки, 3 – сварная точка, 4 – трансформатор. Циклограмма процесса приведена на рис. 61, б: участок 1 – сжатие заготовок, участок 2 – протекание тока и расплавление металла, 3 – выключение тока, 4 – приложение ковочного усилия, 5 – снятие усилия.

Рис. 61. Схема точечной электроконтактной сварки (а) и циклограмма процесса (б)

Применение: для изготовления штампосварных конструкций из металла толщиной 0,5-6 мм. Можно сваривать конструкционные стали, алюминий, медь и их сплавы. Примеры точечных соединений:

megaobuchalka.ru

П.4.3 Окончательное восстановление плетей электроконтактной сваркой

Окончательное восстановление рельсовых плетей электроконтактной сваркой выполняется передвижными рельсосварочными машинами (ПРСМ) со сварочными головками типа К-922, МСР-120.01 и др., обеспечивающими подтягивающие усилия до 120 т, или типа К-900, МСР-8001, К-355 и др., обеспечивающими подтягивающие усилия от 65 до 80 т. С учетом того, что при обжатии сварного стыка в завершающий момент сварки необходимы усилия порядка 50 т, в первой группе ПРСМ непосредственно на подтягивание (растяжение) плетей можно использовать не более 70 т, во второй группе: с подтягивающими усилиями 80 т – не более 30 т, а 65 т – не более 15 т.

При окончательном восстановлении плети с дефектом, взятым в накладки, из нее вырезают кусок рельса с дефектом и вваривают заранее подготовленную рельсовую вставку (без болтовых отверстий) длиной не менее 8 м.

При окончательном восстановлении сваркой плети с временным рельсом обрезаются концы плетей с болтовыми отверстиями и удаляются вместе с временным рельсом, а вместо них вваривается рельсовая вставка.

Перед сваркой рельсовой вставки и концов рельсовой плети ПРСМ должна быть выполнена контрольная сварка двух стыков из аналогичных рельсов и определен необходимый запас металла на сварку двух стыков.

В зависимости от расположения дефектного рельса или места временного восстановления относительно концов восстанавливаемой рельсовой плети окончательное восстановление ее электроконтактной сваркой может производиться с подтягиванием привариваемой плети или с предварительным ее изгибом.

П.4.4 Сварка с подтягиванием привариваемой плети

Сварка с подтягиванием привариваемой плети производится при расположении места восстановления на расстоянии не более 150 м от конца плети.

При сварке с подтягиванием короткую часть плети (длиной до 150 м) раскрепляют и вывешивают на каждой 15-ой шпале на парные пластины или ролики диаметром 2022 мм.

После вырезки куска рельса с дефектом или обрезки концов плетей с болтовыми отверстиями в местах временного восстановления плети, удаления вырезанного рельса с дефектом или временного рельса с обрезанными концами плетей с болтовыми отверстиями и укладки вместо них заранее подготовленной рельсовой вставки производится сварка ее с концами примыкающих к ней плетей.

Сварка рельсовой вставки с лежащей в пути плетью, а затем и вывешенной короткой плети (длиной до 150 м) с другим концом рельсовой вставки производится методом подтягивания. При длине привариваемой плети более 150 м сварка плетей производится с предварительным изгибом привариваемой плети.

П.4.5 Сварка с предварительным изгибом привариваемой плети

При сварке с предварительным изгибом (рисунок П.4.2) раскрепляется только часть плети. На участке ВС длиной 5 м для облегчения перемещения плети гайки болтов скреплений КБ65 отвертывают на несколько оборотов, клеммы скреплений типа ЖБР-65 переворачивают на 180о и затягивают усилием 100-150 Н·м, а монорегулятор скреплений АРС-4 устанавливается на первую позицию. На участке СD длиной 40 м клеммы скреплений КБ65 и АРС-4 снимаются, а клеммы скреплений типа ЖБР устанавливаются в монтажное положение.

