Содержание

Технологическая карта по сварке рельсов

Карта технологического процесса сварки

Сварка – сложный процесс, выполнение которого должно производится в строгой последовательностью определенных действий, которые связаны с подготовкой металла, выполнением сварного соединения и последующим контролем. Сварной шов, если не уделить ему должного внимания, является уязвимым местом в любой сварной конструкции. Причиной этому может послужить недостатки в разработке технологии сварки или вообще ее отсутствие, недостаточный контроль, неудачный выбор сварочного оборудования и материалов. Как результат — большое количество брака и убытки понесенные организацией для его устранения. Предотвратить убытки можно корректно разработав инструкцию на выполнение сварочных работ и проконтролировав ее исполнение.

Так что же такое технологическая карта на сварку? Карта технологического процесса сварки или как ее еще называют технологическая карта сварки — это документ, который является результатом разработки технологии сварки конкретного соединения, в котором прописаны самые важные технологические параметры создания сварного соединения, по сути это инструкция по сварке соединений. Технологическая карта сварки была утверждена и введена в активное действие первого января 1984 года, более 30 лет назад. При разработке технологии сварки металлоконструкций каждое сварное соединение должно быть изготовлено в соответствии с разработанной для нее технологической картой сварки.

Технологическая карта по сварке должна содержать следующие данные:

1. Сведения о основном металле.

2. Сведения о качестве и подготовке соединения под сварку: данные о разделке (величина зазора, величина притупления, угол наклона разделки и т.д.), о количестве и расположении прихваток, данные о предварительной очистке кромок, размеры шва.

3. Данные о фиксации свариваемого изделия и о возможном подогреве. А также последовательность выполнения проходов в сварном шве.

4. Сведения об используемом сварочном оборудовании и сварочных материалах. Подбор сварочных материалов и оборудования основывается на различных сведениях, полученных из литературы, в том числе профессиональной сварочной (журналы, статьи), на собственном опыте, а также на отзывах организаций.

5. Сведения о режиме сварки в зависимости от способа сварки могут включать: сварочный ток, напряжение дуги, скорость сварки, полярность при сварке, расход защитного газа, скорость подачи проволоки и др. Нарушение рекомендованных режимов сварки может привести к охрупчиванию металла шва и околошовной зоны.

6. Сведения о форме сварного соединения, способах и объемах контроля качества сварного соединения.

Разработка карты технологического процесса сварки начинается с анализа свариваемого материала и подбора способа сварки. После этого производится анализ условий, при которых будет работать сварная конструкция и определяется, какими нормативными документами нормируется изготовление и работа этой конструкции. Далее по данным нормативной литературы и по расчетным данным определяется режим сварки, рассчитывается необходимое количество проходов, геометрия сварного соединения и другие параметры.

Каждая технологическая карта по сварке получает свой идентификационный номер, который в дальнейшем используется для указания в технической документации и спецификациях проекта. Визирует карту технологического процесса сварки сам разработчик, он же ставит свою подпись внизу формуляра.

При строительстве объекта на производстве должен находиться комплект технологических карт всех используемых типов сварных соединений. Полный комплект карт технологического процесса сварки хранится в отделе главного сварщика. Сварщик при выходе на смену получает технологические карты для сварных соединений, которые он выполняет в процессе работы. Осмотр и контроль подготовленных кромок и готового сварного соединения выполняется службой технического контроля в соответствии с разделом контроля качества и испытаний сварных соединений. Таким образом, не происходит никакой путаницы между службами, так как всё необходимое указано в технологической карте сварного соединения.

На каждом предприятии, при организации сварочного производства обязательно составляются карты технологического процесса сварки, иначе сложно выдержать параметры, предъявляемые к качеству выполняемой работы. Некоторые предприятия не могут позволить себе содержание дорогостоящего инженерного состава сварочного производства. Инженерный центр «Mavego» минимизирует Ваши затраты на содержание инженерно-технических работников и на основании договора и технического задания, в кратчайшие сроки разработает комплект технологических карт сварки, а также подберет оборудование и материалы.

