Технология сварки рельсов в бесстыковые плети

Обновлено: 10.01.2025

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/мм 2 , 1200 Н/мм 2 и 900 Н/мм 2 .

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.

Технология и способы сварки железнодорожных рельсов

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.

Бесстыковой путь: что это, устройство без стыков и бесшовных рельсов, преимущества и недостатки

Сегодня мы хотим рассмотреть одну из прогрессивных конструкций колеи, находящую самое широкое применение. Начнем с определения, что же такое бесстыковой железнодорожный рельсовый путь: это ЖД-линия, имеющая настолько длинные сварные плети, что даже силы, появляющиеся при температурных колебаниях, не могут преодолеть сопротивление сдвигу.

При его монтаже в десятки или даже тысячи раз (на протяженном маршруте, с учетом станций и переводных стрелок) уменьшается количество переходов. Ведь именно места стыка являются самыми уязвимыми и напряженными на железной дороге – затраты труда на обслуживание достигают 40% от общих. В них в первую очередь проявляются вредные динамические и ударные воздействия от подвижных частей проезжающего транспорта. Поэтому чем меньше таких проблемных точек, тем лучше.

Особенности работы, устройства и содержания бесстыкового пути
Как укладывают бесстыковые рельсы: технология монтажа
Преимущества бесстыкового пути
Особенности бесстыкового пути
Как делают рельсы без стыков: технология получения плетей
Сравнение технологий укладки бесшовных трамвайных рельсов

Особенности работы, устройства и содержания бесстыкового пути

С 60-х годов ХХ века этот способ для обустройства железнодорожных систем обретает популярность в развитых странах, с 30-х – внедряется на просторах СССР и, гораздо позднее в СНГ – с подачи инженеров Мищенко и Боченкова. К 80-м протяженность сплошных плетей верхнего строения жд в масштабах постсоветских государств составляла 26% сети, сейчас доля возросла.

Причина такой актуальности и востребованности объясняется просто: минимизировать число соединений рельсов и снизить нагрузки на критических участках пытались долго. С этой целью производители увеличивали длину выпускаемых двутавровых направляющих, но это негативно сказывалось на показателях конечной продукции. А впервые представленный вниманию специалистов бесстыковый путь (или бесшовный – встречается и такое название) стал принципиально другим решением за счет характерной конструкции.

Его создатели предложили использовать стандартные прокатные изделия (по 25 м). Спаивать их между собой сразу на рельсосварочных предприятиях в нити значительной протяженности, которые окончательно сваривать на местах установки.

Сегодня это делается при помощи ПРСМ – специальной рельсосварочной мобильной путевой машины. В таком варианте даже при резком изменении климатического режима и воздействии высоких нагрузок сдвигаются только концевые участки (температурно-подвижные), а это лишь 50 м, тогда как километры средней части не испытывают критических напряжений и деформаций.

Фото рельсосварочного поезда

Современная конструкция в общем случае выглядит так:

плеть длиной от 150 (а на практике чаще от 500) до 950 м;
уравнительный пролет бесстыкового пути, представляющий собой 2-4 пары обыкновенных рамных рельсов по 12,5 м.

Дальше цикл повторяется – именно по такой схеме продолжены Приволжская, Калининградская, Северо-Кавказская, Юго-Восточная и многие другие железные дороги. Причем приняты во внимание погодные особенности регионов. Это важно, с оглядкой на то, что по способу эксплуатации каждая бесшовная колея считается температурно-напряженной, но одна может быть без периодической разрядки, а вторая – с ней.

В обычных условиях первая предпочтительнее, так как используется при фактическом терморежиме местности. При жаре, холоде, резких перепадах лучше вторая, с сезонным (осенним и весенним) снятием напряжений. Также она подходит при тяжелых нагрузках со стороны подвижных составов, слишком малой мощности конфигурации полотна или его недостаточной устойчивости.

С таким назначением конструкция бесстыкового пути просто обязана обладать следующими особенностями:

размещается на прямых участках протяженностью от 400 м и на кривых – радиусом от 350 м (в исключительных случаях – от 300 м);
крепость земляного основания обязательна – недопустимы просадки, пучины свыше 10 м, оползания и сплывы откосов;
обочина должна быть достаточно широкой – минимум 40 см для линий 4, 5 классов, 45 – для 3, 50 – для 1, 2 и внеклассных;
балластный слой из щебня – прочностью У75 и И20, с фракциями только твердых пород 25-60 мм, толщиной в 35 см под деревянными шпалами и 40 см – под железобетонными;
призма – с шириной плеча 40 см для 3-го – 5-го и 45 см – для остальных, с крутизной 1:1,5.

