Усиление имеющего трещину металлического элемента пролетных строений постановкой уголковых коротышей
Данную технологию применяют для конструктивного усиления стенок балок сварных пролетных строений железнодорожных мостов как в местах образования трещин типа Т-9 и Т-10, так и в местах образования трещин по сварным швам прикрепления ребер жесткости к стенкам балок (трещин типа Т-12).
Физическая сущность технологии. Жесткое присоединение (методом индукционной пайки) ребра жесткости к стенке балки при помощи уголкового коротыша уменьшает свободную длину участка стенки балки в поперечном направлении, и как следствие, снижает напряжения от эксплуатационной нагрузки в зоне «выкружки» ребра жесткости, устраняет изгиб стенки балки от боковых и внецентренно приложенных нагрузок.
Оборудование: высокочастотная установка индукционного нагрева (мощностью не мене 60 кВт), выносной плоский трехвитковый индуктор с водо-охлаждаемым кабелем – магнитопроводом, магнитная площадка-держатель, пирометр для контроля температуры нагрева, дизельная электростанция мощностью не менее 27 КВт, оснастка для фиксации уголковых коротышей усиления.
Материалы.
Уголки усиления – 100х100х10, длина L=50 мм Ст. 3сп. Припои и флюсы применяются в соответствии с рекомендациями пункта 6.14 Инструкции.
Подготовка поверхности. Поверхность металла очищают механическим способом от краски, коррозии и загрязнений не менее чем на 200_мм во все стороны от зоны пайки. Поверхность уголков, стенки балки и ребра жесткости выравнивают с помощью плоского наждачного камня. Уголковые коротыши перед сборкой соединения проходят приемочный контроль на отклонение угла от 90˚. Предельные отклонения угла 90° не должны превышать:
± 1°30' – для уголков с шириной полки до 80 мм;
± 1° – для уголков с шириной полки свыше 80 мм.
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.
Сборка соединения под пайку. Перед сборкой на уголковые коротыши и на поверхность основного металла наносят слой паяльной пасты.
Сборку соединения под пайку осуществляют непосредственно перед пайкой. 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. В случае, если паяльные зазоры больше 0,3_мм, следует разобрать соединение и заново выполнить подготовку поверхности элементов под пайку.
Контроль величины зазора выполняют специальными калиброванными щупами. Рекомендуемые схемы усиления показаны на рисунках 9.4 – 9.6.
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, 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 уголков усиления специальными монтажными устройствами. Дополнительно по периметру уголков 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.
Технология выполнения работ. Последовательность пайки: 1 ‑ пайка полки уголка к стенке балки; 2 – пайка полки уголка к ребру жесткости. 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 750 – 800˚С, уголкового коротыша усиления 800 – 850˚С. Равномерного нагрева достигают путем плавного перемещения индуктора по плоскости пайки. Выдержка при заданной температуре 40 – 60 секунд.
Режим охлаждения. При температуре выше +20˚С охлаждение осуществляется естественным путем на воздухе. При температуре ниже +20˚С или при ветреной погоде с целью предотвращения быстрого охлаждения место пайки закрывают теплоизолирующим материалом (асбестовой тканью или др.). Внимание: пропуск обращающихся нагрузок разрешают после охлаждения зоны пайки до 100˚С, скорость пропуска поездов не ограничена.
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 удаляют, поверхность сушат продувкой сжатым воздухом.
Рисунок 9.4. Схема усиления стенки балки двумя уголковыми коротышами, тип «А»
Рисунок 9.5. Схема усиления стенки балки уголковым коротышом, тип «Б»
Рисунок 9.6. Схема усиления стенки балки уголковым коротышом, тип «В»