После подготовки рельсовой вставки, длина которой должна соответствовать расстоянию между точками А, В (lА-В), плюс запас на сварку 2-х стыков на косину двух резов (2 мм) и плюс запас на остаточную стрелу изгиба (5÷6 мм), т.е.

lвст=lА-В+ 2+ 2 + 5, мм.

Рельсовую вставку сваривают с концами плети в сечении А. После сварки в сечении А забег конца рельсовой плети относительно рельсовой вставки (lз) должен соответствовать:

lз=+ 1 + 5 =+ 6, мм.

Раскрепленную часть плети вывешивают и изгибают в горизонтальной плоскости на прямых участках в сторону оси пути или наружу, а на кривых – только в наружную сторону кривой. Изгиб плети следует заканчивать, когда торец плети совпадает с торцом приваренной ранее рельсовой вставки.

A, В - места сварки; С, D - начало и конец изгиба плети; 1 - направление движения ПРСМ; 2 - рельсовая плеть не раскрепляется; 3 - вставка; 4 - скрепления ослабляются;

5 – скрепления

Рисунок П.4.2 Схема изгиба рельсовой плети при сварке с предварительным изгибом

В процессе сварки изогнутая часть плети выпрямляется под действием продольного усилия, создаваемого сварочной машиной. По окончании сварки плеть не должна занимать исходного положения - стрела остаточного изгиба должна оставаться в пределах 15-25 см. Если остаточная стрела - наибольшее расстояние от внутреннего относительно изгиба плети края подошвы до наиболее удаленной от рельса реборды подкладки (при подкладочных скреплениях) или опорной скобы (при скреплениях типа ЖБР) выходит за указанные пределы, сварной стык должен быть забракован и вырезан из плети. Фактическая остаточная стрела изгиба должна быть записана сварщиком в сменный журнал.

После остывания замыкающего стыка (через 2-3 мин после окончания сварки) оставшуюся изогнутую часть рельсовой плети выпрямляют приложением поперечного усилия. Закрепление плети на участке изгиба необходимо выполнять в направлении от замыкающего стыка.

Сдвиг плети на участке СD при изгибе ее перед сваркой, в процессе сварки и при выправлении после сварки должен происходить по трем металлическим скользунам, равномерно распределенным на участке изгиба, при этом должно быть обеспечено свободное, без большого трения перемещение плети по ним.

Если восстановление рельсовой плети сваркой выполняется при температуре рельсов выше ее температуры закрепления, но не более чем на 10°С, то на участке, включающем участок производства работ по восстановлению плети плюс по 100 м с обеих его сторон, должна быть выполнена регулировка напряжений, после чего плети должны быть закреплены. В журнале учета службы и температурного режима рельсовых плетей должны быть занесены дата окончательного восстановления плети, температура плети при производстве работ и границы регулировки напряжений.

Если восстановление плети сваркой выполняется при температуре рельсов ниже ее температуры закрепления, то перед сваркой необходимо рассчитать удлинение плети на участке производства работ для восстановления в пределах его температурных сил (температуры закрепления плети).

На рисунке П.4.3приведена эпюра температурных сил в плети в зоне производства работ до восстановления ее электроконтактной сваркой.

А, В –места сварки

Рисунок П.4.3 Эпюра температурных сил в рельсовой плети в зоне производства работ до сварки и растяжения одного из концов плети для восстановления температуры закрепления плети

На рисунке П.4.3приведены следующие обозначения:

lвст– длина ввариваемой рельсовой вставки (от 8 до 12,5 м);

lп– участок со свободным проскальзованием рельсовой плети (без прижатия рельса) длиной 5 м;

lи– участок плети, освобожденный от закрепления для образования петли при сварке второго стыка (участок изгиба плети);

lи +lп=lсв– общая длина свободного изменения длины плети;

lд– дышащий участок плети, определяемый из условия:

, где

Nt, -температурная сила, возникающая в плети при перепаде температур относительно температуры ее закрепления;

Dt– перепад температуры рельсовой плети при производстве работ относительно ее температуры закрепления;

r– погонное сопротивление продольному сдвигу пути по одной рельсовой нити, принимаемое для стабилизированного балласта равным 12 кН/м , для нестабилизированного – 7 кН/м.

