Overbygning/Stasjonær elektrisk motstandssveising av skinner
Innhold
1 Hensikt
Hensikten med dette dokument er å beskrive objektive krav til sveising av skinner i stasjonært anlegg med elektrisk motstandssveisemaskin.
2 Omfang
Denne spesifikasjonen gjelder for sveising av skinner i stasjonært anlegg med følgende profiler og skinnekvaliteter:
Profiler (iht. prEN 13674-1)
- 49 E1 (S49)
- 54 E3 (S54)
- 60 E1 (UIC60)
Skinnekvaliteter (iht. prEN 13674-1)
- 260Mn (900B)
- 350HT
3 Krav til sveiseprosessen
3.1 Kontroll av skinneender
- Sveiseoperatøren skal før sveising kontrollere at skinneendene ikke har overflate skader eller geometriske avvik.
- Nye skinner skal være i henhold til gjeldende utgave av: Bane NOR - Teknisk spesifikasjon Skinner.
3.2 Forberedelse av skinneender før sveising
- Dersom det er nødvendig å kappe skinnene før sveising skal dette skje med skinnekutter som anvender roterende skive.
- Skjærebrenning tillates ikke.
- Områdene hvor sveisemaskinens elektroder har anlegg skal slipes/børstes metallisk rent.
- Skinnen skal ikke bli skadet av slipingen, eller som følge av dårlig elektrisk kontakt.
3.3 Holdekraft
Bakkene som holder skinnene under sveiseoperasjonen skal ha en utforming slik at skinneendene ikke blir skadet av holdekraften til bakkene.
3.4 Planbrenning
Dersom planbrenning utføres for å redusere ujevnheter i skinnenes endeflater, skal denne ikke overhete skinnene slik at sammentrykking av skinnene skjer før stuking.
3.5 Forvarming
Forvarmingen av skinneendene skal være uniform over hele tverrsnittet. Under forvarmingen skal det ikke oppstå tegn til lokal nedsmelting av skinnene.
3.6 Stuking
Sveisemaskinen skal yte tilstrekkelig stukkraft for å sikre at alle hulrom smeltes sammen og at oksider drives ut.
3.7 Avskjæring av sveisevulst
- Avskjæring av sveisevulst skal ikke forårsake mekaniske eller termiske skader på skinnen.
- Overflaten på området hvor avskjæringsknivene har vært i kontakt med skinnen skal være fri for riss, rivninger eller sår.
- Under avskjæring skal sveisens temperatur langs senterlinjen i skinnesteget være min. +500 0C.
3.8 Sveiseparametere
Sveisemaskinen skal kunne vise og lagre følgende parametere:
- sveisestrøm
- stukkraft eller stuktrykk
- bevegelsesvei
- sveisetid
- program identifikasjon og innstillingsdetaljer
Sveiseparameterene skal for hver kombinasjon av skinneprofil og skinnekvalitet bestemmes gjennom sveiseprosedyretest i hht. Sveiseprosedyretest.
3.9 Identifikasjon og merking
- Alle skjøter skal merkes med et unikt identifikasjonsnummer. Dette nummeret skal føres inn i (produksjonsloggen)
- Merkene skal påføres i skinnesteget ved siden av skjøten. Avstand mellom merket og skjøten skal ikke være mer enn 3000 mm.
- Merket skal være bestandig mot aktuelle påkjenninger i sporet, og skal kunne leses i min. 5 år etter innlegging av skinnen.
4 Sveiseprosedyretest
- Det skal utarbeides en skriftlig prosedyre for hver aktuelle kombinasjon av skinnekvalitet og skinneprofil som skal sveises.
- Prosedyren skal inneholde sveiseparametere og skal beskrive alle arbeidsoperasjoner i sveiseprosessen.
4.1 Godkjenning av sveiseprosedyre
- Prosedyren skal godkjennes av, og kan bare endres med tillatelse fra, Jernbaneverket.
- En sveiseprosedyre godkjennes når testresultater fra sveiseprosedyretesten oppfyller kravene gitt i avsnitt Sveiseprosedyretest og avsnitt Krav.
- Sveiseprosedyren godkjennes bare for den sveisemaskinen (enheten) som er benyttet til sveising av testutvalget for prosedyretesten.
Følgende endringer krever ny prosedyretest:
- endring i prepareringsprosessen for skinneendene
- endringer / utskifting av komponenter som har betydning for sveisemaskinens sveisekarakteristikk
- endring av sveiseparametere
Endring av sveisemaskinens innstillinger for å opprettholde sveiseparameterene krever ikke ny prosedyretest så lenge sveiseparametere ikke endres.
4.2 Testutvalg
- For prosedyretesting skal det sveises 12 skjøter. 6 av disse skal være i "ferdig" tilstand, dvs. ferdig slipt og rettet.
