СПОСОБ РЕМОНТА РЕЛЬСОВ Российский патент 1999 года по МПК B23K23/00 B23K101/26 B21K9/00 E01B11/52 

Изобретение относится к способам ремонта рельсов железнодорожного пути на месте, без изымания их с полотна.

Известен способ ремонта рельсов, при котором рельсы стандартной длины (12,5 м или 25 м) с обнаруженным в них дефектом отсоединяются в стыковочных узлах и целиком изымаются. Вместо дефектного рельса устанавливают новый рельс стандартной длины.

Недостатком такого способа ремонта является большой расход металла.

Известен наиболее близкий способ ремонта рельсов бесстыкового железнодорожного пути, при котором осуществляют удаление дефектного участка рельса и вварку аналогичного по длине отрезка, не имеющего дефектов (см. описание к SU, авторскому свидетельству N 998061, кл. B 23 P 6/04//B 23 K 101 : 26, 23.02.83).

Недостаток способа - низкое качества сварного шва, использование для соединения рельсов энергоемких способов сварки.

Задачей изобретения является получение равнопрочного с основным рельсом восстановленного участка, повышение качества сварного соединения за счет использования алюминотермитной сварки с промежуточным литьем при сокращении сроков ремонта.

Данная задача достигается тем, что в способе ремонта рельсов, включающем вырезание дефектного участка действующего пути и соединение концов рельса сваркой, в отличие от способа по прототипу, перед соединением концов рельса их расслабляют на действующем пути в обе стороны, приподнимают и фиксируют в таком положении, а соединение концов рельса осуществляют алюминотермитной сваркой с промежуточным литьем между концами рельса. Концы рельсов расслабляют на 1 - 2 м, приподнимают на 1,0 - 1,5 мм и производят сварку концов рельса, расстояние между которыми не превышает 70 мм. При длине дефектного участка более 70 мм вырезают участок рельса длиной не менее 3 м, на его место устанавливают кусок бездефектного рельса и осуществляют алюминотермитную сварку полученных стыков.

На чертеже изображено устройство для ремонта рельсов с использованием алюминотермитной сварки с промежуточным литьем.

Заявленный способ осуществляется следующим образом.

Участок рельса с обнаруженным дефектом (например, дефекты 21-1 и 21-2 в соответствии с каталогом дефектов рельсов НТД/ЦП-2-93), протяженностью до 10 мм, вырезается, например, автогеном. Размер удаляемого куска рельса превышает величину дефекта, т.е. захватывает не нарушенные участки рельса с обеих сторон. Для устранения прогиба рельсового пути в месте сварки после удаления дефектного куска производят расслабление концов рельса в обе стороны на 1 - 2 м. Затем приподнимают их на 1,0 - 1,5 мм и фиксируют в этом положении. Расстояние между концами рельса может достигать 70 мм. Оптимальный зазор для алюминотермитной сварки с промежуточным литьем составляет 24 - 26 мм. Концы рельса предварительно очищают от ржавчины, окалины краски и жировых пленок при помощи металлической щетки и абразивных материалов или путем обжига кислородноацетиловым пламенем с излишком кислорода. После этого осуществляют соединение концов рельса алюминотермитной сваркой с промежуточным литьем.

Для этого в месте сварного зазора размещается разъемная форма 1, состоящая из двух полуформ. Для этого две полуформы вставляются в держателе 2 в виде металлических рамок 3. Предварительно на одной полуформе литейный желоб заполняют мастикой, а на другой - убирают ослабленную стенку литейного желоба для отвода шлака и прикрепляют ковш для сбора шлака.

К месту контакта рельсов на головке 4 конца рельса 5 прикрепляют комбинированную стойку 6 так, чтобы держатели 7 полуформ и сами полуформы были направлены по оси сварного зазора.

На комбинированную стойку 6 закрепляют газовую горелку с механизмом тонкой настройки (не показана), с помощью которого горелка устанавливается точно по оси сварного зазора. Подготовленная к работе горелка убирается в сторону от сварного зазора на вспомогательную стойку (не показаны).

Место контакта формы с рельсом уплотняется формовочным материалом, в качестве которого может быть использован, например, материал на основе каолина и асбестовой ваты.

Реакционный тигель 7 наполняют дозой алюминотермитного состава, устанавливают над разъемной формой 1 на кронштейне 8 комбинированной стойки 6 и поворачивают на 90 градусов в сторону от сварного зазора.