Длина участка работ по сварке, где необходимо восстановить температурную силу (Nt), в итоге будет равна

l =lвст+lсв+ lд.

Величина необходимого удлинения этого участка определяется из условия:

.

Удлинение плети на участке производства работ осуществляется путем раскрепления конца плети на участке lр, примыкающем к первому свариваемому стыку (точка А), и растяжения его ГНУ. Чтобы в зоне производства сварочных работ восстановить температуру закрепления плети, т.е. температурную силу, равнуюNt, необходимо растянуть конец раскрепленной части плети с усилиемNt+ ∆N, где ∆N=Nt(lвст+lсв+ lд)/( lр - lд).

Отсюда следует, что для ввода плети на участке работ в температуру закрепления растягивающие усилия ГНУ должны быть не менее:

NГНУ Nобщ =Nt+ ∆N.

Длина раскрепляемого участка lрдолжна быть не менее:

.

Величина первоначального удлинения плети ∆lобщ определяется с учетом удлинения ее для восстановленияNtна участкеlр, участке производства работ по сваркеlи «отката» растянутого и закрепленного конца плети ∆lов точке А.

∆lобщ = ∆lр + ∆l + ∆lо+5, мм

где 5 мм – удлинение растягиваемого конца плети, необходимое для компенсации сжимающих напряжений, появляющихся при ликвидации остаточной стрелы изгиба при сварке 2-го стыка.

При близких значениях NГНУ и Nобщ величина «отката» определяется из условия:

∆lо = .

Можно не учитывать в расчетах величины удлинения раскрепленного конца плети (∆lр), но для этого перед его раскреплением необходимо зафиксировать положение конца плети.

В процессе растяжения необходимо растянуть плеть до совпадения ее конца с фиксированной точкой, а затем на величину (∆l + ∆lо+5) мм.

После закрепления растянутой части плети lр, снятия ГНУ и выполнения сварочных работ, в том числе сварки первого стыка в точке В методом подтягивания, а второго в точке С методом предварительного изгиба, эпюра температурных сил на участке (l +lр) будет иметь вид, представленный на рисунке П.4.4.

направление движения ПРСМ

-дополнительные сечения для контроля за перемещениями плети

, ,

Рисунок П.4.4 Эпюра температурных сил перед регулировкой напряжений (сплошная линия) и после регулировки (штриховая линия)

После регулировки температурных сил на участке АЕ значения их на участке проведения работ по восстановлению плети и на подходах к нему должны соответствовать Nt.

В качестве примера рассмотрим восстановление целостности плети сваркой ПРСМ и восстановление ее температуры закрепления на участке производства работ при условии, что температура закрепления плети равна +350С, а работы выполняются при температуре рельсов +150С, т.е. разность между ними∆t=tз–tр= 200С.

перед началом работ, исходя из условия NГНУ Nt+ ∆N, подставляя в него соответствующие значения, определяемNГНУ.

NГНУ =Nt+ ∆N=αEF∆t + Nt(lвст+lсв+ lд)/( lр - lд).

Для определения Ntподставляем значенияα, E, F(для рельсов Р65) и∆t, а для определения ∆N подставляем значенияlвст,lсв, lд, иNt .

Длина рельсовой вставки равна расстоянию между обрезанными концами плети плюс запас металла на сварку двух стыков и остаточную стрелу изгиба (5 мм). Принимаем что длина рельсовой вставки равна 10 м.

lсв = lи +lп= 40 + 5 = 45 м;

= 40916/7 = 58,5 м;

.

Принимая, что NГНУ = 70 т и подставляя известные значенияlвст,lсв, lд,Nt определяемlр:

=218,02 м.

 lр= lр.t= 51,4 мм

При известных значениях Nt, lвст,lсв, lди lрдополнительные растягивающие усилия ∆N, необходимые для восстановления температуры закрепления плети на участке производства работ, будут равны:

∆N=Nt(lвст+lсв+ lд)/( lр - lд) = 40,9(10,0 + 45,0 + 58,5)/ (218,0 – 58,5) = 29,1 т, т.е. в суммеNt+ ∆N = 40,9 + 29,1 = 70 т, что соответствует растягивающим усилиям (NГНУ ) принятого ГНУ.