- 6 skjøter skal være i "sveist" tilstand, dvs. før sliping og retting.
4.3 Kontroll av geometri
- For alle skjøter i ”sveist” tilstand skal stegdannelser kontrolleres. Evt. stegdannelser skal ikke overstige grensene gitt i Stegdannelser.
- For alle skjøter i ”ferdig” tilstand skal retthet på kjøreflate og kjørekant kontrolleres. De geometriske avvik fra rett skal ikke overstige grensene gitt i Retthet kjøreflate/kjørekant.
- For alle skjøter i "sveist" tilstand skal sveisevulstens tykkelse kontrolleres. Verdiene skal ikke overstige grensene i Sveisevulst. Det skal ikke forekomme rivninger i sveisevulsten.
4.4 Bøyeprøve
- 3-punkts bøyeprøve skal utføres for alle skjøter i "sveist" tilstand med prøveoppsett i henhold til Figur 3. Skjøtene skal bøyes til brudd.
- Alle skjøtene skal oppnå min. bruddlast og nedbøyning i henhold til 3 - punkts bøyeprøve.
- Bruddflatene skal eksamineres dersom brudd oppstår ved belastning mindre enn 100 kN over min. bruddlast. Samlet defektflate skal ikke overstige verdiene som er gitt i Defekter i bruddflate.
4.5 Visuell undersøkelse
- Alle skjøtene skal inspiseres for synlige sveisefeil og feil fra avskjæring, sliping og kontakt med bakker og elektroder.
- Det tillates ikke feil som overstiger grenseverdiene gitt i Overflatefeil.
4.6 Magnetpulver inspeksjon
- Alle skjøtene skal inspiseres med magnetpulver i henhold til BS 6072.
- Hele skinnehodeprofilet skal inspiseres over et område som dekker kontaktposisjonen til elektrodene.
- Hele sveisevulsten skal også inspiseres. Det tillates ikke feil som overstiger grenseverdiene gitt i Overflatefeil.
4.7 Makro-undersøkelser
- 2 skjøter i "ferdig" tilstand skal underlegges makro undersøkelser. Det skal prepareres 3 lengdesnitt fra hver av de to skjøtene som dekker et område på min. 100 mm til hver side fra sveisens midtlinje.
- Det ene lengdesnittet skal tas sentrisk langs skinnens vertikalakse gjennom hele skinnen, mens de to andre skal tas på begge sider av skinnefoten langs en linje 10 mm innenfor ytterkanten av skinnefoten.
- Lengdesnittene skal etses med FRY – metoden i minimum 30 min.
- Bredden av den varmepåvirkede sonen skal måles. Verdiene skal ligge innenfor grensene som er gitt i Defekter i bruddflate.
- Sveisen skal undersøkes for ”flekker” (”flat spots”). Mengden skal ikke overstige grensene som er gitt i ”Flat spot”
- Det skal ikke være tegn til bindefeil, inneslutninger, sprekker eller krympefeil. Feil som ikke positivt kan identifiseres ved makro undersøkelse, skal undersøkes ved mikro-undersøkelse
4.8 Mikro-undersøkelser
- Etter makro-undersøkelsene skal det utføres undersøkelser i mikroskop.
- For hver av de to skjøtene skal det tas ut 1 prøvestykke fra hode – 20x20 mm og 2 prøvestykker fra foten – 10x20 mm. Prøvene skal etses med 4% Nital.
- Det skal ikke forekomme martensitt eller bainitt i den varmepåvirkede sonen ved 100 ggr. forstørring.
4.9 Hardhetsmålinger
- Hardheten over den varmepåvirkede sonen skal måles for 2 av skjøtene i "ferdig" tilstand. Hardheten skal måles langs en linje 5 mm under kjøreflaten som strekker seg 100 mm til hver side fra sveisens midtlinje.
- Avstanden mellom målepunktene skal være 2 mm.
- Hardheten skal måles i Vickers i henhold til EN5 ISO 6507.
- Verdiene skal ligge innenfor grensene som er gitt i Hardhet.
- Målingene skal presenteres numerisk og grafisk ved å tegne opp hardhetsprofilet.
4.10 Dokumentasjon av prosedyretest
- Prosedyretesten skal dokumenteres med en rapport som skal inneholde testresultater og sveiseparametere.
- Alle bruddflater fra bøyeprøver, makro-undersøkelser og mikro-undersøkelser skal dokumenteres ved hjelp av fotografier.