Как укладывают бесстыковые рельсы: технология монтажа

Итак, стандартные 25-метровые двутавровые жд профили свариваются в плети. На размерах последних остановимся поподробнее: они условно делятся на те, что свыше 800 м, и короткие. Впрочем, могут быть и 150, и 1500 м.

Хотя маркер в 800 м выбран не случайно: более протяженные металлоконструкции оказываются слишком громоздкими и, как следствие, неудобными в транспортировке. Да и высокие нагрузки уже способны преодолеть их сопротивление изгибу и вызвать нежелательные смещения, искривления, деформации. Когда на 1,5-2 километра всего одно соединение, концентрация напряжений в этой точке столь сильна, что поломка является лишь делом времени.

Рельсоукладчик

С другой стороны, чем меньше длина бесстыкового рельса, тем выше расходы на обслуживание транспортной системы. Эмпирически установлено, что экономически нецелесообразно монтировать сварные прокатные изделия короче 400 м, так как обслуживать такую колею выйдет дороже, чем звеньевую. Поэтому рекомендуется спаивать металлоконструкции в пределах 500 м (а лучше по 800 м).

При этом стоит обеспечить защиту от «угона» – промежуточными скреплениями типа КБ, АРС или ЖБР (в отдельных случаях допустимы противоугоны), надежно прижимающими к опорному основанию. Места соединений важно правильно содержать – своевременно смазывать и подтягивать болты, – иначе под воздействием продольных сил неизбежны кантования и перекосы шпал, смятие резьбы элементов крепежа и изоляции.

Укладка рельсовых плетей бесстыкового пути проходит со следующими особенностями:

длина впервые монтируемых определяется местными условиями, то есть расположением мостов, станций, тоннелей и других объектов, а также кривых радиусом до 350 м;
на S-образных участках, при серьезной вероятности интенсивного бокового износа, допустимо использование коротких сварных металлоконструкций (но обязательно от 350 м);
на стрелочных переводах с их остряками и крестовинами можно эксплуатировать ультрамалые прокатные изделия (от 100 до 300 м);
если не обустраивается изолирующее крепление, необходимо наличие уравнительного пролета – хотя бы пары обычных профилей по 12,5 м;
соединение рельсовых плетей бесстыкового ЖД-полотна в точках их примыкания к звеньевому пути осуществляется при помощи накладок, с тщательным затягиванием гаек болтов (с крутящим моментом на уровне 600-1100 Нм);
системы, монтируемые на криволинейных участках, должны быть разных параметров (как внутренних, так и наружных), с тем расчетом, чтобы концы нитей располагались по наугольнику;
в местах переездного настила обустройство стыковок недопустимо;
при эксплуатации в условиях стабильно холодного климата для уравнения рекомендуется использовать удлиненные рельсы – 12,62, 12,58 или 12,54 м.

все размеры и габариты (за исключением последних) указываются для температуры +20 градусов Цельсия.

Рельсосварочный поезд после сварки

конфигурация снижает динамические воздействия на полотно;
эффективное противостояние нагрузкам приводит к минимизации износа как самого металлопроката, так и проезжающих по нему колес;
сопротивление движению уменьшается – скорость поездов возрастает;
в связи с сокращением количества скреплений достигается значительная экономия металла (до 7,8 т на 1 км);
упрощается содержание транспортной системы, ремонт требуется реже, поэтому приходится нести сравнительно небольшие эксплуатационные расходы.

Благодаря такому внушительному сочетанию плюсов настолько прогрессивная колея может эксплуатироваться на 20-25% дольше, чем звеньевая. Да, без «ложки дегтя» тоже не обходится, но если взвесить достоинства и недостатки бесстыкового пути, достоинства явно перевесят.

Основной минус заключается в сложности восстановления поврежденных (изношенных, дефектных) сварных металлоконструкций. Поэтому прокатные изделия нужно внимательно использовать в условиях неустойчивого земельного полотна, сезонного вспучивания и просадок грунта, интенсивного засорения щебеночной «подушки». Хотя и эта проблема решается, стоит только предусмотреть достаточно толстый (от 45 см), широкий (плечи от 25 см) и пологий (крутость откосов призмы не более 1:1,5) балластный слой. Также отрицательную роль может сыграть необходимость проведения работ по разрядке, но и ее можно избежать.