С учетом того, что раскрепленная на участке lр часть плети при растяжении должна возвратиться в первоначальное положение, зафиксированное до ее раскрепления, определяется необходимое дополнительное удлинение ее для восстановления температуры закрепления плети на участке производства работ

+5 = 31,8 мм.

С учетом частичного обратного перемещения конца растянутой плети после его закрепления и снятия ГНУ («отката»), определяемого из условия:

∆lо = = 20,2 мм,

определяем lобщв сечении В (рисунок П.4.4).

До «отката» ∆lобщ=∆lр+ ∆l+∆lо = 51,4+31,8+20,2=103,4 мм

После «отката» ∆lобщ=∆l = 83,2 мм.

Для контроля за подвижками плети в процессе растяжения на участке А-В и регулировки напряжений на участке А-Е назначаются контрольные сечения через 50 м на участке lр (1, 2, 3) и в сечениях близких к точкам В, С, Д и Е (±0,5м).

При растяжении плети на участке lр+ lдперемещения конца плети в сечении В должны быть равны 50÷51 м, а сечениях 3, 2 и 1 соответственно 37÷38; 25÷27 и 12÷14 мм.

С учетом запаса на «откат» перемещения конца плети в точке В увеличиваются по 20 мм, а в точках 3, 2 и 1 соответственно на 15, 10 и 5 мм. С учетом растяжения плети для восстановления температуры закрепления ее на участке производства работ В-Е перемещения конца плети в точке В увеличатся на 31÷32 мм, а в точках 3, 2 и 1 соответственно на 23÷24, 15÷16 и 7÷8 мм.

После закрепления плети на участке А-В, снятия ГНУ в результате частичного возвращения («отката») растянутой части плети перемещения в точке В составят 82÷83 мм, а в точках 3, 2 и 1 соответственно 60÷61, 40÷41 и 20÷21 мм. После сварки плети в сечениях В и С, вывешивания ее на участке А-Е на парные пластины и дополнительного воздействия на плеть ударным механизмом в сечении В в направлении точки Е плеть на участке А-Е должна сместиться в направлении линии действия ударного механизма.

Регулировка считается завершенной, если смещения плети в точках 1, 2, 3 и В будут близки их начальным значениям, полученным при растяжении плети для восстановления ее температуры закрепления на участке lр+ lд, т.е. значения подвижек плети в сечениях 1, 2, 3 и В должны быть близки, т.е. соответствовать 12÷14 , 25÷27, 37÷38 и 50÷52 мм с точностью ±3 мм.

Перемещения в точке Dопределяются из условия, а в точке С из условия

Восстановление плети электроконтактной сваркой при температурах рельсов ниже температуры закрепления можно выполнять без ГНУ, но с использованием ПРСМ с подтягивающими усилиями до 120 тс, из которых на растяжение плети для восстановления ее температуры закрепления на участке производства работ используется не более 70 тс.

Для выполнения работ, включающих восстановление плети сваркой и восстановление температуры ее закрепления на участке производства работ необходимо определить длину участка производства работ по сварке l , на котором необходимо восстановить температуру закрепления плети, рисунок П.4.5.

l =lвст+ lд.

направление движения ПРСМ

участок раскрепления плети

Рисунок П.4.5 Эпюра температурных сил на концах плетей, примыкающих с обеих сторон к участку производства работ до выполнения сварки

Длина рельсовой вставки определяется из условия lвст=l+,

где

l-

расстояние между обрезанными концами плетей;

 -

запас рельсового металла на сварку одного стыка.

