5. Усиление сварных швов постановкой «косынок»

5. 1. Данную технологию применяют для конструктивного усиления сварных швов прикрепления ребер жесткости в местах образования трещин типа Т-12. Как правило, данный способ усиления применяют совместно с постановкой уголковых коротышей (см. подпункт 9.2.3 Инструкции).

   2. Физическая сущность технологии: Постановка «косынки» между ребром жесткости и стенкой балки снимает нагрузку со сварного шва и, как следствие, замедляет рост трещины.

   3. Оборудование: высокочастотная установка индукционного нагрева (мощностью не мене 60 кВт), выносной плоский трех витковый индуктор с водоохлаждаемым кабелем – магнитопроводом, магнитная площадка-держатель, пирометр для контроля температуры нагрева, дизельная электростанция мощностью не менее 27 кВт, оснастка для фиксации уголковых коротышей усиления.

   4. Материалы.

Косынка усиления – 120х120х10 мм Ст.3сп. Конструкция косынки усиления показана на рисунке 9.8. Припои и флюсы применяются в соответствии с рекомендациями пункта 6.14 Инструкции.

Рисунок 9.8. Конструкция косынки усиления

5. Подготовка поверхности. Поверхность металла следует очистить механическим способом от краски, коррозии и загрязнений. Поверхность металла очищают от краски не менее чем на 200 мм во все стороны от зоны пайки. Поверхность уголков, стенки балки, ребра жесткости и прилегающие к ним грани косынки выравнивают с помощью плоского наждачного камня. Проверку осуществляют путем пробной сборки соединения и промера зазоров щупами. Если угол между ребром жесткости и стенкой балки отличается от 90˚, с целью обеспечения необходимого зазора (0,05 – 0,25 мм), применяют специальные косынки с изменяемой геометрией. Конструкция косынки показана на рисунке 9.9. Косынку устанавливают по месту пайки и легкими ударами молотка по внешней грани косынку деформируют таким образом, чтобы обеспечить требуемые для пайки зазоры (0,05 – 0,25 мм). После чего, с двух сторон косынки припаивают грибовидные накладки, фиксирующие геометрию косынки и полностью восстанавливающие ее несущую способность.

6. Обезжиривание. Поверхность металла перед пайкой следует обезжирить: растительные жиры удаляют щелочными растворами (кальцинированной соды), минеральные масла удаляют органическими растворителями, а окалину, окислы и коррозию – травлением. В качестве органических растворителей применяют бензин, керосин, ацетон, дихлорэтан, трихлорэтан и другие углеводороды. При наличии повреждений поверхности коррозией, не удаляющихся при помощи механической очистки и обезжиривания, выполняют химическую очистку травлением. Травление стали осуществляют 10% раствором соляной кислоты путем непосредственного нанесения раствора (стеклянной палочкой) на металл в зоне пайки с выдержкой в пределах 5 – 7 минут. Затем место травления обильно промывают водой и нейтрализуют остаточную кислоту 1 – 2% раствором кальцинированной соды, с последующей обильной промывкой и сушкой горячим воздухом.

Рисунок 9.9. Конструкция косынки усиления с изменяемой геометрией

7. Сборка соединения под пайку. Перед сборкой на торцевые грани косынок, на поверхность ребра жесткости и на стенку балки следует нанести слой паяльной пасты.

Сборку соединения под пайку осуществляют непосредственно перед пайкой. Косынку устанавливают в проектное положение (ниже вершины трещины на 5 – 6 мм) и плотно прижимают специальным монтажным устройством. Зазор должен быть таким, чтобы припой мог под действием капиллярных сил затечь в шов: для серебряных припоев оптимальная величина зазора должна быть 0,10 – 0,15 мм. Контроль величины зазора выполняют специальными калиброванными щупами.

Для пайки необходимо определенное количество припоя. Объем паяльных зазоров зависит от принятых допусков при изготовлении соединения. Дозированный припой должен быть подготовлен заранее, так как при выполнении этой операции непосредственно при пайке дозировку трудно соблюсти. Дозировку припоя проверяют на контрольных образцах в зависимости от толщины стенки балки, площади и периметра пайки. Дозировку припоя следует считать правильной в том случае, если при принятых допусках его всегда достаточно для заполнения паяльных зазоров. Недостаток припоя приведет к неполному заполнению зазоров, непропаю и, как следствие, к выбраковке и перепайке соединения. Избыток же припоя должен быть минимальным. В этом случае не будет потеков припоя, которые требуют в дальнейшем дополнительной обработки. Передозировка припоя ведет к увеличению стоимости работ.

Сборку соединения осуществляют путем фиксирования и поджатия уголковых коротышей специальными монтажными устройствами. Вид оснастки приведен в приложении Д. Дополнительно по периметру накладки наносят слой флюса ПВ-209 (перед нанесением порошок флюса следует развести дистиллированной водой) и устанавливают проволоку из припоя ПСр‑45 (проволока Ǿ 2 мм). Нанесение флюса выполняют плоской металлической палочкой.

8. Процесс индукционной пайки. Последовательность пайки: пайку выполняют последовательно в два этапа, сначала пропаивают соединение косынки со стенкой балки, затем переворачивают или заменяют индуктор и пропаивают соединение косынки с ребром жесткости.

Нагрев осуществляют V-образным индуктором. Схема усиления показана на рисунке 9.10.

Луч лазерного пирометра (для контроля температуры) наводят на металл стенки рядом с накладкой. Скорость нагрева должна быть 70 – 80˚С в секунду. Температура нагрева стенки не менее 800˚С и не более 850 ˚С, уголкового коротыша усиления 850˚С. Равномерного нагрева достигают путем плавного перемещения индуктора по плоскости пайки. Выдержка при заданной температуре – 40 – 60 секунд.

9. Режим охлаждения. При температуре выше +20˚С охлаждение осуществляется естественным путем на воздухе. При температуре ниже +20˚С или ветреной погоде, с целью предотвращения быстрого охлаждения место пайки закрывают теплоизолирующим материалом (асбестовая ткань или др.). Внимание: пропуск обращающихся нагрузок разрешают после охлаждения зоны пайки до 100˚С, скорость пропуска поездов не ограничена.

10. Обработка после пайки. Поверхность металла должна быть очищена от потеков флюса. Сначала выполняют промывку холодной водой (15 – 30˚С), затем окончательную очистку поверхности металла от потеков флюса осуществляют путем промывки горячей водой (50 – 60˚С) с одновременной механической очисткой металлической щеткой. Все потеки тщательно убирают, поверхность сушат продувкой сжатым воздухом.

Рисунок 9.10. Схема усиления сварного шва