Технологический процесс СкС (сварка крановых рельсов)

Процесс СкС предназначен для сварки стальных крановых рельсов специальных профилей типа КР70, КР80, КР100, КР120 и КР140, изготавливаемых по ГОСТ 4121, а также зарубежного производства - профилей типа от А45 до А150, изготавливаемых по DIN 536, или типа MRS и CR, и применяемых для устройства путей грузоподъемных кранов. Профиль крановых рельсов существенно отличается от железнодорожных и иных рельсов, по сравнению с которыми крановые рельсы обладают массивной головкой и шейкой (особенно по ширине) при соизмеримых размерах подошвы (по ширине и толщине), а также меньшему отношению высоты рельса к ширине подошвы. Эти принципиальные отличия обусловлены особенностями эксплуатации крановых рельсов и характером действующих на него нагрузок, а также конструктивными особенностями подкрановых путей различного типа. Все эти факторы влияют на физические процессы сварки и технические параметры швов, поэтому для качественной сварки крановых рельсов разработан и применяется специальный процесс СкС. 

Сварные швы крановых рельсов, получаемые при использовании процесса термитной сварки СкС, существенно превосходят по своему качеству и прочности швы, получаемые при традиционном способе электродуговой сварки. При этом сварка рельсов по процессу SKS происходит более чем в 2,5 раза быстрее, а в термитном металле шва отсутствуют дефекты типа пор, шлаковых включений и непровара. Термитный шов после сварки и шлифовки по периметру головки рельса сверху и сбоку не требует какого-либо дополнительного обслуживания, а срок его службы равен сроку службы рельса.  

Процесс СкС состоит из следующих операций:

	1. Подготовка зазора и рельсов к сварке  Рельсы в зоне стыка приподнимаются на высоту не менее 50 мм от основания и очищаются от грязи и ржавчины. Концы рельсов отрезаются рельсорезом абразивным диском так, чтобы величина сварочного зазора составила 24- 26 мм. При сплошной замене рельсов или строительстве новых подкрановых путей рельсы в одну нитку раскладываются на деревянных брусках, а требуемые сварочные зазоры получаются путем сдвижки рельсов. Также обрезку рельсов допускается осуществлять газовым резаком пропан-кислородной смесью по шаблону.
	2. Выравнивание концов рельсов  Выравнивание концов крановых рельсов производится со стороны подошвы при помощи упорных клиньев или специальных домкратов.  Рельсы выравниваются по вертикали так, чтобы подошвы обеих рельсов лежали в одной плоскости, и по горизонтали – чтобы смежные края подошвы и головки рельсов находились бы на одной прямой.
	3. Установка литейных форм  На рельсе закрепляется специальное зажимное приспособление, а также поддон для песка и удержания форм.  Литейные формы состоят из трех частей: магнезитовой пластины и двух полуформ. Пластина устанавливается под подошвы рельсов и прижимается к ним снизу, а полуформы в металлических формодержателях с помощью кронштейнов фиксируются на зазоре с обеих сторон рельса. По контуру рельса формы затем уплотняются специальным песком, а по бокам навешиваются чашки для сбора шлака.
	4. Подготовка тигля и термитной порции  При сварке большинства крановых рельсов используется стандартный одноразовый Евро-тигель (или Евро-тигель увеличенной высоты – для сварки наиболее тяжелых рельсов типа КР140 и подобных), а также специальные термитные порции, соответствующие профилю рельса и марке стали, из которой он изготовлен.  Тигель полностью готов к использованию, и в него засыпается термитная порция.
	5. Предварительный подогрев рельсов  Перед началом термитной реакции осуществляется предварительный подогрев концов рельсов до температуры 900-1000 °С. Эта операция проводится пропан-кислородной смесью с помощью специальной горелки. Время подогрева зависит от профиля рельса и может составлять от 10 до 35 минут.  При этом степень нагрева контролируется сварщиком визуально по цвету свечения металла торцов рельсов. Прогрев должен быть равномерным по всему сечению рельсов.
	6. Термитная реакция и заливка форм  Немедленно после окончания подогрева горелка вынимается из формы, сверху устанавливается тигель, а термитная смесь поджигается при помощи специальной спички. После завершения термитной реакции (через 20-25 секунд) на дне тигля автоматически открывается тигельная пробка и происходит выпуск жидкой термитной стали в литейную форму.  В процессе заливки расплавленной термитной стали в зазор концы рельсов проплавляются на глубину не менее 3 мм, термитная сталь сварного шва кристаллизуется, и рельсы тем самым свариваются.
	7. Снятие грата  После окончания заливки сталь в форме выдерживается в течение 4,5…5,5 минут для полного завершения процесса кристаллизации.  По окончании указанного времени снимаются формодержатели, зажимное приспособление, удаляются остатки форм сверху и сбоков, а грат срезается по поверхности качения головки рельса и боковой грани при помощи гратоснимателя с комплектом специальных ножей, выбранных для конкретного профиля кранового рельса.
	8. Шлифовка стыка  Шлифовка стыка по поверхности катания и боковым граням головки рельса выполняется шлифовальной машиной в два приема : черновая шлифовка с небольшим припуском, проводимая сразу же после снятия грата по горячему металлу; чистовая шлифовка, проводимая после остывания стыка до температуры 200 °С или ниже. При чистовой шлифовке обеспечивается ровность стыка по поверхности катания рельса в пределах установленных допусков. Также очищается и при необходимости подшлифовывается сварной шов со стороны подошвы рельса.
	9. Контроль качества сварного шва  После чистовой шлифовки и полного остывания стыка проводится визуальный контроль качества сварного шва.  Базовый метод контроля – капиллярный с применением комплекта препаратов-пенетрантов.  При наличии соответствующей методики и технических средств также может использоваться ультразвуковой метод контроля качества переносным дефектоскопом с набором датчиков.

Сварка стыков крановых рельсов согласно процесса СкС может производится на путях грузоподъемных кранов любого типа – наземных, уложенных на деревянных или железобетонных полушпалах, или расположенных на высоте на сплошных железобетонных или стальных несущих конструкциях: на открытом воздухе или в цехах, а также на строительных площадках непосредственно перед укладкой рельсов в путь. 

С точки зрения эксплуатации подъемного оборудования и несущих конструкций одной из ключевых причин повышенного их износа и преждевременного выхода из строя является наличие в подкрановом пути не сваренных стыков рельсов. В этих условиях от колес крана при его движении по не сваренным стыкам генерируется повышенное динамическое воздействие – вибрация и удары. Поэтому недаром многие зарубежные производители подъемной техники предоставляют свою гарантию на кран при условии обязательной сварки крановых рельсов на путях, по которым он перемещается. 

Предлагаемая технология термитной сварки крановых рельсов – процесс СкС – это оптимальный выбор при решении задачи создания бесстыкового подкранового пути и устранении проблем, связанных с повышенными вибродинамическими воздействиями. Только в этом случае Вы получите гарантированно качественные и надежные сварные швы, которые будут служить вплоть до замены рельсов, а также существенно уменьшите эксплуатационные расходы на обслуживание подкрановых путей.