24.03.2022 

Группа 203 

Предмет: Технология термитной сварки

Тема урока : причины возникновения дефектов при термитной сварке 

Цель урока: изучить данную тему, составить конспект урока. 

УЛЬТРАЗВУКОВОЙ КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ РЕЛЬСОВ, ВЫПОЛНЕННЫХ ТЕРМИТНОЙ СВАРКОЙ

С 1997 г. на железных дорогах Российской Федерации внедряется алюмино-термитный вид сварки рельсов. При этом соединение рельсов происходит за счет сплавления жидкого термитного металла, вливаемого в межторцовой зазор шириной 23—26 мм, с торцами рельсов. После остывания термитного металла сварной стык шлифуется только по головке сверху и с боков, в области же шейки и подошвы рельса остается облив шириной 40—60 мм и высотой до 5 мм (рис. 3.1). Образующиеся при этом поры и шлаковые включения представляют собой объемные дефекты, вероятное место возникновения которых непредсказуемо. Возможно образование непроваров, вызванных несплавлением термитного металла с торцами рельсов вследствие недостаточного подогрева торцов и загрязнения свариваемых поверхностей.

С учетом специфики дефектов алюмино-термитный сварки и накопленного опыта неразрушающего контроля стыков электроконтакт- ной сварки рельсов разработана технология приемочного ультразвукового контроля стыков алюмино-термитной сварки рельсов и приварки рельсов к стрелочным переводам. Согласно указанной технологии контроль проводится при частоте упругих колебаний f = 2,5 МГц эхо- и зеркальным методами при основных параметрах, приведенных в таблице, в четыре этапа:

• контроль стыка по всему периметру эхо-методом посредством преобразователя (ПЭП) с углом ввода а = 70°;

Рис. 3.1. Внешний вид (а) и схема (б) стыка железнодорожного рельса после термитной сварки

• • контроль стыка в области шейки и ее продолжения в подошву с поверхности катания эхо-методом посредством ПЭП с а = 45°;
• • контроль сварного стыка в области головки зеркальным методом посредством двух ПЭП с а = 45°, устанавливаемых в устройство УСКР-1 (рис. 3.2);
• • контроль сварного стыка в области шейки зеркальным методом по схеме «тандем» посредством ПЭП с а = 45°, устанавливаемых в устройство УСКР-2 (рис. 3.3).

Рис. 3.2. Схемы прозвучивания при настройке эквивалентной чувствительности (черный цвет) и контроле в области головки (а) и шейки (б) рельса: И — излучатель; П — приемник; Н — ширина опоры рельса; b — зазор в стыке при сварке

Рис. 3.3. Устройство УСКР-1 для ультразвукового контроля сварных стыков рельсов

В таблице 3.1 представлены основные параметры контроля.

Таблица 3.1

Основные параметры контроля

Эхо-метод			Зеркальный метод
Угол ввода луча, а°	Условная чувствительность, Ку, дБ, по СО-2	Мертвая зона, М, мм	Угол ввода луча, а°	Эквивалентная чувствительность, Кэ, дБ
70	14	3	45	18
45	18	8	45	18

Эквивалентная чувствительность при контроле зеркальным методом настраивается непосредственно на контролируемом рельсе (см. рис. 3.2).

Устройства УСКР-1 (НИИ мостов ПГУПС) и УСКР-2 (ЦНИИТ- Маш, НИИ мостов ПГУПС) крепятся на поверхности катания головки рельса так, что при синхронном перемещении ПЭП относительно друг друга все точки пересечения их акустических осей лежат на соответствующем торце сваренных рельсов (рис. 3.3 и 3.4).

Контроль одного сварного стыка занимает около одного часа. При апробации технологий на пятнадцати алюмино-термитный сварных стыках были обнаружены дефектные участки, подтвержденные при последующем фрактографическом исследовании.

Таким образом, разработанная технология, ориентированная на выявление объемных и плоскостных дефектов, должна заметно повы-

Рис. 3.4. Устройство УСКР-2 для ультразвукового контроля сварных стыков рельсов, выполненных термитной сваркой сить эксплуатационную надежность сварных стыков рельсов, выполненных алюмино-термитным способом.

Приемочный контроль стыков алюмино-термитный сварки рельсов выполняют после обрезки прибыльной части сварного шва, удаления литниковой системы и шлифовки сварного шва в области головки, при температуре стыка не более 60 °С.

Приемочный контроль стыков алюмино-термитный сварки рельсов включает:

• • визуально-измерительный контроль стыков алюмино-термитный сварки рельсов;
• • УЗК стыков алюмино-термитный сварки рельсов.

Визуально-измерительный контроль стыков алюмино-термит-

ной сварки рельсов включает: визуальный метод контроля качества обработки и очистки поверхностей рельса в области сварного стыка; визуальный метод контроля с целью поиска в области сварного стыка возможных трещин, непроваров, раковин и шлаковых включений, выходящих на поверхность; проверку прямолинейности поверхности катания и боковых поверхностей головки.

Визуальный контроль сварного стыка проводят с применением лупы и, при необходимости, переносной лампы для освещения стыка.

Качество поверхности считается удовлетворительным, если на поверхности катания и боковых поверхностях головки рельсов отсутствуют остатки литниковой системы и обрезки металла сварного шва, трещины, непровары, раковины и шлаковые включения; на поверхностях шейки и перьев подошвы в пределах 200 мм от облива отсутствуют грубые неровности и грязь.

При удовлетворительном состоянии поверхностей рельса в области стыка их протирают ветошью и покрывают слоем минерального масла.

Ультразвуковой контроль стыков алюмино-термитной сварки рельсов при наличии болтовых отверстий на расстоянии менее 330 мм от торцов рельсов выполняют в последовательности:

• 1) контроль сварного стыка в области головки и шейки эхо-мето- дом с поверхности катания рельса;
• 2) контроль сварного стыка в области головки с поверхности катания и с боковых поверхностей, а также шейки с поверхности катания головки эхо-методом;
• 3) контроль сварного стыка эхо-методом при перемещении ПЭП П121-2,5-70 по всему (кроме нижней поверхности подошвы) периметру рельса;
• 4) контроль сварного стыка зеркальным методом в области головки при сканировании ПЭП П121-2,5-45 по боковым поверхностям головки.

Недопустимыми дефектами являются дефекты, у которых максимум амплитуды эхо-сигнала от дефекта выше средней линии по экрану дефектоскопа.

Сварное соединение, выполненное термитной сваркой, проверяют методом неразрушающего контроля. Неразрушающий контроль качества сварного соединения на наличие внутренних дефектов, должен быть выполнен ультразвуковым методом.

При ультразвуковой дефектоскопии протяженность дефекта не должна превышать более 4 мм в любом направлении.

При обнаружении дефекта в сварном соединении, необходимо вырезать этот участок.

Вырезка дефектного места осуществляется на расстоянии не менее 15 м от оси сварного соединения и не менее 5 мм от края дефекта. Длина вырезанного участка должна быть такой, чтобы расстояние между местами сварки было не менее 3000 мм.