INVESTIGATION OF THE PROBLEMS OF EXISTING METHODS OF ELECTRIC CONTACT WELDING OF RAILS AND LOCAL HEAT TREATMENT OF WELDED JOINTS

Authors

  • A. V. LESIN OOO “RSP-M”, Russia, Moscow Author
  • A. I. KARLINA Moscow State University of Civil Engineering, Russia, Moscow Author
  • R. V. KONONENKO Irkutsk National Research Technical University, Russia, Irkutsk Author
  • M. A. POPOV Irkutsk National Research Technical University, Russia, Irkutsk Author
  • A. A. GORSHKOV Иркутский национальный исследовательский технический университет, Россия, г. Иркутск Author

DOI:

https://doi.org/10.32339/0135-5910-2024-11-45-52

Keywords:

rails, welded joints, thermal impact zone, contact welding

Abstract

The article presents a statistical analysis of the operational cycle of welded joints of domestic and imported rails on all Russian Railways (JSC Russian Railways), which indicate insufficient reliability of welded joints. Statistical data on defective rails en route of JSC Russian Railways are presented as of 01.01.2022, 01.01.2023 and 01.01.2024. During contact welding of rails, parts of the welded rails are in two states: at the weld site, the metal is heated to a temperature exceeding the melting point of 1520 °C, where the metal melts and the metal is ejected from the weld, and in a plastic state in the HAZ. The ends of the rails are heated to temperatures below the solidus (for steel up to 1100–1200 °C), and under the action of a compressive force, they are plastically deformed by a certain amount (subsidence) and welded. The amount of upsetting, the compressive force, and the heating temperature of the rails have a decisive effect on the formation of the welded joint and are the main factors in the process of contact welding. Insufficient fatigue strength of welded joints has become increasingly evident when welding rails using the pulsed flashing method in steels alloyed with chromium and silicon. The high cooling rate of the HAZ leads to the formation of martensite areas that act as stress concentrators and subsequently to the possible formation of defects in welded joints, i.e. to the development of fatigue cracks in the foot, neck and head of the rail with subsequent brittle fracture. If the hardening technology is violated, the metal of the head of the welded joint spalls, and the softening of the metal during welding leads to the crushing of the metal of the head of the welded joint. Welded joints in rail strings must not have internal and external defects of a certain type that exceed the standard dimensions. As the speed of movement increases, the requirements for the straightness of the rails and welded joints increase.

Author Biographies

  • A. V. LESIN, OOO “RSP-M”, Russia, Moscow

    Chief Engineer

  • A. I. KARLINA , Moscow State University of Civil Engineering, Russia, Moscow

    PhD (Tech.), Researcher

  • R. V. KONONENKO, Irkutsk National Research Technical University, Russia, Irkutsk

    PhD (Tech.), Associate Professor at the School of Information Technology and Data Science

  • M. A. POPOV, Irkutsk National Research Technical University, Russia, Irkutsk

    Postgraduate Student, Assistant at the School of Information Technology and Data Science

  • A. A. GORSHKOV, Иркутский национальный исследовательский технический университет, Россия, г. Иркутск

    Student

References

Раенок Д. Л. Организация и модернизация работ в рельсосварочном производстве ОАО «РЖД» // Про-мышленный транспорт XXI век. 2011. № 5. С. 52–56.

Золотарский А. Ф., Раузин Я. Р., Шур Е. А. и др. Термически упрочненные рельсы. — М: Транспорт, 1976. — 263 с.

Аксёнов В. А., Бугров А. В., Резанов В. А. Повышение конструкционной прочности сварных швов рель-сов // Наука, инновации и образование: актуальные проблемы развития транспортного комплекса Рос-сии: материалы международной научно-технической конференции. — Екатеринбург: УрГУПС. 2006. С. 77, 78.

Генкин И. З. Сварные рельсы и стрелочные переводы. — М.: Интекст, 2003. — 93 с.

Николин А. И. Совершенствование процессов сварки и термической обработки рельсов магистральных железных дорог: дис. … канд. техн. наук. — М., 2004. — 200 с.

Комплекс высокочастотный индукционный нагревательный. УИН 001-100/РТ-С. Паспорт ГБНК.682322.001. 2006 г.

Резанов В. А. Методика исследования изменения температуры на различном расстоянии от стыков при сварке рельсов // Вестник ВНИИЖТ. 2011. № 4. С. 40–43.

Лозинский В. Н. Исследование влияния технологических факторов на качество соединения при газо-прессовой сварке углеродистых сталей: дис. … канд. техн. наук. — М.: ВНИИЖТ, 1965. — 240 с.

Генкин И. З. Исследования, опыт сварки и эксплуатации объемно и поверхностно закаленных рельсов // Технология производства железнодорожных рельсов. — Харьков: Тип. УкрНИИМета МЧМ, 1973. С. 132–136.

Генкин И. З. Первый опыт сварки закаленных рельсов // Путь и путевое хозяйство. 1963. № 6. С. 11, 12.

Генкин И. З. Сварка термически обработанных рельсов из углеродистой стали // Труды ВНИИЖТ. 1966. № 314. С. 229–239.

Кучук-Яценко С. И. Контактная стыковая сварка оплавлением. — Киев: Наукова Дума, 1992. — 235 с.

Гудков А. В., Турбина Л. А., Генкин И. З. Контактная сварка крестовин и рельсовых окончаний из высо-комарганцовистой и углеродистой сталей // Ресурсосберегающие технологии восстановления железно-дорожной техники. — М.: Интекст, 1998. — 218 с.

Резанов В. А. Разработка метода оплавления контактной сварки легированных рельсовых сталей: дис. … канд. техн. наук. — М., 2013. — 140 с.

Balanovskiy A. E., Shtaiger M. G., Kondratyev V. V. etc. Determination of rail steel structural elements via the method of atomic force microscopy // CIS Iron and Steel Review. 2022. V. 23. P. 86–91. DOI: 10.17580/cisisr.2022.01.16.

Balanovsky A. E., Shtayger M. G., Kondrat'ev V. V. etc. Comparative analysis of structural state of welded joints rails using method of Barkhausen effect and ultrasound // Journal of Physics: Conference Series. 2018. V. 1118. № 1. 012006. DOI: 10.1088/1742-6596/1118/1/012006.

Konstantinova M. V., Balanovskiy A. E., Gozbenko V. E. etc. Application of plasma surface quenching to re-duce rail side wear // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. V. 560. № 1. 012146. DOI: 10.1088/1757-899X/560/1/012146.

Штайгер М. Г. Особенности структурообразования металла рельсового стыка в условиях термомеха-нического воздействия в процессе сварки: дис. … канд. техн. наук. — Екатеринбург, 2021. — 248 с.

Published

2026-06-11

Issue

Section

Металловедение и термическая обработка

How to Cite

INVESTIGATION OF THE PROBLEMS OF EXISTING METHODS OF ELECTRIC CONTACT WELDING OF RAILS AND LOCAL HEAT TREATMENT OF WELDED JOINTS. (2026). Ferrous Metallurgy. Bulletin of Scientific , Technical and Economic Information, 80(11), 45-52. https://doi.org/10.32339/0135-5910-2024-11-45-52