Особенности бесстыкового пути

К его конструкции предъявляют следующие требования:

запас прочности рельсов обязан компенсировать температурные напряжения, а значит равняться 125-150 МПа;
скрепления должны сохранять изначально заданный зазор (10-12 мм максимум), а также эффективно препятствовать угону; для этого нужно, чтобы они обладали погонным сопротивлением по одной нити от 250 Н/см, по соединению – от 300-400 Н/см;
устойчивость шпальной решетки играет ключевую роль – необходимо, чтобы она препятствовала выбросу деталей полотна при нагревании;
важно, чтобы балластная призма оставалась достаточно плотной и не давала элементам опорного основания перемещаться по ней как во время движения поездов, так и в состоянии покоя транспортной линии.

При любой длине бесстыкового пути его плети могут быть компенсированы одним из двух видов уравнителей – или рельсами, или приборами. Первые мы уже рассмотрели выше, а вторые представляют собой некий аналог стрелок (с остряками, но без крестовин). С ними концы крайних двутавров способны свободно двигаться на расстояние до 50 см. Но их использование усложняет содержание колеи, да и в точках монтажа возникают дополнительные динамические нагрузки. Поэтому применение целесообразно только в тех случаях, когда проблематично организовать регулярное снятие обычных звеньев для разрядки сезонных температурных напряжений.

Как делают рельсы без стыков: технология получения плетей

Ко всему вышеописанному добавим следующие подробности:

берут стандартные термоупрочненные изделия проката (чаще всего – 25-метровые Р-65-Т1 1 класса и 1 группы), причем обязательно без технических отверстий;
сваривают прямо на РСП электроконтактным способом в металлоконструкции от 350-800 м и в таком виде доставляют на место укладки;
обеспечивая раздельные скрепления, монтируют на железобетонные шпалы (которые располагают на щебневом, гравийном или смешанном балласте) и соединяют при помощи мобильной машины ПРСМ.

После этого проводят проверку качества сварного контакта и плотности прилегания соответствующих элементов, а также подключают к звеньевой колее (если это необходимо).

Сравнение технологий укладки бесшовных трамвайных рельсов

Современные модели транспорта тоже ездят по бесстыковому пути, который в данном случае можно организовать 4 разными способами (их больше, но мы приводим самые популярные):

BKV – запрессовав прокатное изделие в бетонную плиту – быстро получите устойчивую геометрию и хорошую шумо- и виброизоляцию, но вместе с ней и низкую вертикальную жесткость;
на ЖБ-шпалу с анкерными креплениями – дешевый, долговечный, простой в обслуживании вариант, но слабо поддающийся ремонту, шумный, требующий пусть беспроблемного, но постоянного ухода;
на деревянное опорное основание с применением костылей – недорогой, рассчитанный на многие годы эксплуатации, подходящий для обособленных полотен, но затратный при реконструкции и потенциально вредный для подземных коммуникаций (без изоляции);
без балластного корыта – возможен для реализации при малых строительных высотах, хорошо поглощает звуки, используется до 30 лет, но совсем не бюджетный, требует времени и четкого соблюдения стандартов.

У каждой технологии есть свои плюсы и минусы – выбирайте в зависимости от особенностей своего объекта. Но помните, что в любом случае нужно правильно нанести маркировку рельсовых плетей бесстыкового пути, указав номер РСП, самой металлоконструкции по ведомости, длину, проектное обозначение и сторонность, дату укладки и температуру.

Надеемся, что помогли вам разобраться, а если возникли какие-то дополнительные вопросы по теме, не стесняйтесь задать их консультантам компании «ПромПутьСнабжение». Про скрепление рельсов на стыковых участках вы можете узнать из этой статьи.

Технологический процесс сварки рельсовых плетей, лежащих в пути на длину блок-участка. Определение экономической эффективности укладки рельсовых плетей длиной в блок-участок

Фронт работ 1700 м. Продолжительность «окна» - 4 часа.

5.1. Общие условия и правила производства работ

Сварка рельсовых плетей на длину блок-участка или перегона
является частью технологического процесса усиленного капитального
ремонта бесстыкового пути.

Работы по укладке и закреплению плетей выполняются в

оптимальном температурном интервале.

При нарушении этого условия применяется принудительный ввод рельсовых плетей в оптимальный интервал по отдельным технологическим процессам.

Сварка рельсовых концов производится передвижной машиной
ПРСМ со сварочной головкой К-355-1А.

Сварка рельсовых стыков производится двумя способами: подтягиванием и с предварительным изгибом.

Рельсовые вставки и рубки с клееболтовыми изостыками
доставляются к месту работ без болтовых отверстий; рельсовые плети с
болтовыми отверстиями.

В подготовительный период рельсосварочной машиной, которой будет производиться сварка плетей, необходимо произвести сварку двух контрольных образцов.