При перепадах температуры закрепления плети относительно температуры ее при сварке на величины ∆t= 10; 15; 20 и 250Сlдсоответственно равны 29,2; 43,8; 58,4 и 70,0. Для дальнейших расчетов принимаем∆t= 200С и соответственноlд= 58,4 м. Отсюда длина участка производства работ по сварке

l =lвст +lд= 10 + 58,4 = 68,4 м.

Для того чтобы плеть на участке производства сварочных работ ввести в температуру ее закрепления, участок необходимо удлинить на величину . При∆t= 200С∆l= 16 мм.

Затем раскрепляем конец плети, примыкающий к месту сварки второго стыка в точке С на длине lр, равной, где= 40,9 тс,NПРСМ = 70 тс и получаем= 81,4 + 58,4 = 149,8 м.

После раскрепления плети на участке lр, укладываем рельсовую вставку и свариваем ее с концом плети в точке В.

Определяем общее удлинение раскрепленного конца плети, необходимое для восстановления температуры закрепления на участке производства сварочных работ и на участке раскрепления плети.

∆lобщ = ∆l + ∆lр ;

∆lр = α lр∆t = 11,8.10-6.149,8.20 = 35,5 мм;

∆lобщ =16,0 + 35,5 = 49,5 мм.

По результатам контрольной сварки получено, что при сварке одного стыка затраты на сварку и оплавление металла составляют около 40 мм. Разница между необходимым удлинением плети и затратой металла на сварку первого стыка составляет 9,5 мм, поэтому растягиваем конец плети ПРСМ на 9,5 мм, т.е. до торца рельсовой вставки и производим сварку. После завершения сварки выдерживаем стык в течение 6 минут в сжатом состоянии. Затем сварочная головка убирается, сваренный стык обрабатывается. Плеть на всем протяжении АЕ раскрепляется, простукивается, а затем снова закрепляется с нормативной затяжкой болтов (шурупов). По завершении указанных работ сваренные стыки проверяются дефектоскопом и размечаются в соответствии с требованиями п. 2.6.6 настоящей Инструкции; на расстоянии не менее 25,0 см от места сварки каждого стыка записываются их порядковые номера.

Дата сварки, температура рельса при сварке, длина участка раскрепления и величина удлинения плети для восстановления температуры закрепления ее на участке производства работ записываются в Журнал учета службы и температурного режима рельсовых плетей.

studfiles.net

Способы сварки рельсов (Электроконтактная, электродуговая, газопрессовая и алюмотермитная сварка), страница 5

          Качество сварных стыков прове­ряют испытаниями контрольных об­разцов. Контрольный образец пред­ставляет собой два сваренных рель­совых отрезка длиной по 1200-1300 мм со сварным стыком посере­дине. Для испытаний за рабочую смену изготавливают по два образца на каждой сварочной машине. Об­разцы испытывают на статический изгиб по схеме двухопорной балки с расчетным пролетом 1000 мм. На­грузку прикладывают в середине пролета в месте сварных стыков в одних образцах к головке (подошва в растянутой зоне), в других к по­дошве рельсов (головка в растяну­той зоне). Стрела прогиба незави­симо от типа рельсов должна быть не менее 30 мм для рельсов I и II групп и 25 мм рельсов III группы. В процессе испытаний сварной стык доводят до разрушения. При этом минимальные разрушения нагрузки для стыков должны быть не менее указанных ниже (табл. 7.4.). 

Таблица 7.4. 

Минимальные нагрузки разрушения для стыков.

          Тип рельсов

Вид рельсов

Разрушающая нагрузка, кН

Стрела прогиба, мм, не менее  (для рельсов следующих групп)

подошва

головка

I  и  II

III

Р 75

Новые

1800

1700

30

25

Старогодные

1600

1400

Р 65

Новые

1500

1300

30

25

Старогодные

1400

1200

Р 50

Новые

1000

900

30

25

Старогодные

800

700

          В изломе по месту сварки не дол­жно быть трещин, непроваров, пере­жогов, газовых пузырей, шлаковых включений. Допускаются матовые пятна (силикатные включения), если площадь отдельного пятна не более 15 мм2, а общая площадь не более трех скоплений не превышает 25 мм2.

