Как сваривают бесшовные рельсы?

На Уханьской сварочной базе Уханьского депо технического обслуживания компании Wuhan Railway Bureau Group Co., Ltd. каждый стальной рельс претерпевает замечательную трансформацию. Сто-рельсы, транспортируемые со сталелитейных заводов, подвергаются 17 тщательным процессам,-включая сварку, черновое фрезерование, нормализацию, прецизионное фрезерование и дефектоскопию,-прежде чем в конечном итоге перековываются в бесшовные рельсы длиной 500-метров.

 

Сварка бесшовных рельсов, хотя и кажется простой, представляет собой чрезвычайное стремление к точности, прочности и безопасности.

С начала этого года Уханьская рельсосварочная база Уханьского депо технического обслуживания выполнила более 600 километров бесшовной сварки рельсов для таких проектов, как Уханьский участок -Иян Высоко-скоростной железной дороги реки Янцзы и Высокоскоростная железная дорога Сянъян-Цзинчжоу-скоростной железной дороги. Годовая сварочная мощность увеличилась с 1500 до 1800 километров, а глубокая интеграция интеллектуального оборудования и цифровых систем привела к одновременному скачку в эффективности производства и качестве продукции.

 

Точность сварки достигает «уровня миллиметра»

Точно так же, как каждый человек имеет уникальное удостоверение личности, каждый рельс имеет свой собственный отличительный «идентификационный штрих-код». Этот QR-код, отпечатанный на конце рельса, описывает всю его историю. Перед сваркой сотрудники сканируют штрих-код, чтобы ввести детали, завершая «процесс регистрации рельса». Затем специализированные инспекционные инструменты тщательно проверяют форму профиля рельса и качество поверхности, гарантируя соответствие всех спецификаций стандартам перед началом сварки.

Перед сваркой концы рельсов необходимо тщательно очистить. Автоматическая машина для удаления окалины тщательно обрабатывает головку, подошву рельса и торцы, при этом глубина удаления окалины строго контролируется в пределах 0,2 миллиметра – примерно толщины двух листов стандартной бумаги для принтера. Слишком малая глубина ухудшает качество сварного шва, а чрезмерная глубина повреждает тело рельса.

Сварка является наиболее ответственным этапом всего процесса. Перед установкой реек на стационарный аппарат для стыковой сварки оплавлением концы обеих реек должны быть точно выровнены, с отклонениями по вертикали и горизонтали не более 0,2 миллиметра. Сюй Тэнфэй, бригадир участка сварки рельсов, объясняет, что бесшовные рельсы должны выдерживать огромные центробежные силы при прохождении поворотов на высоких-скоростях, а также выдерживать сотни тонн термического напряжения из-за сезонных колебаний температуры. Любой малейший дефект в точке сварки может бесконечно усиливаться при длительной эксплуатации. После выравнивания концов через соединение проходят десятки тысяч ампер тока, мгновенно нагревающие концы рельса до температуры более 1000 градусов Цельсия. Затем огромное давление с силой сжимает расплавленный металл. Хотя весь процесс сварки занимает всего около двух минут, он включает в себя семь точно контролируемых этапов, включая предварительный нагрев, прожиг и ковку.

Сотрудничество человека-машины повышает эффективность на 15,4 %.

После сварки на стыке рельсов остаются выступающие сварные швы, что требует дальнейшей обработки. В зоне прецизионного шлифования полностью автоматизированные шлифовальные роботы тщательно обрабатывают сварочные головки. Управляемые лазерными системами роботизированные руки выполняют точные движения, генерируя каскады золотых искр, когда шлифовальные круги контактируют со сварными швами. «Наша цель — добиться отсутствия лишнего сварочного материала и обеспечить идеальное соответствие геометрического профиля сварочной головки оригинальному рельсу», — объясняет-технический специалист на объекте Ю Рунзе. Интеллектуальная система шлифования использует лазерное 3D-сканирование для автоматического определения контуров сварного шва, динамически регулируя траектории шлифования, чтобы предотвратить пере-перешлифовку и при этом не пропустить ни одного участка. Ранее эта задача целиком заключалась в ручной работе шлифовальных кругов, характеризующейся высокой трудоемкостью, плохими условиями труда и непостоянным контролем качества. Сегодня интеграция фрезерных станков с ЧПУ и полностью автоматизированных шлифовальных роботов обеспечивает совместную работу человека и машины, повышая эффективность на 15,4 %.

Три строгих испытания перед одобрением

Сварные рельсы проходят строгий контроль. На станции дефектоскопии техник Ту Айбинг тщательно сканирует поверхность сварной головки ультразвуковым датчиком, фиксируя взгляд на колебаниях формы сигнала на экране. «Мы придерживаемся бескомпромиссного стандарта: любая форма сигнала означает отказ», — заявляет Ту. Ультразвуковой контроль выявляет внутренние дефекты, невидимые невооруженным глазом. Сочетание автоматического контроля с ручной проверкой гарантирует отсутствие внутренних повреждений или скрытых дефектов в каждом сварном соединении. Пройдя это испытание, суставы выдерживают более строгое испытание ударным молотком. Железный молот массой -тонны ударяет по сварному соединению с высоты 5,2 метра. «Это моделирует самые экстремальные стрессовые условия во время движения поезда», — объясняет инженер по качеству Ли Вэй. «Чтобы получить «сертификат заводской квалификации», сварные головки должны выдержать три последовательных мощных удара без разрушения», — пояснил инженер по качеству Ли Вэй.

На этапе отделочной обработки инспекторы по качеству проводят окончательные проверки с помощью электронных линеек. Здесь каждая сварочная головка должна пройти три ответственных этапа: визуальный осмотр, специализированную дефектоскопию и проверку готовой продукции. «Мы создали трехуровневую систему контроля-,-включающую само-контроль и взаимные проверки на рабочих станциях, повторный секционный-контроль и отбор проб в цеху-, чтобы институционально гарантировать 100% соответствие сварных соединений", — заявил Чжан Ханьфан, директор цеха сварки рельсов на этом предприятии.