ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ФИРМЫ ELEKTRO-THERMIT ДЛЯ СВАРКИ РЕЛЬСОВ В РОССИИ
Соболев А.А., Тазиков Э.Б., Жуков Д.А. (ПГУПС, С-Петербург, РФ)
This article concerns the rail welding process.
Современные требования к подвижному составу обуславливают рост нагрузки на ось и скорости движения, что усиливает динамические удары при прохождении стыков рельсов. В связи с этим весьма актуальной является проблема создания бесстыкового пути, что обеспечивается сваркой рельсов на всем его протяжении. Однако, широко применяемую в настоящее время электроконтактную сварку рельсов с помощью передвижных рельсосварочных машин невозможно использовать при сварке стрелочных переводов, в кривых малого радиуса и при сварке последнего стыка бесстыкового пути. Мировая практика показывает, что эти проблемы могут быть успешно решены при применении алюминотермитной сварки.
Лидером в области алюминотермитной сварки рельсов, поставляющим на мировой рынок комплекты оборудования и расходные материалы «под ключ» является германская фирма ELEKTRO-THERMIT. Постоянная работа по совершенствованию процесса позволила фирме обеспечить применение алюминотермитной сварки на европейских и японских высокоскоростных железных дорогах с эксплуатационной скоростью до 300 км/ч, а также с осевыми нагрузками до 400 кН.
Помимо высокого качества технология фирмы ELEKTRO-THERMIT позволяет пропускать поезда на малой скорости уже через 15-20 минут после начала работ, что не требует большого «окна» и обеспечивает высокую мобильность при проведении работ. Кроме того, фирма ELEKTRO-THERMIT является единственной в мире, которая обеспечивает возможность сварки рельсов с зазором до 75 мм. Это расширяет возможности при сварке последнего стыка, позволяет переваривать дефектные стыки и осуществлять текущий ремонт небольших повреждений рельсов путем их вырезки с последующей сваркой.
На наш взгляд в настоящее время созданы предпосылки для применения алюминотермитной сварки на российских железных дорогах. Технология фирмы ELEKTRO-THERMIT адаптирована ВНИИЖТом для климатических условий России. На базе Экспериментального кольца ВНИИЖТа проведены испытания рельсовых стыков Р65 и Р50, сваренных алюминотермитным способом. Разработаны и утверждены Технические условия на алюминотермитную сварку рельсов в пределах стрелочных переводов (ТУ 0921 – 127 – 01124328 – 2001). На сети железных дорог России за последние годы сварено более 2000 стыков в пределах стрелочных переводов..
Департаментом пути и сооружений МПС РФ утверждена примерная программа обучения сварщиков по сварке рельсов алюминотермитным способом. В соответствии с этой программой летом 2003 года в течение двух недель на базе Петербургского государственного университета путей сообщения и Дорожного центра научно-технической информации и пропаганды и Октябрьской железной дороги были подготовлены три бригады сварщиков рельсов алюминотермитным способом для работы на Октябрьской и калининградской железных дорогах. При наличиии у обучаемых начальных навыков работы с газосварочным оборудованием подготовка не представляет затруднений. Испытания контрольных стыков, сваренных по технологии фирмы ELEKTRO-THERMIT, подтвердили высокое качество сварки, поскольку оно, в первую очередь, обеспечивается самой технологией.
При отсутствии отечественных разработок в этой области целесообразно на первом этапе заимствовать лучшую на сегодняшний день зарубежную технологию. В перспективе возможно в кратчайшие сроки наладить на российских предприятиях выпуск необходимого оборудования, кроме термитных порций и литейных форм, что составляет ноу-хау фирмы ELEKTRO-THERMIT. Для создания полноценной замены оригинальным литейным формам требуется проведение определенных научно-исследовательских работ. Еще сложнее наладить производство термитной смеси идентичного качества, поскольку проблема заключается не только в соотношении компонентов, но и в способе получения частиц определенного размера и формы, что , в свою очередь определяет кинетику протекания термитной реакции. В связи с этим на первых порах можно использовать фирменное оборудование и расходные материалы, параллельно развивая импортозамещающие производства и встраивая новую технологию в существующий производственный процесс.
Так, температурный диапазон эксплуатации является важнейшим фактором, который следует учитывать при разработке процесса подготовки к сварке рельсов. На Германских железных дорогах установлена определенная расчетная температура. В случае, когда температура рельса перед сваркой ниже расчетной поступают следующим образом: вырезают увеличенный зазор и нагревают соседние со стыком 60 метров рельса до установления штатного зазора. Для подогрева используется дрезина с подвешенными газовыми горелками, что наблюдалось нами при сварке рельсов в г. Мюнстер (Германия). Этим предотвращается наведение в рельсе при нагреве напряжений сжатия, которые могут привести к «скручиванию» рельса. В Великобритании и странах Скандинавии проблему решают при помощи мощных гидравлических домкратов, растягивая рельс на необходимую длину. Сравнивая два метода, по нашему мнению, следует предпочесть германскую технологию, поскольку в этом случае растягивающие напряжения распределяются достаточно равномерно на по всей длине подогрева. При использовании же растягивающего устройства напряжения скапливаются вблизи зажима и распределяются на сравнительно малую длину, концентрируясь как раз вблизи сварного стыка.
Литература
Новые технологии термитной сварки рельсов./Железные дороги мира. № 12 – 1998.