Усиление стенки балки заменой «сухариков» на уголковые коротыши

9.2.4.

9.2.4.1. Данную технологию применяют для конструктивного усиления стенок балок сварных пролетных строений железнодорожных мостов в местах образования трещин типа Т-9 и Т-10.

9.2.4.2. Физическая сущность технологии. Замена традиционного «сухарика» на уголковые коротыши с применением высокопрочного болта (ВБ) позволяет ликвидировать зазор между вертикальным ребром жесткости и верхним или нижним поясом балки (зазор выбирается путем затяжки ВБ), и, как следствие, устранить изгиб стенки балки от боковых и внецентренно приложенных нагрузок в зоне «выкружки» ребра жесткости.

9.2.4.3. Оборудование: высокочастотная установка индукционного нагрева (мощностью не мене 60 кВт), выносной плоский трехвитковый индуктор с водо-охлаждаемым кабелем – магнитопроводом, магнитная площадка-держатель, пирометр для контроля температуры нагрева, дизельная электростанция мощностью не менее 27 кВт, оснастка для фиксации уголковых коротышей усиления.

9.2.4.4. Материалы.

Уголки усиления – 100х100х10, длина L=50 мм Ст. 3сп. Припои и флюсы применяются в соответствии с рекомендациями пункта 6.14 Инструкции.

9.2.4.5. Подготовка поверхности. Поверхность металла следует очистить механическим способом от краски, коррозии и загрязнений. Поверхность металла очищают от краски не менее чем на 200 мм во все стороны от зоны пайки. Поверхность уголков, стенки балки и ребра жесткости выравнивают с помощью плоского наждачного камня.

9.2.4.6. Обезжиривание. Поверхность металла перед пайкой следует обезжирить: растительные жиры удаляют щелочными растворами (кальцинированной соды), минеральные масла удаляют органическими растворителями, а окалину, окислы и коррозию – травлением. В качестве органических растворителей применяют бензин, керосин, ацетон, дихлорэтан, трихлорэтан и другие углеводороды. При наличии повреждений поверхности коррозией, не удаляющихся при помощи механической очистки и обезжиривания, выполняют химическую очистку травлением. Травление стали осуществляют 10% раствором соляной кислоты путем непосредственного нанесения раствора (стеклянной палочкой) на металл в зоне пайки с выдержкой в пределах 5 – 7 минут. Затем место травления обильно промывают водой и нейтрализуют остаточную кислоту 1 – 2% раствором кальцинированной соды, с последующей обильной промывкой и сушкой горячим воздухом.

9.2.4.7. Сборка соединения под пайку. Перед сборкой на уголковые коротыши и на поверхность ребра жесткости наносят слой паяльной пасты.

Сборку соединения под пайку осуществляют непосредственно перед пайкой. Уголки устанавливают в проектное положение, плотно прижимают струбциной к ребру жесткости (максимально близко к верхней полке). Зазор должен быть таким, чтобы припой мог под действием капиллярных сил затечь в шов: для серебряных припоев оптимальная величина зазора должна быть 0,10 ‑ 0,15 мм. В случае, если паяльные зазоры больше 0,3 мм, потребуется специальная обработка поверхности или установка специальных технологических накладок, препятствующих вытеканию припоя из паяльного зазора.

Контроль величины зазора выполняют специальными калиброванными щупами. Рекомендуемая схема усиления показана на рисунке 9.7.

Для пайки необходимо определенное количество припоя. Объем паяльных зазоров зависит от принятых допусков при изготовлении соединения. Дозированный припой должен быть подготовлен заранее, так как при выполнении этой операции непосредственно при пайке дозировку трудно соблюсти. Дозировку припоя проверяют на контрольных образцах в зависимости от толщины стенки балки, площади и периметра пайки. Дозировку припоя следует считать правильной в том случае, если при принятых допусках его всегда достаточно для заполнения паяльных зазоров. Недостаток припоя приведет к неполному заполнению зазоров, непропаю и, как следствие, к выбраковке и перепайке соединения. Избыток же припоя должен быть минимальным. В этом случае не будет потеков припоя, которые требуют в дальнейшем дополнительной обработки. Передозировка припоя ведет к увеличению стоимости работ.

Рисунок 9.7. Схема постановки уголковых коротышей

Сборку соединения осуществляют путем фиксирования и поджатия уголков усиления специальными монтажными устройствами (струбцинами). Примерный вид оснастки приведен в приложении Д. Дополнительно по периметру накладки наносят слой флюса ПВ-209 (перед нанесением порошок флюса разводят дистиллированной водой) и устанавливают проволоку из припоя ПСр-45 (проволока Ǿ 2 мм). Нанесение флюса выполняют плоской металлической палочкой.

9.2.4.8. Технология выполнения работ.

Последовательность пайки: пайку выполняют в два этапа, сначала пропаивают нижнюю часть (ниже фиксирующей струбцины) обоих уголковых коротышей к ребру жесткости, затем после остывания (на 200 – 250˚С ниже температуры кристаллизации припоя) переставляют фиксирующую струбцину в нижнюю часть и пропаивают верхнюю часть соединения. Нагрев осуществляют V-образным индуктором.

Луч лазерного пирометра (для контроля температуры) наводят на металл стенки рядом с накладкой. Скорость нагрева должна быть 70 – 80˚С в секунду. Температура нагрева стенки 750 – 800˚С, уголкового коротыша усиления 800 – 850˚С. Равномерного нагрева достигают путем плавного перемещения индуктора по плоскости пайки. Выдержка при заданной температуре – 40 ‑ 60_секунд. Режим охлаждения: При температуре выше +20˚С охлаждение осуществляется естественным путем на воздухе. При температуре ниже +20˚С или ветреной погоде, с целью предотвращения быстрого охлаждения место пайки закрывают теплоизолирующим материалом (асбестовая ткань или др.). Внимание: пропуск обращающихся нагрузок разрешают после охлаждения зоны пайки до 100˚С, скорость пропуска поездов не ограничена.

После остывания пайки уголковые коротыши притягивают до упора высокопрочными болтами. Этим исключается возможность поворота пояса балки относительно вертикальной стенки.

9.2.4.9. Обработка после пайки. Поверхность металла должна быть очищена от потеков флюса. Сначала выполняют промывку холодной водой (15 – 30˚С). Затем окончательную очистку поверхности металла от потеков флюса осуществляют путем промывки горячей водой (50 – 60˚С) с одновременной механической очисткой металлической щеткой. Все потеки тщательно убирают, поверхность сушат продувкой сжатым воздухом.