При сварке контрольных образцов определяется фактическое укорочение рельсов на каждый сварной стык в результате оплавления и осадки. Укорочение определяют разницей измерений до и после сварки между рисками, нанесенными на головки двух свариваемых кусков рельсов.

Измерение выполняют линейкой с точностью до 0,5 мм. Уменьшение длины рельсов должно быть занесено сварщиком в сменный рапорт.

Испытывать контрольные образцы допускается в рельсосварочном предприятии в течение срока, не превышающего 1-2 дней. В случае неудовлетворительных результатов испытаний контрольных образцов сварные стыки должны быть забракованы.

Сварные стыки должны соответствовать требованиям, изложенным в Технических указаниях "О восстановлении контактной сваркой лопнувших и дефектных рельсовых плетей бесстыкового пути".

При работе машины ПРСМ сварочные головки К-355-1А должны
быть направлены в сторону привариваемой плети.

Переезд по сварному стыку допускается не ранее, чем через 15 мин.
после окончания сварки.

Для обеспечения доступа сварочной головки к свариваемому стыку
и последующей его обработки балласт из стыковых шпальных ящиков
вырезается, клеммные и закладные болты снимают и убирают подкладки.

Продолжительность "окон" для укладки и сварки плетей в каждом
варианте устанавливается конкретными условиями производства работ,

Рельсовая вставка, заменяющая уравнительный пролет,
изготавливается в рельсосварочном предприятии. Длина вставки должна
соответствовать суммарной величине длины рельсов уравнительного пролета,
величине стыковых зазоров, длине обрезаемых концов под сварку и толщине
металла на осадку и оплавление.

При выполнении работ по данным технологическим процессам
необходимо соблюдать требования Правил технической эксплуатации
железных дорог Российской Федерации, Инструкции по сигнализации на
железных дорогах Российской Федерации, Инструкции по движению поездов и
маневровой работе на железных дорогах Российской Федерации, Инструкции
по обеспечению безопасности движения поездов при производстве путевых
работ, Технических указаний по устройству, укладке и содержанию
бесстыкового пути, Инструктивных материалов по сварочно-наплавочным

работам в путевом хозяйстве части 1-3, Технических условий "Стык изолирующий рельсов типа Р65 с комбинированными металлокомпозитными накладками", Технических условий "Рельсы железнодорожные новые сварные", Правил по охране труда при содержании и ремонте железнодорожного пути и сооружений.

5.2. Способы сварки

При длине привариваемой плети более 120 м сварка производится с предварительным изгибом привариваемой плети.

5.2.1. Сварка с предварительным изгибом привариваемой плети

При сварке с предварительным изгибом (рис. 2, ) раскрепляется только часть плети. На участке ВС длиной 5 м гайки отвертывают на несколько оборотов для облегчения продольного перемещения. На участке СД длиной 40 м клеммы полностью удаляют. 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 следует заканчивать, когда торец плети совпадает с торцом приваренной ранее рельсовой вставки.

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—30 см. Если остаточная стрела (наибольшее расстояние от внутреннего относительно изгиба плети края подошвы до наиболее удаленной от рельса реборды подкладки) 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. Постановку клемм и закручивание гаек нужно выполнять в направлении от замыкающего сварного стыка.

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

Если сварка выполняется при температуре ниже оптимальной температуры закрепления более чем на 5 °С, то перед сваркой необходимо рассчитать удлинение конца плети (в зоне первого свариваемого стыка), необходимое для последующего ввода плети на участке производства работ в оптимальную температуру закрепления.

Рис. 2 . Схема изгиба рельсовой плети при сварке с предварительным

А, В - места сварки; С, Д - начало и конец изгиба плети; 1 - направление движения ПРСМ; 2 - рельсовая плеть не раскрепляется; 3 - вставка; 4 - скрепления ослабляются; 5 - скрепления удаляются.

5.3. Общая характеристика пути

Участок пути двух путный, электрифицированный, оборудован
автоблокировкой. В плане путь имеет 30% прямых и 70% кривых участков.

Верхнее строение пути до ремонта:

- скрепление типа КБ;

-накладки на инвентарных рельсах 4-х дырные, на рельсах уравнительных пролетов 6-ти дырные.

В пределах одного блок-участка уложены три пары рельсовых плетей; на границах блок-участков в уравнительных пролетах расположены изолирующие стыки с металлокомпозитными накладками.

Верхнее строение пути после ремонта:
-конструкция пути не меняется.

Рельсы уравнительных пролетов заменены на рельсовые вставки. Рельсовые плети сварены до длины блок-участка.

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: