Demiryollarında aluminotermit kaynak ile yakma alın kaynak yöntemlerinin teknik ve ekonomik yönden karşılaştırılması
Technical and economical comparison of flash-butt and aluminothermic welding methods in railways
Yazar: MUSTAFA ONAY
Danışman: DR. VEYSEL ARLI
Bahçeşehir Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kentsel Sistemler ve Ulaştırma Yönetimi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Ekonomi = Economics ; Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Ulaşım = Transportation
Dizin: Kaynak hataları = Welding defects ; Kaynak kalitesi = Welding quality ; Kaynak parametreleri = Welding parameters ; Kaynak performansı = Welding performance ; Kaynak teknolojisi = Welding technology ; Kaynak yönetimi = Resource management ; Kaynak yöntemleri = Welding methods ; Maliyet = Cost ; Maliyet analizi = Cost analysis ; Maliyet hesabı = Cost account ; Raylı sistemler = Railway systems

Özet:
Gelişmiş ülkelerde demiryolu taşımacılığı çok yaygın olarak kullanılmakta, hızlı tren projeleri uygulamaya girmektedir. Bu gelişmeye paralel olarak ülkemizde son yıllarda yüksek hızlı tren hatları inşa edilmektedir. Bu yıl ilk kez bütçeden demiryollarına ayrılan pay karayollarından fazla olmuştur. Demiryollarına yapılan yatırımlar ülkemizde taşımacılık alanında yeni bir devrin başlangıcı sayılmaktadır. Demiryollarının yüksek kapasitesi, düşük arazi kullanımı, çevreci ve ekonomik olması avantajlı olmasını sağlamaktadır.Demiryollarında raylar dört tip kaynak yöntemi (yakma alın kaynağı, gaz basınç kaynağı, kapalı ark kaynağı ve aluminotermit kaynak yöntemi) ile birleştirilir. Bu yöntemler sahada veya atölyede uygulanabilmektedir. Bununla birlikte yakma alın kaynağı ve gaz basınçlı kaynak yöntemi atölyede, elektrik ark kaynak yöntemi ve aluminotermit kaynak yöntemi genellikle sahada yapılmaktadır. Her kaynak yönteminin diğerine oranla avantajları ve dezavantajları vardır. Üstün bir mukavemet ve dayanım sağlayabilmesi açısından kaynak ile metalin aynı kimyasal ve fiziksel özelliklerde olması arzulanır. Fakat pratikte bunu sağlamak imkânsızdır. Amaç metalin özelliklerine en yakın değerlere ulaşabilmektir. Kaynak kalitesinin en üstün düzeye çıkarmak için gerekli olan kaynak parametrelerine ve demiryolunun geometrik durumunun çok iyi olması şarttır. Ülkemizde aluminotermit kaynağı ve yakma alın kaynak yöntemi çok sık olarak kullanılmaktadır. Günümüzde yapılan kaynakların %80?90 ı yakma alın kaynağı ile yapılmaktadır.Bu çalışmada Aluminotermit kaynak ve yakma alın kaynak yöntemleri teknik ve ekonomik yönden incelenmiştir. Aksaray - Havalimanı Hafif Metro hattında yapılan ray birleştirme kaynakları (yakma alın kaynağı ve aluminotermit kaynağı) yapım ve maliyet olarak incelenmiştir. Aksaray - Havalimanı Hafif Metro hattında 1989 yılında yapılan Aluminotermit kaynaklarda kaynağın mekanik özelliklerinin ray ana metali ile uyumsuzluğu nedeni ile kaynakta oyulmalar ortaya çıkmıştır. Aluminotermit kaynak bölgelerinde yapılan taşlama ve dolgu kaynakları sorunu çözmede yetersiz kalmıştır. Kaynak bölgelerinde aşınma kaynaklı vuruntu ve gürültü nedeni ile altyapı kısa sürede bozulmuş ve yolcu konforu olumsuz yönde etkilenmiştir. Bu nedenle mevcut hatta Aluminotermit kaynak bölgeleri (3500 adet ) kesilerek raylar yakma alın kaynak yöntemi ile birleştirilmiştir. Kaynaklara uygulanan tahribatlı ve tahribatsız testler irdelenmiştir. Bu testler sonucunda kaynak hataları, kaynağın mekanik ve mikro yapı özellikleri karşılaştırılmıştır.Aluminotermit ve yakma alın kaynak yöntemlerinin yapım maliyetleri hesaplanmış ve toplam maliyetleri karşılaştırılmıştır. Analiz sonucunda yakma alın kaynağı yapım maliyeti ve teknik açıdan avantajlı olduğu ve günümüzde en güvenilir kaynakların yakma alın kaynağı ile elde edildiği görülmüştür.

Abstract:
In developed countries railway transport is used very widely, high-speed railway projects are fall into the application. In addition to this development in our country in recent years, high-speed train lines are being constructed. Railways share of the budget allocated for the first time this year has been more than highways. Investment in railways in our country is considered the beginning of a new era in the field of transportation. High capacity, low land use, environmental and economic advantages takes railways more advantageous than the other transportation systems.In railways there are four types of welding methods, which are flash-butt welding, gas pressure welding, enclosed arc welding and aluminothermic welding. These methods can be applied in the field or workshop. But flash-butt welding and gas pressure welding methods are used generally in the workshops, enclosed arc welding and aluminothermic welding methods are used generally in the field. Each welding methods has advantages and disadvantages compared to other methods. Welding materials and metals must have same chemical and physical properties due to welding quality and strength. But in practice it is impossible to provide this situation. The aim is to reach the nearest values. To provide good quality weldings, railway geometry and welding parameters must be in good condition. In our country, flash-butt welding and aluminothermic welding are mostly used methods. Nowadays 80-90% weldings are done by flash-butt welding.In this study technical and economic aspects of flash-butt welding and aluminothermic welding methods are examined. Construction technique and cost of these rail weldings which are used in Aksaray-Havalimanı Light Metro Line are investigated. At the Aksaray-Havalimanı Light Metro Line rails welded with aluminothermic weldings in 1989. But incompatibility of aluminothermic welding materials and mechanical characteristics of rails cause hollows at the weldings. Grinding and filling the hollows in the weldings were insufficient to resolve the problem. Due to hollows in the weldings, noise and knock problems occurred and infrastructure, passenger comfort in a short period of time negatively affected. For this reason in this track, 3500 welding rail area is cutted and rails rewelded by flash-butt welding method. In these weldings destructive and nondestructive tests are explored. According to these tests, the errors, mechanical and micro structural properties were compared.Total and implementation costs of flash-butt welding and aluminothermic welding methods are calculated and compared. According to this comparison, for the economic and technic aspects, flash-butt welding method is more advantageous and the best secure weldings were acquired with this method.