Ширина шва широкого сварного стыка достигает 50 – 75 мм. Благодаря такому широкому зазору между свариваемыми концами рельсов можно устранять с устройством одного сварного стыка некоторые дефекты, имеющие длину менее указанной, например поперечные трещины, повреждения сварных стыков бесстыкового пути и другие. На железных дорогах Европы этот метод внедрен в 1980-х годах, но в Северной Америке он не нашел применения, хотя и были проведены соответствующие испытания.
Сопоставительные испытания сварных стыков стандартных и с широким швом были проведены в TTC совместно с компанией Railtech Boutet. При этом использовали рельсы массой 67,5 кг/м, которые сваривали алюмотермитной сваркой по одноимпульсному способу QP CJ, разработанному Railtech Boutet. После устройства сварных стыков выполняли ультразвуковую дефектоскопию, измеряли твердость и остаточные напряжения, определяли микроструктуру металла и проводили испытания под подвижной нагрузкой, на изгиб и усталостные.
При хронометрировании сварочного процесса установлено, что вследствие большего количества расплавляемого металла стык с широким швом затвердевает примерно на 6 мин дольше, чем стандартный. Для остальных операций по устройству стыков стандартных и с широким швом требовалось одинаковое время. Ультразвуковая дефектоскопия не выявила дефектов в стыках обоих типов. Твердость, микроструктура металла и характер распределения остаточных напряжений оказались практически одинаковыми. На нижней стороне подошвы рельса у стыков обоих типов выявлены сжимающие продольные остаточные напряжения.
За исключением одного сварного стыка с широким швом, который разрушился из-за дефекта, свойственного и стандартным стыкам, все другие прошли испытания под подвижной нагрузкой по методике Американской ассоциации железнодорожных инженеров-механиков (AREMA).
Результаты испытаний на изгиб приведены в таблице. Видно, что у стыков с широким швом оказались несколько меньшими величины модуля разрыва (предел прочности при изгибе) и прогиба. Для сварных стыков, выполненных в пути с применением термитной сварки, эти параметры не нормированы, но, согласно нормам AREMA, для стандартных стыков, выполненных в стационарных условиях, минимальный прогиб должен быть не менее 25 мм, а модуль разрыва — 8440 кг/см2 (для сравнения — в Европе при термитной сварке рельсов минимальный прогиб не нормируется, а минимальный модуль разрыва равен 7590 кг/см2). Следовательно, сварные стыки обоих типов выдержали требования по модулю разрыва и были близки к требованиям по изгибу, заложенным для более благоприятных условий.
Для проведения усталостных испытаний изготовили специальный стенд. В середине стыка прикладывали нагрузку величиной от минимальной 2,27 т до максимальной 136 т. В ходе циклических испытаний выявлено, что срок службы с точки зрения усталости стыков с широким швом превосходит срок службы стандартных стыков.
Результаты комплексных испытаний дают основание полагать, что сварные стыки с широким швом, по всей вероятности, имеют более высокие эксплуатационные характеристики, несмотря на несколько худшие показатели при испытаниях на изгиб. Шесть сварных стыков с широким швом уложили на экспериментальном пути в TTC для испытаний в условиях реальной эксплуатации под поездами с осевой нагрузкой до 35,4 т. После пропуска поездной нагрузки 36 млн. т брутто стыки находились в хорошем состоянии, их испытания продолжались.
Наибольшая выгода от применения сварных стыков с широким швом достигается в случае использования для временного закрепления дефектного рельса специальных рельсовых скоб вместо обычных накладок, что является отступлением от требований FRA. Дело в том, что на дорогах принят порядок проверки рельсов, при котором дефектоскоп сопровождает дрезина, с помощью оборудования которой производится срочный, рассчитанный на короткое время ремонт обнаруженного дефектного рельса с использованием обычных стыковых накладок. Окончательный ремонт с вырезкой дефектного места и последующей сваркой производится позже. Поскольку при установке накладок требуется сверлить рельс, что не позволяет устраивать сварной стык с широким швом, в этом случае в качестве временной меры закрепления дефектного места рельса необходимо устанавливать рельсовые скобы.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.