Для получения качественного результата проделанной работы при производстве сварочных работ, сварщик должен руководствоваться документом, в котором корректно описаны все этапы выполнения сварки на объекте строительства. Несоблюдение рекомендаций приведенных в технологической карте может привести к разрушению сварного соединения при эксплуатации, что может повлечь за собой необратимые последствия.

Карта технологического процесса сварки

Читать еще: Нормативная документация на сварочные технологические процессы

Технологическая карта по сварке должна содержать следующие данные:

1. Сведения о основном металле.

6. Сведения о форме сварного соединения, способах и объемах контроля качества сварного соединения.

Технологический процесс SKS (сварка крановых рельсов)

Процесс SKS предназначен для сварки стальных крановых рельсов специальных профилей типа КР70, КР80, КР100, КР120 и КР140, изготавливаемых по ГОСТ 4121, а также зарубежного производства — профилей типа от А45 до А150, изготавливаемых по DIN 536, или типа MRS и CR, и применяемых для устройства путей грузоподъемных кранов. Профиль крановых рельсов существенно отличается от железнодорожных и иных рельсов, по сравнению с которыми крановые рельсы обладают массивной головкой и шейкой (особенно по ширине) при соизмеримых размерах подошвы (по ширине и толщине), а также меньшему отношению высоты рельса к ширине подошвы. Эти принципиальные отличия обусловлены особенностями эксплуатации крановых рельсов и характером действующих на него нагрузок, а также конструктивными особенностями подкрановых путей различного типа. Все эти факторы влияют на физические процессы сварки и технические параметры швов, поэтому для качественной сварки крановых рельсов разработан и применяется специальный процесс SKS.

Сварные швы крановых рельсов, получаемые при использовании процесса термитной сварки SKS, существенно превосходят по своему качеству и прочности швы, получаемые при традиционном способе электродуговой сварки. При этом сварка рельсов по процессу SKS происходит более чем в 2,5 раза быстрее, а в термитном металле шва отсутствуют дефекты типа пор, шлаковых включений и непровара. Термитный шов после сварки и шлифовки по периметру головки рельса сверху и сбоку не требует какого-либо дополнительного обслуживания, а срок его службы равен сроку службы рельса.

Читать еще: Технолог сварочного производства это

Процесс SKS состоит из следующих операций:

1. Подготовка зазора и рельсов к сварке

Рельсы в зоне стыка приподнимаются на высоту не менее 50 мм от основания и очищаются от грязи и ржавчины. Концы рельсов отрезаются рельсорезом абразивным диском так, чтобы величина сварочного зазора составила 24- 26 мм. При сплошной замене рельсов или строительстве новых подкрановых путей рельсы в одну нитку раскладываются на деревянных брусках, а требуемые сварочные зазоры получаются путем сдвижки рельсов. Также обрезку рельсов допускается осуществлять газовым резаком пропан-кислородной смесью по шаблону.

2. Выравнивание концов рельсов

Выравнивание концов крановых рельсов производится со стороны подошвы при помощи упорных клиньев или специальных домкратов.

Рельсы выравниваются по вертикали так, чтобы подошвы обеих рельсов лежали в одной плоскости, и по горизонтали – чтобы смежные края подошвы и головки рельсов находились бы на одной прямой.

3. Установка литейных форм

На рельсе закрепляется специальное зажимное приспособление, а также поддон для песка и удержания форм.

Литейные формы состоят из трех частей: магнезитовой пластины и двух полуформ. Пластина устанавливается под подошвы рельсов и прижимается к ним снизу, а полуформы в металлических формодержателях с помощью кронштейнов фиксируются на зазоре с обеих сторон рельса.

По контуру рельса формы затем уплотняются специальным песком, а по бокам навешиваются чашки для сбора шлака.

