ANALYSIS OF WELDING TECHNOLOGIES OF HIGH-STRENGTH RAILS IN TERMS OF STRUCTURE FORMATION UNDER CONSTRUCTION AND RECONSTRUCTION OF HIGH SPEED RAILROADS (REVIEW). PART 1

The PURPOSE of the study is to analyze the welding of high-strength rail steels for continuous welded rail in terms of structure formation in the welded rail joint performed in Russia and abroad. METHODS. Various technologies of rail welding are compared and analyzed. The structural factor in the welded rail joint is analyzed on the basis of metallographic studies. RESULTS AND THEIR DISCUSSION. Consideration is given to the main research directions and the results obtained by different authors in the field of rail welding. Analysis is given to the requirements for the continuous rail track in the field of welding for various technological methods (aluminothermic welding, flash butt resistance welding, gas pressure welding, friction welding, manual arc welding). The works are analyzed taking into account the received structures in the welding joint and the zone of thermal influence for the main methods of rail welding including aluminothermic, gas pressure, resistance flash welding, linear friction method, electric arc, and electroslag methods. The macrostructures and hardness of the welded rail joint are compared for the welding methods under investigation. In addition, the rail welding technologies introduced on the Russian and foreign rail roads are analyzed. CONCLUSIONS. It is shown that in terms of the structural factor, low values of impact resilience and crack resistance at negative temperatures, high level of defect formation in the rail joint, the aluminothermic welding of rails can not be recommended for the construction and reconstruction of high-speed continuous welded rail roads. This method does not provide high quality of the rail joint and reduces traffic safety. Other methods of rail welding provide high quality of the rail joint and are more promising according to the physical and mechanical properties in the welded joint. However, it is required to conduct additional studies of the processes of structure formation in the welded joint and the zone of thermal influence under conditions of negative temperatures and high specific loads on the rail joint.

aluminothermic welding, resistance flash welding, friction welding, electroslag welding, structure, perlite, ferrite, austenite, rail defects, quality control, rail hardness, failures, faults, continuous welded rail, rail steels

1. Ермаков В.М. Штайгер М.Г., Янович О.А. Электронный паспорт рельса // Путь и путевое хозяйство. 2016. № 4. С. 13-17.

2. Кучук-Яценко С.И. Контактная стыковая сварка непрерывным оплавлением. Киев: Наукова думка, 1976. 213 с.

3. Малкин Б.В., Воробьев А.А. Термитная сварка рельсов. М.: Министерство коммунального хозяйства РСФСР, 1963. 102 с.

4. Кучук-Яценко С.И., Кривенко В.Г., Дидковский А.В., Швец Ю.В., Харченко А.К., Левчук А.Н. Технология и новое поколение оборудования для контактной стыковой сварки высокопрочных рельсов современного производства при строительстве и реконструкции скоростных железнодорожных магистралей // Автоматическая сварка. 2012. № 6 (710). С. 32-40.

5. Штайгер М.Г. Проблемы качества компонентов путевого комплекса // Путь и путевое хозяйство. 2011. № 12. С. 6-9.

6. Косенко С.А., Акимов С.С. Причины отказов элементов железнодорожного пути на полигоне Западно-Сибирской железной дороги // Вестник Сибирского государственного университета путей сообщения. 2017. № 3 (42). С. 26-35.

7. Яновский А.С. На сетевой школе в Ростове-на-Дону // Путь и путевое хозяйство. 2017. № 8. С. 2-7.

8. Меркулова Т.В., Рождественский С.А., Рукавчук Ю.П., Шелухин А.А., Этинген И.З. Анализ системы неразрушающего контроля сварных стыков рельсов // Путь и путевое хозяйство. 2013. № 11. С. 6-9.

9. Рукавчук Ю.П., Рождественский С.А., Этинген И.З. Дефектность стыков алюминотермитной сварки рельсов // Путь и путевое хозяйство, 2011. № 4. С. 26-27.

10. Шур Е.А. Повреждения рельсов. М.: Интекст, 2012. 192 с.

11. Козырев Н.А., Усольцев А.А., Шевченко Р.А., Крюков Р.Е., Шишкин П.Е. Современные методы сварки рельсов нового поколения // Известия вузов. Черная металлургия. 2017. № 60 (10). С. 785-791. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2017-10-785-791.

12. Кузьменко Г.В., Кузьменко В.Г., Галинич В.И., Тагановский В.М. Новая технология электродуговой сварки ванным способом рельсов в условиях трамвайных и подкрановых путей // Автоматическая сварка. 2012. № 5 (709). С. 40-44.

