Когда можно производить окончательное восстановление плетей алюминотермитной сваркой ответы сдо ржд
Основные положения. При поперечных изломах рельсовой плети или при обнаружении в ней дефекта, требующего вырезки по классификации дефектности рельсов НТД/ЦП-1-93, восстановление плети производят в три этапа, соответствующих:
краткосрочному восстановлению (на период до 4 ч), при котором в месте дефекта устанавливают шестидырные накладки со струбцинами (рис. 3.4) и пропускают поезда со скоростью: 40 км/ч - при зазоре в месте излома до 25 мм; 25 км/ч - при зазоре 26-40 мм с постоянным наблюдением за состоянием рельсов в месте излома;
временному восстановлению (до 6 мес.);
окончательному восстановлению (при переводе плети на постоянный режим работы).
 |
| Рис. 3.4. Стыковая струбцина: 1 - скоба струбцины; 2 - зажимной винт |
Разница по высоте и по внутренней грани головки уложенного рельса и плети не должна быть более1 мм; большую разницу устраняют: по высоте - установкой переходных накладок; по горизонтали - шлифовкой боковой грани головки рельса в месте ступеньки.
Перед вырезкой места излома (дефекта) плети тщательно (20-метровой стальной рулеткой) измеряют длину рельса, подлежащего укладке в путь, и соответственно ей устанавливают и фиксируют на головке плети места пропила, если в месте излома имеется зазор. При отсутствии зазора прежде чем выпиливать место излома необходимо на протяжении 20-25 м с обеих сторон от излома закрепить клеммные и закладные болты, затем в месте излома автогеном вырезать кусок рельса длиной 10-15 см с целью снятия внутренних сжимающих усилий в плети для возможности свободного ее обрезания рельсорезным станком. После этого выпиливают и сдвигают в сторону отрезок рельсовой плети в месте дефекта длиной на 4-5мм больше длины подготовленного к укладке рельса с болтовыми отверстиями;
на образовавшихся концах рельсовой плети просверливают отверстия для болтов; в вырезанное место вставляют подготовленный рельс и шестидырными накладками скрепляют с плетью. При этом рекомендуется устанавливать высокопрочные болты с усиленной затяжкой гаек (1000 Н*м).
Полное восстановление изломанной рельсовой плети сваркой с применением рельсосварочной машины ПРСМ. Сварка изломанной рельсовой плети производится в пути рельсосварочной машиной ПРСМ контактным способом.
Работы по сварке плети включают в себя следующие технологические операции:
удаление подкладок на шпалах и частичную вырезку балласта в шпальном ящике, где должна размещаться сварочная головка машины ПРСМ;
вырезание части плети в месте нахождения временно уложенного рельса (вместе с ним); при этом длина вырезаемой части l, мм, определяется из выражения:
l = lвр + 750 + 750,
где lвр - длина уложенного рельса, мм; 750 - длина обрезаемых концов плети, мм;
зачистка обрезанных концов рельсов абразивным инструментом (до металлического блеска);
снятие и ослабление клемм на участке выгибания (или перемещения) плети;
выгибание (или продольное перемещение) плети;
замену вырезанной части рельсовой нити на рельс без болтовых отверстий;
вваривание рельса в плеть;
выравнивание температурных напряжений в рельсовых плетях по обеим рельсовым нитям.
Ввариваемый в плеть рельс без болтовых отверстий должен иметь длину на 80мм больше вырезаемой части и не должен отличаться от плети по высоте и боковому износу головки более допускаемой величины, установленной Инструкцией по текущему содержанию пути. Кроме того, он должен удовлетворять требованиям, предъявляемым к сварке рельсов по условиям термической обработки рельсового металла и иметь наработку тоннажа не выше чем восстанавливаемая плеть.
Технология вварки в плеть рельса может быть двух видов: с частичным раскреплением плети и ее изгибом; с полным раскреплением короткой части плети и ее перемещением.