5 Krav
5.1 Geometriske krav:
5.1.1 Stegdannelser
Stegdannelser mellom skinnene etter avskjæring, men før sliping skal ikke overstige verdiene i Tabell 1
| Vertikalt langs kjøreflatens senterlinje | 0,5 mm |
| Horisontalt langs kjørekanten 14 mm under skinnetopp | 0,5 mm |
| Horisontalt langs kanten av skinnefoten | 2,0 mm |
Stegdannelser skal kontrolleres med en 1 meter lang stållinjal og bladsøker 15 mm til hver side av sveisens senterlinje (Figur 1)
5.1.2 Retthet kjøreflate/kjørekant
Rettheten langs kjøreflaten og kjørekanten måles med målebasis 1000 mm. Avvik fra rett skal ikke overstige grenseverdiene i Tabell 2
| maks avvik kjøreflate | +0,3 mm / -0,0 mm |
| maks avvik kjørekant | +0,0 mm / -0,3 mm |
Avvik fra rett på kjøreflaten måles langs skinnens senterlinje. Avvik fra rett på kjørekanten måles lang en linje 14 mm under skinnetopp.
5.1.3 Sveisevulst
Etter avskjæring skal sveisevulstens tykkelse ikke overstige følgende verdier:
- Skinnehodets kanter og undersiden av foten:maks. 1,0 mm
- Steget, undersiden av skinnehodet og oversiden av foten:maks. 2,0 mm
5.2 Mekaniske krav:
5.2.1 3 - punkts bøyeprøve:
Verdier for min. bruddlast og nedbøyning er gitt i Tabell 3. Prøveoppstilling er vist i Figur 3
| Profil | Skinnekvalitet | Min. bruddlast | Min. nedbøyning |
|---|---|---|---|
| 49E1 | R260Mn | 1050 kN | 25 mm |
| R350HT | 22 mm | ||
| 54E3 | R260Mn | 1180 kN | 25 mm |
| R350HT | 22 mm | ||
| 60E1 | R260Mn | 1600kN | 25 mm |
| R350HT | 22 mm |
5.2.2 Hardhet
Hardhet skal ligge innenfor grenseverdiene gitt i Tabell 4. P er gjennomsnittet av hardheten til upåvirket grunnmateriale målt i område P.
| Måleområde | maks hardhet gjennomsnitt | min hardhet gjennomsnitt | maks hardhet enkeltverdi | min hardhet enkeltverdi |
|---|---|---|---|---|
| A | P+30 HV | P –5 HV | P+60 HV | P-40 HV |
| B | P+20 HV | P-20 HV | P+60 HV | P-40 HV |
5.2.3 Bredde av varmepåvirket sone
- Maks. bredde:45 mm
- Min. bredde:25 mm
- Maks variasjon i bredde:10 mm
5.3 Defekter
5.3.1 Overflatefeil
Størrelsen på overflatefeil i sveisen og området fra sveisemidt og 100 mm til hver side skal ikke overstige verdiene gitt i Tabell 5
| maks. dybde | maks bredde/diameter | |
|---|---|---|
| Sprekker/riss | 0,3 mm | 2 mm |
| porer / andre runde overflatefeil | 0,5 mm | 2 mm |
- Det tillates ikke rivninger eller ”underskjæring” i området hvor avskjæringsknivene har vært i kontakt med skinnen.
- I området hvor elektrodene har hatt kontakt med skinnen skal det ikke forekomme fargeendringer som tyder på overoppheting.
5.3.2 Defekter i bruddflate
Ved eksaminasjon av bruddflate fra bøyeprøve skal samlet defektflate ikke overstige 1 % av skinnens tverrsnittsareal.
5.3.3 ”Flat spot”
- Det tillates ikke mer en ”flat spot” på sveisens midtlinje.
- Dersom makro-undersøkelsen viser tegn til ”flat spot” på sveisens midtlinje aksepteres denne bare dersom den tilfredsstiller en av karakteristikkene under:
- Maks vertikal størrelse 10 mm og maks horisontal størrelse 0,5 mm. Den horisontale utbredelsen skal vises som en lokal fortykkelse av sveisens midtlinje, og ikke som en typisk linselignende utseende
- Maks vertikal størrelse 3 mm og maks horisontal størrelse 0,5 mm med typisk linselignende utseende.
6 PRODUKSJONSKONTROLL
6.1 Overvåking av sveiseparametere
Følgende sveiseparametere skal overvåkes og lagres på en slik måte at parametrene for hver enkelt sveis kan gjenfinnes og dokumenteres om nødvendig:
- Sveisestrøm
- Stukkraft eller stuktrykk
- Stukvei
- Sveisetid
Det skal kontrolleres at sveiseparameterene for hver sveis er de samme som sveiseprosedyren er godkjent med.
6.2 Visuell kontroll
Hver sveis skal kontrolleres visuelt for overflatefeil. Kontrollen skal foruten sveisesonen også omfatte områder hvor bakker og elektroder har hvert i kontakt med skinnene. Overflatefeil skal ikke overstige akseptansegrensene gitt i Overflatefeil.
6.3 Kontroll av geometri
Følgende parametere skal kontrolleres for hver sveis.
