Применение термитной сварки

В России термитную сварку впервые применили в 1915 г., когда было сварено 126 стыков. В 1918 г. сварили еще 151 стык. С 1923 г. в трамвайных путях столицы начинают регулярно варить стыки термитом. До 1925 г. стыки сваривали импортным термитом. В 1925 г. на Московском термитно-стрелочном заводе инженером М. А. Карасевым было налажено промышленное производство термита. М. А. Карасев внес крупный вклад в развитие алюминотермии, организовав на базе отечественной технологии выпуск термитных смесей для народного хозяйства. Он предложил рациональные способы производства алюминиевого порошка и термита. В СССР алюминиевый термит довольно широко применяется для сварки рельсовых стыков на трамвайных и ж.-д. линиях. В годы Отечественной войны помимо восстановления рельсовых плетей термит нашёл применение для сварки стальных проводов диаметром 3—6 мм на линиях телеграфно-телефонной связи.

Дальнейшее развитие термитной сварки шло по пути наиболее полного использования таких особенностей этого процесса, как чрезвычайно высокая температура шлака (искусственного глинозема-корунда) и железа (до 3000 °С); легкое разделение слоя железа и шлака; возможность получения шва любой формы и достаточно большой площади сечения (объема); мобильность, абсолютная независимость от внешних источников энергии. Такой комплекс существенных технических признаков составляет преимущество термитной сварки при монтаже и в полевых условиях.

Уже в первые два десятилетия XX века были разработаны и нашли применение три технологические схемы термитной сварки, где сжигание смеси, получение железа и шлака производили в отдельном тигле, расположенном над местом сварки. При этом соединение получали:

заливкой разделки жидким металлом без дополнительных технологических приемов;
заливкой разделки шлаком с последующим сдавливанием деталей и вытеснением его из зазора;
комбинированным способом

В 1930 году в СССР наиболее употребляемым был комбинированный способ термитной сварки стыков рельсов трамвайных и железнодорожных путей. При этом жидкое железо сплавляли с подошвой стыкуемых рельсов и нижней частью шейки, а шлаком нагревали головки рельсов и вставленную между ними стальную пластину до «сварочного жара», затем специальным прессом стягивали свариваемые рельсы, в результате чего происходила сварка. В это время применение газовой и термитной сварки в сравнении с другими способами сварки достигло своего максимума, а затем сообщения о термитной сварке появлялись все реже и реже. Началом возрождения термитной сварки в России можно считать ее применение в 1997 году для укладки и ремонта стрелочных переводов.

В настоящее время для сварки рельсов в стационарных и путевых условиях на железных дорогах мира применяются следующие способы сварки:

контактная дуговая сварка оплавлением;
алюминотермитная;
электродуговая ванная;
газопрессовая;
термопрессовая (индукционная).

Газопрессовая и термопрессовая сварки требуют больших затрат на организацию работ, особенно в пути, и используются очень редко (Япония, Франция).

Электродуговая ванная зависит в определенной степени от личного профессионального мастерства сварщика, его состояния здоровья. Этот способ применяется в Швеции, Чили. У нас он мало изучен.

Наибольший объем сварки рельсов в России (более 95%) осуществляется способом контактной сварки оплавлением с использованием сварочных машин, разработанных институтом электросварки им. Патона. Этот способ обеспечивает достаточное качество сварного соединения, однако требует наличия специальных сварочных машин, большого количества обслуживающего персонала (около 6 чел.), бригады путейцев (около 8-10 чел.), выделенного времени, так называемых «окон», для производства сварочных работ, а главное, этот способ сварки совершенно невозможен для сварки рельсов в пределах стрелочного перевода. Это связано с трудностью доступа больших сварочных машин к местам выполнения сварочных работ и особенностей конструкции стрелочного перевода.

Осуществить сварку рельсовых стыков в пределах стрелочного перевода возможно в настоящее времени только термитным способом.

Одна из основных предпосылок успешной реализации проекта напрямую связана с бесспорными достоинствами термитной сварки железнодорожных рельсов по сравнению с традиционными видами сварки. К числу этих достоинств относятся:

высокое качество сварки за счет улучшения металлургических свойств материала сварного шва и, как следствие, возрастает скорость и безопасность движения на железных дорогах;
простой, быстрый и экономичный технологический процесс, позволяющий проводить работы в очень ограниченные перерывы движения поездов, процесс сварки по сравнению с традиционным сокращается в 5-6 раз, что позволяет в большинстве случаев проводить ремонт путей без закрытия перегона;
минимальное число рабочих-сварщиков на один комплект оборудования;
независимость от дополнительных источников энергии;
компактность, легкость и мобильность применяемого оборудования;
возможность сварки рельсов любого профиля и качества, как новых, так и бывших в эксплуатации;
возможность проводить сварку в труднодоступных местах стрелочных переводов, на мостах в тоннелях;
возможность ультразвуковой диагностики стыков сразу же после сварки.

Мировой опыт подтверждает, что в настоящее время АЛТС является единственно приемлемым видом сварки в зоне стрелочных переводов, без сварки которых нельзя создать высокоскоростные железные дороги.

Процесс получения металлов и сплавов восстановлением окислов металлов алюминием был открыт русским химиком Н.Н. Бекетовым в 1865 году. Такие преимущества термитной сварки (АЛТС), как портативность оборудования и приспособлений, возможность соединять крупные заготовки на месте и почти сразу же использовать сваренное соединение, были быстро оценены железнодорожниками.