Зашто је важна контрола квалитета заварених спојева
Континуирано заварена шина уклања спојеве прекривене рибом, али сваки завар уводи металуршки дисконтинуитет: зону{0}}захваћену топлотом, ливену или ковану металну структуру шава и поље заосталог напрезања. Ако је завар неисправан, први видљиви симптом је обично мала пукотина на врху завара која под саобраћајем прераста у потпуни прекид шине. Контрола квалитета стога мора почети пре заваривања, са припремом краја шине и калибрацијом опреме, наставити током заваривања кроз контролу параметара процеса и завршити не-тестирањем без разарања, топлотном обрадом и документацијом сваког споја. Тачна технологија се разликује у зависности од процеса, а овај водич поставља контролне тачке за три процеса који се најчешће користе на главним линијама и двориштима.
Чеоно заваривање: основни параметри и њихов ефекат
Сучеоно заваривање спаја шине загревањем стегнутих крајева трепћућим луком, а затим их спајањем. Четири параметра одређују резултат. Струја пламена одређује температуру загревања крајева шине: превисока струја прегрева крајеве, грубље зрно и смањује жилавост споја; прениска струја оставља крајеве недовољно загрејаним и чврстоћу споја недовољном. Време блица се обично одржава на 30 до 60 секунди; дуже време троши метал на крајевима и смањује попречни пресек- споја, док се краће време загрева неравномерно и производи непотпуно продирање. Притисак нарушавања се контролише на 150 до 200 МПа: прекомерни притисак деформише спој и ремети површину стазе, док недовољан притисак не успева да избаци оксиде, остављајући порозност и укључивање шљаке. Брзина нарушавања од 50 до 80 мм/с балансира проток метала шава у односу на хлађење; пребрзо изазива пукотине, преспоро прерано хлади метал и смањује механичка својства.
Алуминотермно заваривање: контролне тачке и превенција дефеката
Алуминотермно заваривање је стандардна метода за затварање поља, скретнице и поправке. Одлучујуће контролне тачке су однос флукса, температура предгревања и заптивање калупа. Однос алуминијумског праха и оксида гвожђа у флуксу одржава се на око 1:3 по маси; нетачан однос снижава температуру реакције и деградира својства метала шава. Предзагревање се одржава на 300 до 400 степени: недовољно предгревање пребрзо хлади метал шава и ризикује стварање хладних пукотина, док прекомерно предгревање омогућава да флукс прерано реагује тако да шупљина не може да се напуни. Калуп мора бити добро запечаћен како би се спречио продор ваздуха и избегла порозност. Три уобичајена дефекта су порозност, инклузија шљаке и непотпуна пенетрација. Њихова превенција је специфична: одржавајте влагу флукса на или испод 0,5% сушењем, очистите сав оксидни каменац и нечистоће са крајева шине како би завар био чист, и прилагодите предгревање и однос флукса тако да се крајеви шине у потпуности споје.
Заваривање под притиском гаса и испитивање без{0}}разарања
Заваривање под притиском гаса загрева крајеве шине помоћу кисеоника-ацетиленског пламена до пластичног стања, а затим примењује притисак нарушавања да би се крајеви спојили. Користи се на линијама за велике-брзине и тешке-путеве где снага и жилавост зглоба морају да апсорбују високо{4}}вибрације и велика осовинска оптерећења. Провера квалитета комбинује изглед и интерну инспекцију. Провере изгледа покривају геометрију и стање површине, са одступањем равности споја ограниченим на 0,2 мм/м и без видљивих пукотина или порозности. Унутрашња инспекција користи ултразвучну детекцију грешака са сондом од 2,5 МХз која скенира око обима зглоба; недостаци већи од 5 мм² се не прихватају. Након инспекције, зглоб се термички обрађује како би се уклонио преостали стрес и вратио перформансе.
Топлотни третман и ослобађање од стреса
Заварени спојеви се термички обрађују у два корака, нормализујући, а затим каљење. Нормализација на 900 до 920 степени у трајању од 20 до 30 минута трансформише структуру вара у једнолични перлит, рафинише зрно и побољшава снагу и жилавост. Каљење на 550 до 580 степени у трајању од 60 до 90 минута уклања заостало напрезање заваривања, постижући стопу ослобађања од напона изнад 80%. Практични ефекат је велики: необрађени спојеви могу да носе заостало напрезање изнад 300 МПа, што промовише сервисне пукотине, док третирани спојеви показују заостало напрезање на или испод 50 МПа и значајно бољу отпорност на замор. На крају, тврдоћа споја се проверава у односу на матрицу шине; одступање мора остати унутар 2 поена на ХРЦ скали тако да се завар истроши истом брзином као и матична шина.
Климатска заштита заварених спојева
| Животна средина | Главни ризик | Шема заштите |
|---|---|---|
| Алпине / ниске температуре | Крти лом{0}}при ниским температурама | 10 мм полиуретански изолациони слој плус 30 μм флуорокарбонски премаз, отпорност на слани спреј изнад 1500 х |
| Вруће и влажно | Оксидација и корозија метала шава | Пасивациони филм плус заптивач преко површине споја |
| Слани{0}}алкални | Јонски напад на метал шава | 80 μм поцинковани слој плус анти-паста против корозије |
У алпским регионима циљ је да се успори промена температуре на шаву; у влажним регионима то је да изолује влагу; у физиолошким{0}}алкалним зонама жртвовани поцинковани слој штити завар док паста блокира транспорт јона. Шема се мора одабрати у фази пројектовања, а не додати након појаве корозије.
Често постављана питања
П1: Који процес заваривања је пожељнији за велике{1}}главне водове?
Фабричко и мобилно сучеоно заваривање је пожељно за дуге заваре јер је брзо, поновљиво и машински{0}}контролисано. Алуминотермно заваривање остаје стандардно за затварање поља и поправке завара до којих машина за заваривање не може да дохвати.
П2: Зашто је предгревање критично код алуминотермног заваривања?
Претходно загревање спречава пребрзо хлађење метала завара након заливања. Без претходног загревања од 300 до 400 степени, завар се хлади у тврду, крхку структуру и подложан је хладним пукотинама.
П3: Које недостатке ултразвучно испитивање може пронаћи у завару шине?
На фреквенцији сонде од 2,5 МХз, ултразвучно испитивање детектује унутрашњу порозност, инклузију шљаке, недостатак фузије и пукотине са еквивалентном рефлектујућом површином изнад око 5 мм².
П4: Зашто заварени спојеви морају бити нормализовани и каљени?
Нормализација рафинира зрнасту структуру зоне вара, а каљење ублажава заостало напрезање. Заједно преузимају заостало напрезање зглобова од преко 300 МПа до 50 МПа или мање, што спречава пуцање приликом употребе и побољшава век трајања.
П5: Како се тврдоћа завара поклапа са матрицом шине?
Тврдоћа се мери преко зоне завара након термичке обраде и упоређује са матичном шином. Одступање унутар 2 ХРЦ тачке значи да ће се завар и шина равномерно хабати и точак неће ударити мекшу страну споја.