- Stegdannelser. Kontrollen utføres før finsliping
- Retthet kjøreflate/kjørekant. Kontrollen utføres etter finsliping ved kald sveis, dvs. skinnetemperatur < 500C.
6.3.1 Tiltak ved avvik
- Dersom det registreres verdier som ligger utenfor grensene som er gitt i Stegdannelser må sveisen kappes vekk og erstattes med ny sveis.
- Dersom det registreres verdier som ligger utenfor grensene som er gitt i Retthet kjøreflate/kjørekant må skjøten slipes på nytt. Dersom det ikke er mulig å utbedre avvik ved sliping må sveisen kappes vekk og erstattes med ny sveis.
6.3.2 Målemetode
Til kontroll av retthet skal det nyttes instrument som gir en automatisk registrering av avvik fra rett. Manuell kontroll ved hjelp av linjal og bladsøker tillates ikke. Måleinstrumentet skal kalibreres min. 2 ganger i året.
6.4 Bøyeprøve
Minimum èn testskjøt for hver uke sveisemaskinen er i drift skal tas ut for bøyeprøve. Prøven skal utføres i hht. prøveoppsett i Figur 3. Det skal i tillegg alltid utføres en bøyeprøve etter følgende hendelser:
- avbrudd som skyldes feil ved sveisemaskinen
- overhaling av sveisemaskinen eller annet arbeid på sveisemaskinen som ikke omfattes av normalt vedlikehold
- forandring av sveiseparametere, sveiseprogram eller bytte til annen godkjent sveiseprosedyre
Skjøtene skal være avkjølt til normal omgivelsestemperatur ved testing. Det skal ikke anvendes noen annen avkjølingsprosess enn det som evt. er en del av den godkjente prosedyren.
Skjøtene skal oppnå min. bruddlast og nedbøying i henhold til 3 - punkts bøyeprøve. Det er ikke nødvendig å bøye skjøten til brudd dersom min. bruddlast og nedbøyning er nådd.
6.4.1 Tiltak ved avvik
Dersom skjøten ikke oppnår min. bruddlast eller nedbøying skal det utføres ytterligere bøyeprøver i henhold til nedenstående:
- Dersom testskjøten er produsert før eller ved produksjonsstart / skift, skal det utføres ytterligere prøver inntil min. 2 påfølgende skjøter klarer kravene til bruddlast og nedbøying, før produksjonen kan fortsette.
- Dersom testskjøten er produsert inne i et skift skal de 3 siste skjøtene som er produsert før testskjøten prøves. Dersom 1 av disse skjøtene ikke klarer kravene til bruddlast eller nedbøying blir samtlige skjøter i skiftet ansett som ikke godkjent.
7 DOKUMENTASJON
7.1 Sveiseprosedyre
- Før sveising starter må leverandøren dokumentere godkjent skriftlig sveiseprosedyre for den aktuelle kombinasjon av skinneprofil og skinnekvalitet.
- Sveiseprosedyren skal være godkjent iht. Sveiseprosedyretest.
7.2 Produksjonslogg
Leverandøren skal dokumentere produksjonsdata og kontrollresultater i en produksjonslogg. Produksjonsloggen skal inneholde følgende data:
- Identifikasjon av skjøten
- Plassering av skjøten i sporet (banenr. / km)
- Sveiseparametere (iht. kap.3.8.)
- Kontrollresultat fra geometrikontroll og bøyeprøve
- Produksjonsdato
8 Referansedokumenter
| EN 13674-1 | Railway Applications – Track – Rail – Part 1: Flat bottom symmetrical railway rails 46 kg/m and above |
| EN5 ISO 6507-1 | Metallic materials. Vickers hardness test method |
| EN5 ISO 6507-2 | Metallic materials. Vickers hardness test method. Verification of testing machines |
| BS 6072 | Method for magnetic particle flaw detection |
| Bane NOR Teknisk spesifikasjon - Skinner |
9 Sjekkliste
| Krav beskrivelse | Oppfylt (ja/nei) | Leverandør referanser | Leverandør kommentarer |
| 3.1Temperaturgrenser
3.2Kontroll av skinneender 3.3Forberedelse av skinneender før sveising 3.4Holdekraft 3.5Planbrenning 3.6Forvarming 3.7Stuking 3.8Avskjæring av sveisevulst 3.9Sveiseparametere
4.1Godkjenning av sveiseprosedyre 4.2Testutvalg 4.3Kontroll av geometri 4.4Bøyeprøve 4.5Visuell undersøkelse 4.6Makro-undersøkelser 4.7Mikro-undersøkelser 4.8Hardhetsmålinger 4.9Dokumentasjon av prosedyretest 5.1Geometriske krav 5.2Mekaniske krav 5.3Defekter 6.1Overvåking av sveiseparametere 6.2Visuell kontroll
6.4Produksjonslogg |