При вварке рельса с изгибом плети (рис. 3.5) на участке БВ длиной 5 м гайки отвертывают на несколько оборотов, а на участках ЕА и ГД длиной по 50 м клеммные болты, наоборот, закрепляют, чтобы исключить перемещение плети. На участке ВГ длиной 40 м клеммы снимают. Раскрепленную часть плети поднимают над ребордами подкладок и изгибают в горизонтальной плоскости: на прямых участках - в сторону оси пути, а на кривых - в наружную сторону кривой. Изгиб плети заканчивают, когда ее торец совпадает с торцом рельсовой вставки. В процессе сварки изогнутая часть плети постепенно выпрямляется под действием продольного усилия, создаваемого сварочной машиной. При этом по окончании сварки плеть должна оставаться изогнутой; стрела остаточного изгиба, измеряемая в месте наибольшего удаления внутреннего края подошвы изогнутой плети от края реборды подкладки, должна оставаться в пределах 15-30 см; в противном случае сварной стык должен быть забракован и вырезан из плети.
 |
| Рис. 3.5. Схема изгиба рельсовой плети: АБ- вставка; БВ - участок ослабления на три-четыре оборота клеммных болтов; ВГ- участок изгиба плети |
После остывания замыкающего стыка (через 2-3 мин после окончания сварки) оставшуюся изогнутой часть плети выпрямляют приложением поперечного усилия. Постановку клемм и закручивание гаек производят в направлении от замыкающего сварного стыка.
Сдвиг плети на участке ВГ при ее изгибе перед сваркой и при выправлении после сварки должен производиться по металлическим скользунам, равномерно распределенным на участке изгиба; должно быть обеспечено свободное, без большого трения поперечное перемещение плети по ним. Сварные стыки должны быть обозначены несмываемой белой краской на внутренней стороне рельса двумя парами вертикальных полос и взяты на учет в дистанции пути.
Вварка в плеть рельса должна производиться при температуре плети, отличающейся от температуры закрепления не более чем на 5 °С. Если это условие не выполнено, то необходимо перезакрепить плеть при наступлении этой температуры. Вваривают вставки, как правило, при положительных температурах; допускается вварка при температуре не ниже -10 °С.
Работой по окончательному восстановлению плети, лежащей на главном пути, руководит старший дорожный мастер, а на станционном пути - дорожный мастер.
При вварке вставки без изгиба плети перед укладкой в путь рельса без болтовых отверстий (вместо вырезанной дефектной части плети) со стороны короткой части плети в уравнительном пролете заменяют рельс на укороченный; на участке между дефектным местом и уравнительным пролетом ослабляют на три-четыре оборота клеммные болты; с помощью гидравлического натяжного устройства передвигают короткую часть плети в сторону уравнительного пролета на величину, позволяющую уложить в путь подготовленный рельс без болтовых отверстий, имеющий большую длину (с учетом ее уменьшения при сварке) по сравнению с вырезанной дефектной частью плети; после укладки этого рельса в путь производят сварку плети с уложенным рельсом в стыке со стороны длинной части плети. Затем с помощью гидравлического натяжного устройства перемещают короткий конец плети в сторону второго стыка сварки с целью создания необходимого усилия прижатия свариваемых концов рельсов.
Для обеспечения электрического контакта с губками рельсосварочной машины стыкуемые поверхности на концах рельсов должны быть предварительно зачищены до металлического блеска. После сварки грат и выдавленный металл удаляют обрубкой в горячем состоянии по всему периметру сварных стыков и места обрубки шлифуют.
Неровности на поверхности катания в месте сварки рельса не должны превышать 0,3мм на длине 1 м.
Продвижение машины ПРСМ через неостывший сварной стык, имеющий цвет каления, допускается при условии наложения на него специального металлического мостика.
После окончания сварки второго стыка, укороченный рельс в уравнительном пролете заменяют на нормальный.
Восстановление целостности рельсовой плети
При обнаружении в плети опасного дефекта должны быть немедленно приняты меры по его устранению. Если поперечная трещина занимает более 30% сечения головки или вышла на поверхность рельса, а также если есть поперечный излом с образовавшимся зазором менее 25 мм, концы плетей в месте повреждения соединяют накладками, сжатыми струбцинами. Поезда после этого в течение не более 3 ч пропускают по месту повреждения со скоростью не более 25 км/ч.