          При неудовлетворительных ре­зультатах прочностных испытаний или при выявлении дефекта ультра­звуковым дефектоскопом  хотя бы на одном образце для про­веряемой партии рельсов дополни­тельно проверяют два сварных сты­ка, вырезанных непосредственно из рельсов готовой продукции. При вы­явлении отступлений в этих стыках от требований технических условий всю партию рельсов бракуют. Из них вырезают все сварные стыки и рельсы сваривают повторно.

          Качество сварки стыков контролируется ультразвуковым методом. При отсутствии ультразвукового контроля в сварных стыках стрелочных переводов главных путей целесообразна установка предохранительных накладок, изготавливаемых из типовых стыковых накладок.

         Для проведения сварки в тоннелях и метрополитенах применяется специальное оборудование для отсасывания газов, выделяющихся при сварке, с фильтром для очистки воздуха. На сварочное устройство устанавливаются защитные экраны, которые препятствуют разлетанию искр, возникающих при сварке.

          Весь сварочный цикл выполняется в течение 40 мин, а сам процесс сварки занимает не более 25 мин.

          Опыт эксплуатации стрелочных переводов, где произведена  алюминотермитная сварка рельсов, показал, что при использовании данного метода сварки:

сокращаются на одну треть эксплуатационные затраты на текущее содержание;

в 1.5 раза увеличивается срок службы стрелочного перевода.

                           

Рис. 7.7.  Стык стрелочного перевода, сваренный алюминотермитным способом.

          Алюминотермитная сварка рельсов типа Р65 в настоящее время осуществляется по технологии фирмы «Электро-Термит» (Германия) и «СНАГА» (Словакия) с использованием оборудования, оснастки, термитной смеси, огнеупоров и формовочных материалов, поставляемых этими фирмами.

          Внедрение алюминотермитной сварки на Октябрьской железной дороге было начато в 1997 году. Были сварены рельсовые стыки на стрелочных переводах на ст. Московская-Сортировочная (20 стыков), ст.Саблино (18 стыков) и ст.Б.Вишера (9 стыков). Результаты эксплуатационных наблюдений показали, что износостойкость сварных стыков соизмерима с износом основных рельсов, дефектов не выявлено.

          С августа 2000 года началось практическое обучение сварке рельсовых стыков работников ПЧ-3, 4, 7 и ОПЧ-10 на ст. Чудово под руководством представителей фирмы «СНАГА». За время обучения было сварено 25 стыков. Качество сварки удовлетворительное.

          В сентябре-октябре 2002 года Дорожным центром диагностики было проведено обследование алюминотермитных стыков стрелочных переводов проектов 2726, 2728, 2750 и 2799 на линии С.Петербург-Москва на предмет оценки состояния сваренных стыков.

          Проверка дала положительные результаты, но в то же время на отдельных стрелочных переводах были выявлены отступления по геометрии поверхности катания головки рельса в виде седловин и ступеней.

          Выявленные отступления по геометрии объясняются несвоевременным, в силу ряда объективных причин, проведением сварочных работ (в соответствии с п. 1.1. Указания № С-1842 У от 02.09.99 г., стыки должны свариваться в двухмесячный срок после укладки стрелочных переводов в путь).

          В последующие годы Октябрьская железная дорога намерена наращивать темпы производства сварочных работ на стрелочных переводах, уделив особое внимание строгому соблюдению Технических указаний по алюминотермитной сварке.

          На 1.12.2002 года на дороге уложено 1119 стрелочных переводов проектов 2726, 2728, 2750 и 2799. Из них на 977 переводах требуется произвести сварку стыков  алюминотермитной сваркой (5610 стыков).

          На сети железных дорог в течение последних пяти лет алюминотермитным способом сварено более 2 000 стыков стрелочных переводов и примыкающих к ним участков пути. За время эксплуатации не было изъято ни одного рельсового соединения из-за дефектов в зоне сварки.

vunivere.ru


Смотрите также