4. Подготовка тигля и термитной порции

При сварке большинства крановых рельсов используется стандартный одноразовый Евро-тигель (или Евро-тигель увеличенной высоты – для сварки наиболее тяжелых рельсов типа КР140 и подобных), а также специальные термитные порции, соответствующие профилю рельса и марке стали, из которой он изготовлен.

Тигель полностью готов к использованию, и в него засыпается термитная порция.

5. Предварительный подогрев рельсов

Перед началом термитной реакции осуществляется предварительный подогрев концов рельсов до температуры 900-1000 °С. Эта операция проводится пропан-кислородной смесью с помощью специальной горелки. Время подогрева зависит от профиля рельса и может составлять от 10 до 35 минут.

При этом степень нагрева контролируется сварщиком визуально по цвету свечения металла торцов рельсов. Прогрев должен быть равномерным по всему сечению рельсов.

6. Термитная реакция и заливка форм

Немедленно после окончания подогрева горелка вынимается из формы, сверху устанавливается тигель, а термитная смесь поджигается при помощи специальной спички.

После завершения термитной реакции (через 20-25 секунд) на дне тигля автоматически открывается тигельная пробка и происходит выпуск жидкой термитной стали в литейную форму.

В процессе заливки расплавленной термитной стали в зазор концы рельсов проплавляются на глубину не менее 3 мм, термитная сталь сварного шва кристаллизуется, и рельсы тем самым свариваются.

После окончания заливки сталь в форме выдерживается в течение 4,5…5,5 минут для полного завершения процесса кристаллизации.

По окончании указанного времени снимаются формодержатели, зажимное приспособление, удаляются остатки форм сверху и сбоков, а грат срезается по поверхности качения головки рельса и боковой грани при помощи гратоснимателя с комплектом специальных ножей, выбранных для конкретного профиля кранового рельса.

8. Шлифовка стыка

Шлифовка стыка по поверхности катания и боковым граням головки рельса выполняется шлифовальной машиной в два приема :

черновая шлифовка с небольшим припуском, проводимая сразу же после снятия грата по горячему металлу;
чистовая шлифовка, проводимая после остывания стыка до температуры 200 °С или ниже. При чистовой шлифовке обеспечивается ровность стыка по поверхности катания рельса в пределах установленных допусков.

Также очищается и при необходимости подшлифовывается сварной шов со стороны подошвы рельса.

9. Контроль качества сварного шва

После чистовой шлифовки и полного остывания стыка проводится визуальный контроль качества сварного шва.

Базовый метод контроля – капиллярный с применением комплекта препаратов-пенетрантов.

При наличии соответствующей методики и технических средств также может использоваться ультразвуковой метод контроля качества переносным дефектоскопом с набором датчиков.

Сварка стыков крановых рельсов согласно процесса SKS может производится на путях грузоподъемных кранов любого типа – наземных, уложенных на деревянных или железобетонных полушпалах, или расположенных на высоте на сплошных железобетонных или стальных несущих конструкциях: на открытом воздухе или в цехах, а также на строительных площадках непосредственно перед укладкой рельсов в путь.

С точки зрения эксплуатации подъемного оборудования и несущих конструкций одной из ключевых причин повышенного их износа и преждевременного выхода из строя является наличие в подкрановом пути не сваренных стыков рельсов. В этих условиях от колес крана при его движении по не сваренным стыкам генерируется повышенное динамическое воздействие – вибрация и удары. Поэтому недаром многие зарубежные производители подъемной техники предоставляют свою гарантию на кран при условии обязательной сварки крановых рельсов на путях, по которым он перемещается.

Читать еще: Сварка нержавейки аргоном технология видео

Предлагаемая технология термитной сварки крановых рельсов – процесс SKS – это оптимальный выбор при решении задачи создания бесстыкового подкранового пути и устранении проблем, связанных с повышенными вибродинамическими воздействиями. Только в этом случае Вы получите гарантированно качественные и надежные сварные швы, которые будут служить вплоть до замены рельсов, а также существенно уменьшите эксплуатационные расходы на обслуживание подкрановых путей.

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.