АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ СВАРКИ ВЫСОКОПРОЧНЫХ РЕЛЬСОВ С ПОЗИЦИИ СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ И РЕКОНСТРУКЦИИ СКОРОСТНЫХ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ МАГИСТРАЛЕЙ. ЧАСТЬ 1

ЦЕЛЬ. Проанализировать работы в области сварки высокопрочных рельсовых сталей для бесстыкового пути с позиции структурообразования в сварном рельсовом стыке, выполненные в России и за рубежом. МЕТОДЫ. Авторами выполнен сравнительный аналитический обзор различных технологий сварки рельса. Проведен анализ структурного фактора в сварном рельсовом стыке на основе металлографических исследований. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ. Рассмотрены основные направления исследований и полученные разными авторами результаты в области сварки рельсов. Проанализированы особенности, предъявляемые к бесстыковому пути, в области сварки для различных технологических способов (алюминотермитная сварка, стыковая контактная сварка оплавлением, газопрессовая сварка, сварка трением, ручная дуговая сварка). Выполнен анализ работ с учетом получаемых структур в сварочном шве и зоне термического влияния для основных способов сварки рельса: алюминотермитного, газопрессового, стыкового с оплавлением, линейного способа трением, электродугового, электрошлакового. Выполнен сравнительный анализ макроструктуры и твердости сварного рельсового стыка для анализируемых способов сварки. Проведен анализ технологий сварки рельса, внедренных на дорогах РФ и мира. ВЫВОДЫ. Показано, что алюминотермитную сварку рельсов с позиции структурного фактора, низких значений ударной вязкости и трещиностойкости при отрицательных температурах, высокого уровня дефектообразования в рельсовом стыке нельзя рекомендовать при строительстве и реконструкции скоростных бесстыковых путей, поскольку этот способ не обеспечивает высокое качество рельсового стыка и снижает безопасность движения. Другие способы сварки рельса по физико-механическим свойствам в сварном шве обеспечивают высокое качество рельсового стыка и являются более перспективными. Однако необходимо провести дополнительные исследования процессов структурообразования в сварочном шве и зоне термического влияния в условиях отрицательных температур и высоких удельных нагрузок на рельсовый стык.

алюминотермитная сварка, стыковая контактная сварка с оплавлением, сварка трением, электрошлаковая сварка, структура, перлит, феррит, аустенит, дефекты рельса, контроль качества, твердость рельса, отказы, неисправности, бесстыковой путь, рельсовые стали

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.