2.3.1 Прочности и пластичности рельсовых элементов при статическом поперечном трехточечном изгибе.

Перед началом работ по сварке в пути изготавливаются и испытываются два контрольных образца рельсов.

Рельсы сваренные алюмотермическим способом, при статическом поперечном изгибе должны иметь показатели прочности и пластичности не ниже значений, указанных в табл.2.8

Сварка производится при температуре окружающего воздуха не ниже – 4 С.Табл.

2.8 Наименьшие значения прочности и пластич­ности при статическом поперечном изгибе [ 10 ]

Зона растяжения натурных образцов на пролете 1 м	Разрушающая нагрузка, кН, для рельсов типа					Стрела прогиба мм
	Р75	Р65	Р50	Р43
Подошва (нагружение на головку)	1250	1100	750	600	15
Головка (нагружение на подошву)	1050	900	650	550	15

3.1 Технология на перегоне.

3.1.1 Описание технологии на перегоне.

Контактная сварка рельсов.

Новые машины для работы на стационарных рельсосварочных линиях и в пути имеют компьютерные устройства, управляющие процессом, записывающие параметры режимов сварки и контролирующие качество стыков.

При контактной сварке рельсов соприкосновение торцов в первый момент происходит по отдельным выступам. В этих местах при протекании электрического тока большой силы выделяется много тепла. Металл в контактах мгновенно расплавляется, и между торцами рельсов образуются жидкие перемычки. При дальнейшем нагреве перемычки разрушаются, и частицы металла выбрасываются в виде искр. В процессе постепенного сближения свариваемых рельсов появляются все новые контакты и перемычки. После образования на торцах тонкого расплавленного металла и достаточного прогрева концов по длине путём быстрого и сильного сдавливания производится осадка свариваемых рельсов. Расплавленный металл и град выдавливаются. Разогретый до высоких температур металл пластически деформируется и сваривается.

Алюмотермитная сварка.

Алюмотермитную сварку ведёт объединённая бригада, в состав которой входят 3 – 5 монтёров пути, руководимых дорожным мастером, и бригада из 2 – 3 специалистов сварщиков, имеющих сертификаты от фирмы производителя.

Рельсы свариваются на закрытом для движения поездов стрелочном переводе.

Алюмотермитная сварка включает в себя следующие операции:

• На месте сварки устанавливаются и закрепляются две полуформы;

• Устанавливается сварочый агрегат;

• Агрегат заполняется термитом;

• При помощи горелок термит расплавляется и расплавленный металл заливается в зазор между двумя полуформами (плети свариваются).

• Остатки литниковой системы и обрезки металла сварного шва с помощью молотка и зубила убираются. Шов на поверхности головки рельса шлифуется гидравлическим шлифовальным станком до высоты приблизительно 1 мм над верхом головки рельса. После затвердевания и полного остывания сварного шва с помощью гидравлического шлифовального станка шлифуется весь сварной шов на головке рельса до размера головки рельса с допуском 0,3 мм.

• Контактным способом в России сваривают рельсы всех типов (Р75, Р65, Р50 и легче) и марок сталей (например, М75, М74, НБ67) отечественного и импортного производства;

• Весь процесс можно механизировать, авто­матизировать и компьютеризировать;

• Относительно не высокая стоимость производство сварки;

• Если машина имеет устройство для снятия града то механическая обработка может осуществляться этой же машиной.

• Сложность сварки стыков в пределах стрелочных переводов;

• Невозможность проведения работ в промежутках между поездами;

• Зависимость от источников энергии.

• При помощи этого способа можно сваривать рельсы любого вида с любым поперечным сечением при создании конструкции или ремонтов;

• Простота сварки;

• Применимость при сварки стрелочных передов;

• Возможность сварки в паузах между поездами в 20 – 25 минут с нормальным прогревом и 12 – 15 минут с коротким прогревом.

• Независимость от источников тока;

• Возможность применения при низких температурах воздуха (до –5 С).

• Недостатки:

• Большая стоимость работ, чем при термитной сварке;

• После работ необходимо проводить дополнительные работы по механической обработке.

Технические требования, предъявляемые к сварным рельсам, определяют пригодность их для укладки в пути различных назначений. Для полу­чения высокого качества рельсов нужно обеспе­чивать равномерный нагрев, строго соблюдать время сварки и усилие осадки, тщательно делать термическую и механическую обработку стыков. При соблюдении технологии не бывает дефектов сварки, а также пороков в макро- и микрострукту­ре шва и зоне термического влияния. Для проверки качества сварки и обработки стыков, вы­явления прочности, пластичности, структуры ме­талла производят ультразвуковую дефектоскопию всех стыков и выборочные испытания контрольных полнопрофильных образцов с доведением их до излома.

Срок гарантии по качеству как контактной, так и термитной сварки устанавливается в зависимости от пропущенного груза: для рельсов типа Р65 и Р50 — соответственно 100 и 80 млн. т, но не более трех лет со дня выполнения работ.

Во время испытания сварные рельсы доводят до излома с определением прочности и пластич­ности, анализом структуры металла сварных стыков и выявлением возможных дефектов сварки и за­калки. В рельсовых элементах, сваренных контакт­ным способом, в изломе не должно быть свыше трех дефектов — горячих трещин, непроваров, кратерных усадок, пузырей, поджогов и серых силикат­ных включений — общей площадью более 15 мм².

При проверке сварных стыков производится их сплошной контроль визуальным осмотром, а также выборочный контроль соблюдения заданного режима сварки.

Качество готовой продукции проверяется путем испытания на статический изгиб двух контрольных образцов на каждые 100 сварных стыков рельсов данного типа.

При термитной сварке не допускаются непровары, раковины, газовые пузыри, поры, горячие тре­щины, оплавления и крупнозернистый металл в подошве, которые возникают при нарушении тех­нологического процесса.

Обработанная поверхность катания и боковые грани головки рельсов в месте термитной сварки должны быть прямолинейными. Местные неров­ности на длине 1 м по направлению вверх и в го­ризонтальной плоскости после абразивной обра­ботки могут быть не более плюс 0,2 мм на участ­ках пути со скоростями движения поездов свыше 120 км/ч и плюс 0,3 мм — на путях других катего­рий. Прогибы вниз (седловины) не допускаются.

В случае неудовлетворительных результатов испытаний хотя бы одного образца или выявления дефекта из данной партии рельсов вырезают два стыка и повторно проверяют показатели прочности и пластичности и отсутствия дефекта.

Если при этом хотя бы один из образцов не удовлетворяет требованиям, вся партия бракуется и подлежит повторной сварке. После вырезки стыков на длину не менее 100 мм (по 50 мм в обе стороны от шва) рельс передвигается и повторно сваривается, чтобы сварные стыки были на расстоянии не ближе 3-х метров друг от друга.

Контрольный образец должен иметь длину 1200-1300 мм со сварным стыком посередине. Нагрузку прикладывает посредине пролета в месте сварного стыка с расстоянием между опорами 1 метр. Один образец (по усмотрению руководителя работ) испытывается с приложением нагрузки на головку рельсов (подошва в растянутой зоне), второй - на подошву (головка в растянутой зоне). Данные нагрузки и прогиба приведены в таблице №2. Контрольные образцы испытывают в остывшем состоянии после их сварки и обработки. В случае выбраковки сварного стыка и после его вырезки производится сварка под новым порядковым номером. В сменном рапорте записывают новый порядковый номер сварного стыка, а в примечании указывается номер забракованного стыка.