Ванный способ сварки рельс

Сварка рельс

В железнодорожной отрасли и в строительстве применяется техника, которая перемещается по рельсам. Как правило, она имеет достаточно большой вес, а соответственно металл сталкивается с большими нагрузками. Чтобы изделия смогли выдержать все сложности эксплуатации, сварка рельс должна происходить в точности с предписанными технологиями, так как это сложный процесс. С одной стороны, проблем добавляет большой диаметр изделий, которые не позволяет проварить их на всю глубину, что обеспечило бы более высокое качество. С другой стороны, сварное соединение всегда будет самым слабым местом конструкции и его необходимо усиливать.

Сварка рельсовых стыков может проходить как в ручную, так и в автоматическом режиме. После нее всегда требуется проводить обработку материала, чтобы достичь гладкой поверхности. Таким образом, для качественного проведения процесса требуется:

• Использовать профессиональную технику;
• Необходимо выбрать подходящие расходные материалы;
• Обеспечить лучшие условия свариваемости благодаря флюсам и прочим средствам;
• Соблюдать точные режимы сварки;
• Тщательно обработать полученное соединение, чтобы рельсы были пригодны к эксплуатации.

Свойства свариваемости

Над проблемой, которую представляет собой сварка крановых рельсов, а также прочих их разновидностей, люди работают достаточно давно. Ведь сами изделия производятся из упрочненной стали, которая зачастую обрабатывается механическим путем. Любая обработка на упрочнение добавляет сложности к свариваемости и к любым другим термическим обработкам. Тем не менее, современные технологии позволяют добиться приемлемых результатов. Одним из самых доступных вариантов среди электродов, которые можно свободно найти в продаже, являются УОНИ 13/45 и УОНИ 13/55. Это изделия для работы с ответственными сооружениями, мощными каркасами из металлоконструкций, а также они подходят и для рельс. Но это далеко не единственный метод, хотя и самый простой из всех возможных.

Сварка крановых рельсов

Сварка рельсов пути производится по ГОСТ 103-76. Сюда входит несколько методов, которые отличаются принципом действия, сложностью, используемой техникой и прочими нюансами. Каждый из них по-своему помогает бороться с плохой свариваемостью изделий. Также их выбор зависит от вида самих рельс, которые должны будут поддаться будущему ремонту.

Виды

• Железнодорожные промышленные – применяются для относительно коротких участков путей на различных предприятиях. Это ширококолейные варианты, для которых используются марки РП75, РП65 и РП50.
• Железнодорожные для узкой колеи – используются в подземных шахтах и узкоколейной железной дороге. Здесь применяют такие марки как Р24, Р18, Р11 и Р8.
• Рудничные для проводников в шахтах – применяются при создании бесстыкового и звеньевого пути широкой колеи. Также применяются и для стрелочных переводов. Здесь используются марки Р43, Р38 и Р33.
• Рамные – используются для строительства пересечений и соединений на пути. Здесь нужна марка РР65.
• Крановые – служат для создания путей прохождения строительного крана на площадках. Тут могут быть такие марки как, КР140, КР120, КР100, КР80 и КР70.
• Остряковые – служат для верхнего строения в ж/д пути. Из них делают стрелочные переводы, круговые опорные устройства и прочее. Здесь пригодны марки ОР75, ОР65, ОР50 и ОР43.
• Железнодорожные – стандартные изделия для создания бесстыкового и звеньевого основного пути для ж/д транспорта. Тут применяются марки Р75, Р65 и Р50.
• Трамвайные с желобом – используются для создания путей прохождения трамваев. Здесь применяются марки Т62 и Т58.
• Контррельсовые – используются в верхних конструкциях ж/д пути. Это могут быть марки РК75, РК65 и РК50.
• Усиковые – из них изготавливаются крестовины, у которых непрерывная поверхность качения. Марка УР65.

Способы сварки рельсов

Существуют различные методы сварки рельсов, которые используются в наше время. Среди них стоит выделить основные:

Электродуговая сварка рельсов вручную – самый простой и доступный метод. Она подходит для соединения стыков и плетей. Изделия располагаются с небольшим зазором, который постепенно заполняется расплавленным металлом. Здесь используется переменный или постоянной род тока.

Электродуговая сварка рельсов вручную

Одной из разновидностей предыдущего варианта является ванный метод. Для этого используется специальная ванночка, которая задерживает стекание расплавленного материала. Торцы предварительно перпендикулярно своей оси обрезаются. Монтаж осуществляется без перелома. Зазор между изделиями должен быть около 1,5 см. В этот зазор помещается электрод, который расплавляется под силой тока и сваривается с основным материалом.

Ванная сварка рельс

Термитная сварка железнодорожных рельс основана на химической реакции окиси железа и алюминия. При их контакте и под воздействием температуры более двух тысяч градусов, сталь приобретает огнеустойчивую форму. Она идентична форме самого рельса. Это давний метод, который применяется уже более сотни лет.