13. Балановский А.Е. Система колесо - рельс: монография. Ч. 1. Конец системы колесо - рельс и вновь начало. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2011. 1009 с.

14. Макаров Э.Л., Якушин Б.Ф. Теория свариваемости сталей и сплавов. M.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014. 487 с.

15. Гривняк И. Свариваемость сталей. М.: Машиностроение, 1984. 216 с.

16. Ющенко К.А., Дерломенко В.В. Анализ современных представлений о свариваемости // Автоматическая сварка. 2005. № 1. С. 9-13.

17. Костин В.А. Математические описание углеродного эквивалента как критерия оценки свариваемости сталей // Автоматическая сварка. 2012. № 8. С. 12-17.

18. Каргин В.А., Тихомирова Л.Б., Галай М.С., Кузнецова Е.С. Повышение эксплуатационных параметров соединений, полученных алюминотермитной сваркой // Сварочное производство 2014. № 2. С. 29-32.

19. Воронин Н.Н., Прохоров Н.Н., Трынкова О.Н. Резервы алюминотермитной сварки рельсов // Мир транспорта. 2012. № 2 (40). С. 76-83.

20. Воронин Н.И. Трынкова О.Н., Фомичева О.В. Алюминотермитная сварка рельсов зимой // Мир транспорта. 2012. № 4. С. 56-59.

21. Гудков А.В. Лыков А.М., Кярамян К.А. Расчет процесса алюминотермитной сварки рельсов // Вестник Научно-исследовательского института железнодорожного транспорта. 2013. № 2. С. 50-54.

22. Давыдкин А.В., Николаев С.В. Контроль алюминотермитной сварки рельсов зеркальными методами // Путь и путевое хозяйство. 2013. № 12. С. 6-10.

23. Тихомирова Л.Б., Ильиных А.С., Галай М.С., Сидоров Э.С. Исследоване структуры механических свойств алюмотермтных сварных соединений рельсов // Вестник ЮУрГУ. Серия: Металлургия. 2016. Т. 16. № 3. С. 90-95.

24. Яценко В.В., Амосов А.П., Самборук А.Р. Термодинамические исследования горения железо-алюминиевого термита // Вестник Самарского государственного технического университета. Серия: Физико-математические науки. 2011. N 2. С. 123-128.

25. Беляев А.Ф., Комкова Л.Д. Зависимость скорости горения термитов от давления // Журнал физической химии. 1950. Т. 24. С. 1302-1311.

26. Рязанов С.А. Основы технологии производства алюмотермитных огнеупоров. Самара: Изд-во СамГТУ, 2007. 178 с.

27. Фролов В.В. Поведение водорода при сварке плавлением. М.: Машиностроение, 1966. 155 с.

28. Перворочаев Н.М. О содержании газов в литом и катанном металле // Инновационные технологии внепечной обработки чугуна и стали: доклады науч.-практ. конф. Донецк: Изд-во Украинской ассоциации сталеплавильщиков, 2011. С. 33-38.

29. Балановский А.Е., Нестеренко Н.А. Проблема водорода при плазменном поверхностном упрочнении // Сварочное производство. 1992. № 11. С. 13-15.

30. Балановский А.Е., Гречнева М.В., Гюи В.В. Исследование структуры рельсовой стали после плазменного поверхностного упрочнения // Упрочняющие технологии и покрытия. 2015. № 11 (131). С. 23-32.

31. Клименков Д.А., Балановский А.Е. Определение диффузионного водорода при сварке покрытыми электродами стальных труб класса прочности К60 и К65 // Жизненный цикл конструкционных материалов (от получения до утилизации): материалы докл. VI Всерос. науч.-техн. конф. с международ. участием (Иркутск, 25-27 апреля 2016 г.). Иркутск: Изд-во ИРНИТУ, 2016. С. 265-273.

32. Yuan-qing Wang, Hui Zhou, Yong-jiu Shi1, and Bao-rui Feng Mechanical properties and fracture toughness of rail steels and thermite welds at low temperature // International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials. 2012. Vol. 19. No. 5. P. 409. DOI: 10.1007/s12613-012-0572-8

33. Myers J., Geiger G.H., Poirier D.R. Structure and properties of thermite welds in rails // Welding Journal. 1982. Vol. 258. Р. 8-19.

34. Lonsdale C.P. Thermit rail welding: history, process developments, current practices and outlook for the 21st century (pdf). In: Proc. of AREMA 1999 Annual Conf. The American railway engineering and maintenance-of-way association, Sept. Р. 2. 1999.