Если площадь поперечного сечения трещины менее 30% сечения головки, допускается установка на поврежденное место шестидырных накладок, соединенных с рельсом полным комплектом болтов, с пропуском поездов без ограничения скорости. Ликвидируют дефект при окончательном восстановлении плети сваркой.
Временное восстановление плети производят вырезкой дефектной части и укладкой вместонее рельса длиной 8—11 м. Наименьшее расстояние от дефекта до ближайшего пропила — 1 м, до ближайшего сварного стыка — 2 м. Если возник дефект, при котором пропуск поездов запрещен, расстояние от него до пропила должно быть не менее 3 м. Концы вставляемого рельса соединяют с плетью шестидырными накладками.
Если температура рельсовой плети не превышает температуру закрепления, работы производят без закрытия перегона. При вырезке дефектного куска рельсорезный станок перед проходом поезда снимают, место реза берут в накладки, сжимаемые со стороны вырезанного рельса струбцинами, а со стороны плети — болтом, вставляемым в заранее просверливаемое болтовое отверстие.
Если температура рельсовой плети превышает температуру ее закрепления, работы ведут с закрытием перегона или в технологическое время, предусмотренное в графике движения поездов, с ограждением места работ сигналами остановки. Чтобы режущий орган рельсорезного станка двигался свободно, из плети газокислородным способом вырезают кусок длиной 100—200 мм, а затем станкам обрезают примыкающие концы плети на расстоянии, необходимом для укладки временного рельса с болтовыми отверстиями.
Работы выполняет бригада в составе не менее пяти монтеров пути.
Окончательное восстановление плети с дефектом, взятым в накладки, производят вваркой рельса длиной не менее 6 м. Ввариваемая в плеть вставка должна быть на 1,5— 2,0 м длиннее временного одиночного рельса. Места реза на плетях намечают на расстоянии не менее 3 м от ближайшего сварного стыка.
Окончательно восстанавливают плеть при ее температуре, отличающейся от температуры закрепления не более чем на 5 °С, Если это условие не выполнено, необходимо перезакрепить плеть при наступлении этой температуры или выполнить разрядку обеих плетей при других температурах.
Основные работы по сварке ведут на закрытом перегоне в «окно» продолжительностью 1 ч 10 мин бригадой из 8—10 монтеров пути машиной ПРСМ электроконтактньгм способом.
Предназначенная для вварки вставка без болтовых отверстий должна иметь одинаковые с плетью тип, износ, марку стали, вид термической обработки, разница в пропущенном тоннаже допускается не более 50 млн т брутто.
В подготовительный период скорость движения поездов ограничивают до 25 км/ч. Основные работы начинают после закрытия перегона.
По прибытии машины сваривают первый стык. Одновременно со сваркой плеть изгибают (на прямом участке — внутрь колеи, в кривой — в наружную сторону кривой) до совпадения обрезанного ее конца с торцом рельсовой вставки. При сварке второго стыка изогнутая часть плети должна выпрямляться под действием продольного усилия, создаваемого сварочной машиной, однако к концу процесса не должно быть полного выпрямления плети.
Алюминотермитная сварка рельсов (Технология производства, контроль качества алюминотермитной сварки. Гарантийные условия и требования безопасности) (Раздел дипломной работы)
Используя воспламенитель при температуре свыше 1000 °С, реакция термитной порции происходит в течение 20 секунд, образуется жидкий металл и жидкий шлак, который всплывает наверх.
При выпуске жидкий металл течёт из тигеля в форму, а, достигнув сердечника, растекается равномерно по обеим сторонам зазора. Во время этого процесса сталь нагревает рельсы, оплавляет их концы и сваривает, в конце процесса заливки шлак низкой плотности вытекает из тигеля, заполняя верхнюю часть формы и шлаковые лотки.
Допускается сварка закаленных (объемно или поверхностно) рельсов, примыкающих к стрелочным переводам, с термически не упроченными рельсами.