Газопрессовая сварка подкрановых рельсов предполагает не полное расплавление, так как температура рабочего процесса не достигает точки плавления металла. сварка рельсовых плетей здесь достигается за счет высокого давления. Качество соединения оказывается достаточно высоким, а структура его получается очень однородной. Здесь необходимо плотная стыковка концов изделия. На рельсорезном станке ножовка прорезает торцы двух изделий, что помогает максимально очистить стыковочную поверхность. Перед соединением торцы обрабатываются четыреххлористым углеродом. Далее идет нагрев и зажатие заготовок при помощи гидравлического пресса.

Газопрессовая сварка рельс

Режимы

Для получения качественного соединения нужно придерживаться соответствующих режимов. Для каждой марки изделий нужны свои параметры, так как они обладают различными свойствами. Здесь приведены наиболее часто используемые варианты:

Источник

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.

Наименование	Назначение	Марки стали, используемые для изготовления
Железнодорожные стандартные	Выпускают для магистральных путей	РП50, РП65, РП75.
Железнодорожные промышленные	Используются на коротких участках.	РП50, РП65, РП75.
Железнодорожные узкоколейные	Монтируются в шахтах, на подъездных узкоколейках.	Р8, Р11, Р18, Р24.
Рудничные для шахтных проводников	Применяются для бесстыковых ширококолейных участков, стрелок	Р33, Р38, Р43
Рамные	Необходимы для монтажа пересечений линий.	РР65.
Крановые	Предназначены для движения мостовых и строительных кранов.	КР70, КР80, КР100, КР120 и КР140.
Остряковые	Необходимы для стрелочных переводов, круговых опорных устройств.	ОР43, ОР50, ОР65 и ОР75.
Трамвайные с желобами	Используют только для трамвайных путей, они рассчитаны на небольшую нагрузку.	Т58 и Т62
Контррельсовые	Монтируют в тупиковых отстойниках.	РП50, РП65, РП75.
Усиковые	Выпускаются для крестовин с непрерывной поверхностью качения.	УР65

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.

Источник

Ванный способ сварки рельсовых стыков.

Сварка рельсов производится на постоянном токе покрытыми элек тродами либо механизированным полуавтоматическим способом. Питание осуществляется от электросварочного оборудования (выпрямителя, инвертора) или от специализированных автономных дизельных сварочных агрегатов (например, Shindaiwa DGW500). Последние находят боле широкое применение ввиду отсутствия зависимости от энергоносителей и большого времени автономной работы без дозаправки.

Для сварки рельсов используют электроды различных марок (в частности УОНИ 13/55А, УОНИ 13/85), а также проволоку сплошного сечения либо порошковую газозащитную/самозащитную проволоку с временным сопротивлением наплавленного металла согласно нормам и ГОСТам.

Подготовка рельсов к сварке.

Сборку стыков под сварку, как правило, производят на шпалах. Концы рельсов обрезают по угольнику механическими сред ствами или газо-пламенным способом. После обрезки газо-пламенным способом торцы рельсов необходимо очистить от окалины, края – зачистить до металлического блеска.

Стык должен быть выверен в вертикальной и горизонтальной плоскостях, после чего он возвышается на 1,0-1,5 мм на 1 погонный метр.

Регулировку величины подъема стыка производят деревянными клиньями, а проверку — специальной стальной метровой линейкой с регулируемыми по длине штифтами на концах.

Зазор между свариваемыми рельсами должен быть 12-15 мм или 1,5 диаметра электрода с учетом толщины слоя обмазки. Сварку производят на токах 200-350 А.

Технология сварки рельсов.

Технологически сварку рельсового стыка можно разделить на две главные операции: сварку подошвы, сварку шейки и головки.

Сварку подошвы производят на остающейся (стальной) или съемной медной пластинке. Длина этой пластинки на 20 мм больше ширины подошвы рельса, а ширина пластинки 40 мм.

Используется несколько вариантов таких пластинок:

1. стальная (марка Ст. 3), толщиной 5-6 мм, пластинку укладывают под стык и плотно поджимают;
2. комбинированная, под стык укладывают стальную пластинку толщиной 2 мм, а под нее медную подкладку;
3. Керамическая подкладка с канавкой, поджимаемая непосредственно под стык.

Лучшие результаты дает применение керамической и комбинирован ной пластинок.

Подошва рельса – наиболее чувствительное место сварного стыка, где особенно ярко проявляются низкое качество наплавленного металла и другие погрешности сварки.

При ванном способе сварки рельсов очень важно удержать в межсты ковом зазоре жидкий наплавленный металл и шлак. Для этого применяют специальные медные и керамические формы многократного пользования: нижние — для сварки подошвы и боковые — для сварки шейки и головки.