На газовых редукторах газовой горелки устанавливается давление пропана 3,5 Бар, кислорода 1 Бар, после чего поджигают горелку и вновь устанавливают на вспомогательную стойку. Горелку с нормально отрегулированным пламенем перемещают в зону сварки для предварительного нагрева концов рельсов 5 и литьевого мостика формы 1 и самой формы 1. Продолжительность нагрева, например, для рельса Р-65 составляет 7 - 10 минут. За это время концы рельсов нагреваются до температуры 800 - 1500^oC. Как показали эксперименты, такая температура необходима для получения качественного сварного шва, имеющего необходимую прочность соединения концов рельсов, образующих единый монолитный сварной рельс, как в летний период, так и в зимний. За одну минуту до конца нагрева концов рельсов 5 и формы 1 нагревают литьевой мостик формы 1, после чего от пламени горелки поджигают термитную спичку (не показана).

Зажженная спичка вставляется в дозу алюминотермитного состава и тигель 7 накрывается крышкой. После воспламенения дозы алюминотермитного состава 14 протекают легирующие, рафинирующие и раскислительные реакции, в результате которых происходит его разогрев до образования расплавленного сварного металла и через 20 - 28 сек происходит автоматический выпуск расплавленного сварного металла из тигля 7 в разъемную форму 1, в которой он снизу вверх заполняет сварной зазор.

При изменении физического состояния расплавленного сварного металла, заполняющего сварной зазор происходит выделение газов и выплавление (удаление) шлаков из него.

Газы и шлаки всплывают из расплавленного сварного металла заполняющего сварной зазор и переходят в прибыльную (наплавляемую) часть сварного шва, образующуюся над головками концов рельсов 5, т.е. за пределами сварного зазора. Т.о. в прибыльной части сварного шва над головками концов рельсов концентрируются загрязнения и пузыри от выходящих газов, а металл сварного шва остается без каких-либо дефектов, т.е. в нем нет включений шлаков и пузырей газов.

Время кристаллизации металла сварного шва, в зависимости от величины дозы алюминотермитного состава, длится 4,5 - 5 мин.

После затвердевания металла сварного шва его прибыльная часть удаляется с головки сваренного рельса обрезным приспособлением (не показано), и затем поверхность сварного шва на головке рельса шлифуют до высоты приблизительно 1 мм над верхом головки рельса, а после полного остывания сварного шва (до температуры окружающей среды) отшлифовывают весь сварной шов на головке рельса до размера головки рельса с допуском 0,3 мм.

После зачистки сварного шва с головки рельса очищают остальную часть сварного шва от остатков материала формы.

Приподъем концов рельсов на 1,0 - 1,5 мм и сваривание их в таком положении обеспечивает получение ровного (без провалов) по головкам рельсового пути при алюминотермитной сварке концов рельсов.

Получается качественное сварное соединение рельсов, что подтверждают результаты проведенных экспериментальных сварок. Проведенные сварки рельсов на железнодорожных путях показали, что получаются прочные и долговечные сварные соединения рельсов, выдерживающие значительно большие нагрузки и в течение более длительного периода эксплуатации.

В случае протяженных дефектов (более 70 мм) при необходимости замены участка рельса на новый, бездефектный, производят алюминотермитную сварку двух стыков по описанной выше технологии.

Таким образом, предложенный способ ремонта может применяться при восстановлении рельсов с дефектами различной протяженности и с любыми характеристиками.

Способ может быть использован при восстановлении рельсов железнодорожного пути без удаления их с полотна. Вырезают дефектный участок рельса. Производят расслабление концов рельсов с обеих сторон. Приподнимают их на 1,0-1,5 мм и фиксируют в таком положении. Производят алюминотермитную сварку с промежуточным литьем непосредственно концов рельса. При длине дефектного участка более 70 мм вырезают участок рельса не менее 3 м. На его место устанавливают бездефектный кусок рельса. Производят алюминотермитную сварку с промежуточным слоем полученных стыков. Технический результат заключается в сокращении сроков ремонта и повышении качества восстановленного участка рельса. 4 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Способ ремонта рельсов, включающий вырезание дефектного участка действующего пути и соединение концов рельса сваркой, отличающийся тем, что перед соединением концов рельса их расслабляют на действующем пути в обе стороны, приподнимают и фиксируют в таком положении, а соединение концов рельса осуществляют алюминотермитной сваркой с промежуточным литьем между концами рельса. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что концы рельсов приподнимают на 1,0 - 1,5 мм. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что производят сварку концов рельса, расстояние между которыми не превышает 70 мм. 4. Способ по пп.1, 2 или 3, отличающийся тем, что расслабление концов рельсов осуществляют на 1 - 2 м. 5. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что при длине дефектного участка более 70 мм вырезают участок рельса длиной не менее 3 м, на его место устанавливают кусок бездефектного рельса и осуществляют сварку полученных стыков.