Алюминотермитная сварка рельсов типа Р65 осуществляется по технологии фирм "Электро-Термит" (Германия) и "Снага" (Словакия) с использованием оборудования, оснастки, алюминотермитной смеси (далее "термит"), огнеупоров и формовочных материалов, поставляемых этими фирмами.
При сварке объемно закаленных рельсов с рельсами, имеющими поверхностную закалку или поверхностно закаленных рельсов между собой, применяется термит повышенной прочности марки 1200 (с временным сопротивлением литого металла 1200 кН/мм 2 ).
При сварке термически не упрочненных рельсов применяется термит обычной прочности марки 900 (с временным сопротивлением литого металла 900кН/мм 2 ).
Производство работ по алюминотермитной сварке может быть допущено только по разрешению Департамента пути и сооружений МПС по заявкам дорог с указанием станции и объемов сварочных работ с разбивкой по классам путей.
Алюминотермитная сварка должна выполняться при температуре воздуха +5°С и выше.
Настоящие указания распространяются на алюмотермитную сварку рельсов типа Р65 с поверхностной закалкой и термически не упрочненных в пределах стрелочных переводов по прямому и боковому направлению, уложенных в главных, приемо-отправочных, станционных и горочных путях.
1.1. Технология производства алюминотермитной сварки рельсов
1.1.1. Специальное оборудование для алюминотермитной сварки
Для алюминотермитной сварки используют следующее оборудование:
- универсальное зажимное устройство
Работы по сварке рельсов производятся на закрытом для движения поездов стрелочном переводе.
При помощи более широкой части измерителя происходит измерение зазоров, затем определяется расстояние между зажимным устройством и сварочным зазором. Теперь измеритель расстояния используется для установки нагревателя горелки на требуемую высоту. Горелка устанавливается над центром оси рельса, а так же по центру зазора. После этого на рельсе крепится формовочный башмак с формой. Необходимо гарантировать точное и центральное положение формы по отношению к зазору, крепление башмака на рельс осуществляется зазорным винтом. Вторая часть формы аккуратно устанавливается на противоположной стороне и закрепляется с таким же усилием.
Перед сваркой необходимо обязательно проверить положение сердечника. При сварке швов в кривых, где путь обычно с уклоном, сердечник подпиливается в своей верхней части напильником, это необходимо для того, чтобы расплавленная сталь могла протечь равномерно по грубой горизонтальной поверхности в зазоре. В шлаковых лотках находится шлак, который в конце плавки высыпается из тигеля по обеим сторонам рельса.
Держатель тигеля и тигель с крышкой, крепятся с помощью универсального зажимного устройства в точном положении для отливки.
1.1.2. Специальное оборудование для предварительного нагрева и резки рельсов
Используют следующее оборудование для предварительного нагрева и резки рельсов:
- кислородный и газовый регуляторы с манометром
Перед тем как зажечь горелку необходимо открыть сначала кислородный кран при давлении кислорода 5 Бар и только затем кран для пропана настолько, чтобы произвести зажигание, пламя при этом должно быть небольшим. Давление пропана должно быть 1,5 Бара.
При установке направляющей резака на рельс, необходимо отметить ширину зазора с помощью измерителя расстояний. После этого необходимо зафиксировать резак по отметке и установить направляющую резака. Затем необходимо откорректировать окончательное положение режущего устройства.
1.1.3. Используемые материалы
После заполнения мешка термитной смесью на задней стороне мешка проставляются технические данные в определённом квадрате. Данные должны точно соответствовать маркировкам на рельсах, которые необходимо сварить. Расшифровку маркировки можно получить в справочнике.
Для каждого шва необходимо две формы и один сердечник. Правильность выбора формы подтверждается маркировкой профиля рельса и процесса сварки на установке. Для закрывания тигеля используется тигельная пробка, которая находится в трубке вместе с песком для герметизации. Также используется аппликатор и пробойник.
Магнит на аппликаторе удерживает на месте пробку, когда она вставлена в горловину тигеля. После удаления аппликтора термитная смесь засыпается в тигель.