Снаружи формы имеют прямоугольную конфигурацию. Внутренний контур их соответствует форме того участка рельса, с которым они сопрягаются. По оси формы имеется выемка, которая при сварке заполняется жидким наплавленным металлом с образованием усиления стыка.

При установке форм их ось совмещают с зазором стыка, а боковые формы, кроме того, еще и фиксируют струбциной.

Зазор в местах сопряжения форм с поверхностью рельсов не должен превышать 1 мм. В противном случае края форм необходимо обмазать огнеупорной глиной.

Перед сваркой стыки рельс разогревают газовыми резаками или индукционным оборудованием до температуры 400 градусов на длину около 100 мм от края стыка.

Сваривая подошву, шов начи нают от края пластинки и, совершая колебательные движения по перек зазора стыка, ведут его к другому концу, тщательно прова ривая углы между торцами рельсов и пластинкой. Второй шов следует накладывать в противоположном направлении, начиная его также от края пластинки.

При выполнении следующих проходов нужно внимательно на блюдать за тем, чтобы жидкая ванна расплавленного металла рас полагалась по всей длине подошвы.

В процессе сварки колебательные движения электродом нужно совершать быстро. Закончить сварку подошвы следует в центре стыка, благодаря чему шов получается с уклоном от центра к краям, что соответствует профилю рельсов. В подошве стыка сварной шов должен иметь усиление в 2—3 мм, а края подошвы — перекрываться плавным швом. Поверхность шва после заварки подошвы нужно очистить от шлака.

После установки боковых форм следует немедленно начинать последующую сварку, чтобы не допустить значительного охлажде ния стыка.

Сварочная дуга возбуждается в месте окончания сварки по дошвы, т.е. у основания шейки, и ведется, непрерывно заполняя наплавленным металлом весь зазор. При сварке рельс покрытым электродом важно достичь быстрой смены электрода, либо производить сварку в двухпостовом режиме, при котором сварщики попеременно меняют друг друга (см. двухпостовые агрегаты DGW500 и DGW400).

Заканчивая сварку стыка, на поверхности катания необходимо наплавить прибыльную часть толщиной 4—5 мм, которая компен сирует усадку при кристаллизации стыка.

После сварки, когда стык еще имеет красный цвет, поверх ность его следует уплотнить ковкой. Если обнаружены какие-либо дефекты, последующую подвар ку можно производить при температуре стыка не менее 300 °С.

Сварка рельсов электродуговым способом является одним из самых простых и в тоже время экономически выгодных способов. Электродуговой способ не требует дополнительных затрат на газо-защитные смеси либо другие компоненты, а также их логистику.

Одним из лучших решений в этой области, является применение вышеуказанного способа сварки в комбинации с двухпостовыми дизельными сварочными агрегатами SHINDAIWA DGW500DM или САК DGW500-2S.

Автономность данных машин и рекордно низкое потребление топлива (4,7 л/час в 2-х постовом режиме) может обеспечить работу на удаленных участках при минимальных затратах. Такое низкое потребление топлива при высокой нагрузке связано с применением двигателей KUBOTA, которые являются одними из наиболее экономичных в мире.

Агрегаты SHINDAIWA предназначены для работы как на жесткой «CV» так и на падающей «CC» вольт-амперной выходной характеристике (ВАХ). Причем ввиду независимых обмоток генератора, для каждого поста выбор типа ВАХ предусмотрен индивидуально с возможностью параллельной работы постов на различных характеристиках. Это позволяет одним постом осуществлять ручной-дуговой способ сварки покрытым электродом, а вторым постом, параллельно, выполнять полуавтоматический механизированный способ сварки MIG/MAG.

Таким образом, при сварке рельсов ванным способом с применением SHINDAIWA можно комбинировать сразу два процесса – MMA и GMAW/FCAW. Это позволяет значительно сократить время выполнения работ за счет высокой производительности процесса MIG/MAG, а также снизить вероятность образования дефектов.

Необходимо отметить, что важным параметром применяемого оборудования является система формирования и контроля сварочного тока источника. Тип выходного выпрямителя (регулятора) напрямую влияет на качество и время сварки, особенно ввиду высоких значений силы тока. В агрегатах SHINDAIWA реализовано одно из лучших схематических решений узла выпрямителя (регулятора), результатом которого является полное, 100%-ное отсутствие бестоковых пауз, а также крайне низкое значение тепловых энергетических потерь узла выпрямителя, который практически не нагревается при максимальной токовой нагрузке.

Таким образом, оборудование Shindaiwa может обеспечить высокую стойкость к перегреву, непрерывность работ 24 часовой смены при высоких технико-качественных выходных характеристиках, необходимых для процесса электродуговой сварки. Что будет существенным подспорьем при ремонте / сварке рельс и выполнении подобных работ.

Для наглядности в статье использованы фотоматериалы издания livejournal.com.

Отправьте в один клик запрос, и технический специалист обязательно Вам перезвонит и ответит на вопросы.

Источник