СПОСОБ СВАРКИ РЕЛЬСОВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ
METHOD OF WELDING RAILROAD RAILS

Изобретение относится к электродуговым методам сварки и может быть использовано для электродуговой сварки рельсов железнодорожного пути.
Известен способ автоматической сварки стыков железнодорожного рельсового пути, в котором сварку рельсов ведут с использованием сварочного автомата электродуговым методом (см. Япония №08-00328 А, кл. В23К 31/00, опубл. 09.01.1996).
Однако такой способ сварки не может применяться в условиях различного износа рабочих поверхностей головки рельсового пути и требует высокой квалификации сварщиков.
Наиболее близким из известных по своей технической сущности и достигаемому результату является выбранный в качестве прототипа способ сварки рельсов железнодорожного пути, включающий установку рельсов с необходимым технологическим зазором, введение внутрь зазора сварочной проволоки и непрерывную электродуговую сварку по всей высоте рельса во всем объеме технологического зазора с использованием боковых формирующих накладок-кристаллизаторов в зоне сварки на сварочном токе, обеспечивающем образование жидкой ванны в корне шва за счет расплавления кромок основного металла рельсов (см., например, описание изобретения к патенту РФ №2304495, кл. В23К 33/00, В23К 9/02, опубл. 20.08.2007).
Однако данный способ имеет ограниченную сферу применения, поскольку применим лишь для сварки прямолинейных участков железнодорожного пути.
Технический результат от использования настоящего изобретения - расширение технологических возможностей за счет обеспечения возможности сварки рельсов железнодорожного пути как прямолинейного направления, так и криволинейных участков пути при повышении механических свойств сварного шва и сокращении времени сварки рельсового пути.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе сварки рельсов железнодорожного пути, включающем установку рельсов с необходимым технологическим зазором, введение внутрь зазора сварочной проволоки и непрерывную электродуговую сварку по всей высоте рельса во всем объеме технологического зазора с использованием боковых формирующих накладок-кристаллизаторов в зоне сварки на сварочном токе, обеспечивающем образование жидкой ванны в корне шва за счет расплавления кромок основного металла рельсов, предварительно на поверхности катания изношенных участков рельсовых стыков в закаленном слое определяют места отслоений и выкрашивания металла, осуществляют их абразивную обработку, выполняют обмер и разметку рельса с применением средств неразрушающего контроля, подогревают головку рельса до температуры не менее чем 400°С и производят механизированную электродуговую наплавку изношенных поверхностей участков рельсовых стыков с превышением размеров ремонтируемого повреждения, после чего осуществляют необходимое естественное остывание и последующую механическую обработку, при этом наплавку ведут на всю ширину головки рельса при постоянном токе обратной полярности наложением наплавленного валика с перекрытием ранее наплавленного валика по периметру ремонтируемого повреждения, начиная со стороны нерабочей части рельса в поперечном направлении.
Сравнение заявленного технического решения с прототипом позволило установить соответствие его критерию "новизна", так как оно не известно из уровня техники. Предложенный способ является промышленно применимым существующими техническими средствами и соответствует критерию "изобретательский уровень", т.к. он явным образом не следует из уровня техники, при этом из последнего не выявлено каких-либо преобразований, характеризуемых отличительными от прототипа существенными признаками, на достижение указанного технического результата.
Таким образом, предложенное техническое решение соответствует установленным условиям патентоспособности изобретения.
Как правило, в процессе эксплуатации железнодорожный рельсовый путь изнашивается неравномерно, при этом наличие максимального износа по рельсовым стыкам, во избежание схода колесных пар подвижного состава, ведет к ограничению скоростей движения поездов.
Для восстановления первоначальной поверхности катания рельсов и устранения отмеченного недостатка предлагается осуществлять предварительное восстановление изношенных участков рельсовых стыков железнодорожного пути механизированной электродуговой наплавкой с последующей электродуговой сваркой межрельсовых технологических зазоров.
Пример конкретного выполнения способа.
Предложенный способ сварки рельсов железнодорожного пути предусматривает установку рельсов с необходимым технологическим зазором, введение внутрь зазора сварочной проволоки и стандартную непрерывную электродуговую сварку по всей высоте рельса во всем объеме технологического зазора с использованием боковых формирующих накладок-кристаллизаторов в зоне сварки на сварочном токе, обеспечивающем образование жидкой ванны в корне шва за счет расплавления кромок основного металла рельсов.
Сварка осуществлялась на примере рельса типа Р65-Т1-М76Т-25-3/2, изготовленного согласно ГОСТ Р 51685-2000, имеющего на поверхности катания дефект в виде отслоения и выкрашивания металла на поверхности катания в закаленном слое по НТД/ЦП-2-93.
Обмер и разметку рельса под наплавку выполняют при помощи металлической линейки длиной 1 м по ГОСТ 427-75 и штангенциркуля с глубиномером ШЦ-1 (0-125) по ГОСТ 166-80 или мерного клина, используемого для измерения зазора в стыках. Конец наплавки определяют местом, где износ не превышает 0,3 мм. Затем обрабатывают места выкрашиваний по имеющимся дефектам шлифовальным кругом для удаления отслоений и трещин. Длина шлифуемого участка должна быть с превышением длины выкрашивания на 4 мм. При наличии трещин и отслоений глубиной более 15 мм рельс наплавке не подлежит и должен быть заменен, механическую обработку производят рельсошлифовальной машиной МРШ-3.
После этого применяют цветную дефектоскопию с использованием красной проникающей жидкости и белой проявляющей краски (комплект пенетранта) или другие капиллярные средства неразрушающего контроля по ГОСТ 18442-80, позволяющие выявлять поверхностные дефекты в наплавке.
Изношенные поверхности участков рельсовых стыков смежных рельсов наплавляют по концам с предварительным подогревом головки рельса до температуры не менее чем 400°С. Контроль температуры производят термоиндикаторными карандашами или цифровым малогабаритным прибором, максимальная измеряемая температура которого должна быть не ниже 600°С. Подогрев осуществляют газопламенным способом с применением пропано-кислородной горелки ГМС-2. После подогрева производят механизированную электродуговую наплавку порошковой самозащитной проволокой марки Tubrodur OK 15.43 диаметром 1,6 мм. Наплавку производят на постоянном токе обратной полярности («+» на горелке), напряжение на электрической дуге 24-26 В при силе сварочного тока 140-160 А.
При механизированной электродуговой наплавке выполняют следующие правила:
- валик налагают по периметру ремонтируемого повреждения, начиная наплавку со стороны нерабочей части рельса;
- наложение валиков производят в поперечном направлении на всю ширину головки рельса, начиная со стороны нерабочей грани;
- перекрывают ранее наплавленный валик на 1/3 во избежание образования подрезов и неровностей и, в случае необходимости, наплавку производят в несколько слоев;
- в случае прохода подвижного состава во время наплавки производят повторный контроль температуры рельса и, в случае необходимости, подогревают до температуры наплавки.
После электродуговой наплавки осуществляют естественное охлаждение наплавленных участков концов рельсов и их обработку абразивным инструментом, не допуская поджогов. Используют переносные шлифовальные станки марки СЧР или СЧРА. Далее производится обычная электродуговая сварка межрельсовых зазоров железнодорожного рельсового пути.
Применение предложенного способа обеспечивает возможность сварки прямолинейных и криволинейных участков железнодорожного рельсового пути.