Используемый воспламенитель доводит температуру до 1000°С, при достижении этой температуры термитная смесь воспламеняется. В процессе химической реакции окись железа с помощью алюминия превращается в чистое железо, специальные добавки смеси расплавляются, произведя сталь нужного качества. Алюминий окисляется и образует шлак, который благодаря более низкой плотности поднимается наверх. Температура во время реакции составляет более 2400 °С. После прохождения реакции и некоторого времени ожидания, сталь и шлак из тигеля выпускаются автоматически через пробку в горловине тигеля.
1.1.4. Подготовка рельсов в зоне стыка
Прежде всего, необходимо ослабить рельсовые скрепления по обеим сторонам стыка. Скрепление непосредственно примыкающие к стыку снимаются полностью, так как они помешают проведению работ. Подготавливается горелка для предварительного прогрева рельсовых плетей. После нагрева ржавчина с плети и грязь удаляются с помощью скорщетки. Особенно это важно в зоне стыка. Тщательная очистка необходима для того, чтобы при использовании горелки поверхность для резки была гладкой. Теперь концы рельсов выправляются горизонтально и вертикально с помощью клиньев. Необходимо постоянно контролировать эту операцию с помощью линейки.
Алюминотермитная сварка
Процесс сварки рельсов можно осуществлять несколькими способами: электродуговой , газопрессовной, алюминотермитной сваркой. Последняя технология является наиболее популярной и считается очень эффективной, хотя метод контактного соединения также часто применяется. Алюминотермитная сварка рельсов предполагает использование специального прибора — воспламенителя. За счет однопорционного заряда увеличивается температурный режим (до 1000°С), который подходит для расплавления всех видов рельсов.
Сварка рельсовых стыков – процесс непростой, требующий максимальной концентрации и внимательности. Поскольку в материале полотна находится очень много углерода, то он считается трудносвариваемым металлом. Допуская недочеты в создании сварного шва рельсов, можно получить трещины на соединении. О том, в чем суть такого вида сварки рассмотрим в этой статье.
Что представляет собой алюмотермитная сварка?
Метод состоит в следующем: специальный порошок помещается в специальную металлическую конструкцию, которая находится над стыком двух участков полотна, подвергающегося сварке, а затем этот порошок плавится. Предназначение порошка заключается в том, что он надежно и прочно соединяет основной материал и таким образом, микроструктура шва становится очень вязкой. Подобные стыки делаются очень быстро и со временем они не проседают, что свидетельствует об их высоком качестве.
Порошок, выступающий в роли связующего звена в термитной сварке рельс, состоит из 23% алюминиевой крошки и 77% оксида железа. Структура порошка мелкодисперсная, размер гранул – 0,5 мм. Технология базируется на способности металла восстанавливаться в окислах алюминия. Однако, как уже отмечалось, это может произойти только при высоком тепмературной режиме, поэтому и применяется запал, посредством которого смесь поджигается. Именно этот процесс позволяет превратить оксид железа в чистый металл.
На участке используется заливочная форма, благодаря которой сплав направляется в место стыка.
Обратите внимание! Очень важно, чтобы образовалась герметичная конструкция, именно поэтому созданы специальные различные формы под разные конфигурации рельс.
Если после выполнения работы, вы найдете какие-то зазоры и щели, то от них нужно избавиться, для этого используется термостойкая обмазка. Благодаря своей жидкой консистенции она затекает в участок стыкового соединения и заполняет свободное пространство. В итоге на поверхности образуется шлак.
Процесс создания сварного шва рельсов должен производиться с обязательным уплотнением стыка, когда он находится еще горячим. Для этого необходимо обзавестись прессами. По завершению работы шлак надо отбить молотком, а сам шов надо отшлифовать специальной машинкой и болгаркой.
Достоинства и недостатки
Алюминотермитная сварка рельс очень часто применяется на практике, ее широкая популярность обусловлена рядом плюсов, которые выделяются при использовании данного метода:
- Процесс осуществляется очень быстро (не более 30 минут). Несколько опытных сварщиков могут за 1 час создать 10-12 швов.
