Interested Article - Алюминотермитная сварка рельсов

Процесс алюминотермитной сварки рельсов

Алюминотермитная сварка рельсов (полное название: Сварка рельсов алюминотермитная методом промежуточного литья ) — процесс, основанный на алюминотермии , при котором используются химические реакции восстановления железа из оксидов , эти реакции сопровождаются выделением тепла и получением расплавленного металла требуемого химического состава.

Алюминотермическая реакция:

2 Al + Cr ₂ О ₃ = Al ₂ О ₃ + 2 Cr

Fe ₂ O ₃ + 2 Al = 2 Fe + Al ₂ O ₃

Для сварки применяется термит, расфасованный определенными порциями. Работу выполняет бригада из двух-трех человек. Общий вес используемого оборудования не превышает 350—400 кг.

При выполнении сварки и сопутствующих технологических операций используются автономные источники энергии.

История

На протяжении всего периода существования велись поиски конструкций рельсовых стыков , которые обеспечили бы такую же надежность пути в местах соединения рельсов, как и вне стыков. Стыки остаются основными возбудителями динамических, а нередко и ударных воздействий подвижного состава на путь. Регулярные динамические нагрузки на рельсовый стык приводят к интенсивному износу как ходовых частей подвижного состава, так и к дефектам рельсов , а в долгосрочном периоде к просадкам в балласте и болезням земляного полотна. Затраты труда на содержание стыков достигают 20 % всех затрат на текущее содержание пути.

Чтобы сократить число рельсовых стыков в пути, десятилетиями стремились увеличить стандартную длину рельсов. Коренное решение проблемы рельсового стыка воплотилось в так называемом бесстыковом пути , благодаря которому число стыков сокращается в десятки, а при непрерывной сварке рельсов на перегонах , станциях и в пределах стрелочных переводов , в тысячи раз.

Сама мысль о алюминотермитной реакции происходит из второй половины XVIII века . Французский ученый Антуан Лоран Лавуазье описал принцип экзотермической реакции , практическое внедрение которой в своей эпохе он не мог предполагать.

Русский физико-химик Николай Николаевич Бекетов в 60-х годах 19 века показал, что при высоких температурах алюминий восстанавливает металлы из их оксидов . Позднее эти опыты послужили отправной точкой для возникновения алюминотермии .

В 1895 году немецкий химик, профессор Ганс Гольдшмидт (Elektro-Thermit GmbH & Co. KG; Германия ) после десяти лет испытаний практического использования реакций Лавуазье и Бекетова получает первый патент на сварку стальных профилей, в том числе профилей железнодорожного рельса .

В сравнении с другими видами сварки рельсов

На сегодняшний день существует два основных способа стыковой сварки рельсов:

электроконтактная сварка
алюминотермитная сварка

Алюминотермитная сварка рельсов имеет ряд преимуществ перед контактной сваркой : она не требует сложного дорогостоящего оборудования, большого количества рабочих, продолжительных перерывов в движении поездов. Кроме того она может применяться при сварке на стрелочных переводах . Процесс сварки одного рельсового стыка занимает около 50 минут, а благодаря возможности работы нескольких бригад одновременно, можно добиться большей производительности в «окно». Например, за двухчасовое «окно» силами трех бригад можно изготовить до 12 стыков.