- Сварочные работы могут не нуждаются в привязке к стационарным источникам электроэнергии.
- Все необходимые детали и инструменты можно приобрести в любом строительном магазине.
- Чтобы качественно сварить рельсу в принципе не нужно специального образования, достаточно несколько раз потренироваться, чтобы соединение получилось прочным и надежным.
- При точном соблюдении правил выполнения технологии по созданию шва, в конечном итоге вы получите соединение, которое будет выдерживать сильные нагрузки.
- При условии, что применяется хорошая техника, процесс считается абсолютно безопасным для людей, выполняющих работу.
- Термитная сварка рельс не требует строгой привязки к населенному пункту, можно осуществлять и на поле.
Несмотря на большое количество преимуществ, как и любые другие технологии, сварочные работы, основанные на применении алюминотермия, имеют свои недостатки, о которых нельзя не упомянуть:
- Поскольку используемый порошок является легковоспламеняемым, в обращении с ним следует быть предельно осторожным.
- Чтобы в конечном итоге получить качественный шов, надо особое внимание уделить подготовке и выполнить ее детально.
- Проследите за тем, чтобы техника была исправной.
- Нужно быть очень внимательным, поскольку если в горящую емкость попадет вода, то металл разбрызгается.
Оборудование
Алюминотермитная сварка должна производиться только при наличии всех необходимых элементов: бочка, порошок, заглушка, форма, которая выполнена в соответствии с конфигурацией рельс, обмазочное вещество, необходимое для герметизации стыка, шлифовальная машинка, зубило, молоток, лопатка из металла (нужна для забора горящего шлака), горелка (посредством ее изначально надо разогреть металл).
Последовательность работ:
Подготовительный этап
Существенную роль в том, как сварить шов рельс, играет подготовка, которая предполагает следующие действия: возле стыка надо ослабить крепления рельс, а те которые расположены на участке соединения и вовсе надо снять. Далее при помощи горелки рельсы нагреваются, а также очищаются от ржавчины. На следующем этапе, при помощи клиньев, их надо выпрямить как горизонтально, так и вертикально. Ставить рельсы нужно соблюдая зазор в 2,5 мм, далее к ним подводится резак.
Выравнивание
Изначально надо избавиться от прокладок всех креплений, на их места устанавливаются клинья, используя молоток их нужно подогнать до требуемого состояния. Затем надо проверить насколько точно уложены рельсы, для этого используйте метровую линейку.
Установка
На этом этапе важно подобрать нужную герметичную форму, далее горелку надо поставить по середине на том участке, где предположительно появится шов. Также нужно выполнить и герметизацию зазоров, для этого форму надо максимально плотно прижать к шву, также здесь используется шпатель, который обеспечивает чистую грань между швом и песком.
Нагрев и сварка
Предварительный прогрев рельс производится горелкой при следующих параметрах: давление пропана – 1,5 бар, давление кислорода – 5 бар. Пламя подается на протяжение 1,5 – 2 минут. Когда прогрев завершен, горелка убирается, вставляется сердечник и поворачивается тигель. Затем на месте предполагаемого стыка устанавливается специальная бочка, наполненная зарядом. Для того, чтобы поджечь заряд применяет запал с высокой температурой, затем жидкий металл помещается в форму и выдерживается 4-5 минут.
Шлифовка и контроль качества
По окончанию процедуры, стык обрабатывается по краям до гладкого состояния: пока он горячий срезаются наплывы.
Далее, используя абразивные инструменты надо отшлифовать шов. Чтобы проверить качество нужны линейка и щуп. Важно, чтобы все было максимально прямолинейным. Качество шва проверяется по статичности изгиба, все осуществляется при помощи измерительных инструментов.
Выводы
Процесс алюминотермитной сварки достаточно безопасный. Лучше, чтобы работу выполнял сварщик с опытом. Выполняя такую технологию, как алюмотермитная сварка, соблюдайте правила эксплуатации железных дорог. Специалисты должны быть обязательно в спецодежде, защитных очках и перчатках.
Восстановление целостности лопнувшей (или с остродефектным местом) рельсовой плети
Читайте также: