वेल्डिंग पद्धती
वेल्डिंग पद्धती – भारतीय रेल्वेचा दृष्टिकोन
१. रेल्वेवर वेल्डिंग का महत्त्वाचे आहे
- भारतीय रेल्वेच्या ६८,००० रूट-किमी पैकी ९४ % वेल्डेड ट्रॅक (LWR/CWR) आहे → फिश-प्लेटेड जोड नाहीसे होतात, देखभाल आणि प्रवासाचा आवाज कमी होतो.
- वेल्डेड टर्नआउट्स, पूल, वॅगन्स आणि कोच → रिवेटेड स्ट्रक्चर्सपेक्षा ३० % हलके, ४० % मजबूत.
- वेल्डिंग दोष → रेल फ्रॅक्चरच्या १७ % कारणीभूत (रेल्वे बोर्ड सेफ्टी रिपोर्ट २०२२) → म्हणून वेल्डिंग हे JE/ALP/तंत्रज्ञांसाठी श्रेणी-अ कौशल्य आहे.
२. रेल स्टील रसायनशास्त्र (वेल्डिंगसाठी)
| घटक | IS:90 (52 kg), IRS-T-12 (60 kg) |
|---|---|
| C | ०.६५–०.८० % |
| Mn | ०.९०–१.३० % |
| Si | ०.१५–०.३० % |
| P & S | ≤ ०.०३५ % |
| UTS | ८८०–९८० MPa |
| कठोरता | २६०–३०० BHN |
उच्च कार्बन आणि मिश्रधातू → हार्डनेबिलिटी आणि क्रॅक संवेदनशीलता → वेल्डिंग प्रक्रिया नियंत्रित करते.
३. IR वर वापरल्या जाणाऱ्या वेल्डिंग प्रक्रियांचे वर्गीकरण
अ. फ्यूजन वेल्डिंग (बेस मेटल वितळते)
१. गॅस प्रेशर वेल्डिंग (GPW) – थर्मिट® प्रक्रिया (अलुमिनो-थर्मिक) २. इलेक्ट्रिक आर्क वेल्डिंग
- SMAW (मॅन्युअल मेटल आर्क) – इलेक्ट्रोड: AWS E11018-M
- GMAW (MIG/MAG) – ER90S-G वायर, Ar+20 % CO₂
- FCAW – AWS E91T1-K2
- SAW – सबमर्ज्ड आर्क (टर्नआउट्स, पूल) ३. फ्लॅश-बट वेल्डिंग (FBW) – मोबाईल आणि फिक्स्ड प्लांट्स ४. इलेक्ट्रो-स्लॅग / इलेक्ट्रो-गॅस – जाड वेब क्रॉसिंग्ज ५. लेझर, प्लाझ्मा, EBW – मेट्रो आणि LHB कोच बॉडी (स्टेनलेस स्टील)
ब. सॉलिड-स्टेट वेल्डिंग (वितळत नाही)
१. फ्रिक्शन वेल्डिंग – अल्स्टॉम LHB चाक-एक्सल २. एक्सप्लोसिव्ह वेल्डिंग – अल्युमिनियम छत ते स्टील बॉडीसाठी संक्रमण जोड
४. थर्मिट (गॅस प्रेशर) वेल्डिंग – परीक्षांमध्ये सर्वाधिक विचारले जाते
- शोध १८९५ – हान्स गोल्डश्मिट – जर्मनीत १८९९ मध्ये पहिली रेल वेल्ड; भारत १९२८ मध्ये GIPR वर.
- अभिक्रिया:
३ Fe₃O₄ + ८ Al → ९ Fe + ४ Al₂O₃ + ३.२ MJ kg⁻¹ (तापमान ≈ २,४०० °C) - मानक भाग: ४५० g Fe₃O₄ + ९० g Al + १५ g Ni & Cr = एक क्रुसिबल ६० kg रेलसाठी.
- प्री-हीट तापमान: ९००–१,००० °C (चेरी रेड) – ऑप्टिकल पायरोमीटर किंवा टेम्पिलिस्टिक° ९८० द्वारे मोजले जाते.
- अंतर ठेवले: २५ mm ± १ mm (भारतीय रेल्वे परमनंट वे मॅन्युअल २०२१).
- संरेखन सहनशीलता: उभे ≤ ०.५ mm, बाजूकडील ≤ ०.३ mm.
- अपसेट मेटल (वेल्ड कॉलर) प्रोजेक्शन: प्रत्येक बाजूला ३–५ mm.
- थंड होणे: ६ मिनिटे नैसर्गिक + १० मिनिटे वाळू झाकण → त्यानंतरच १० km/h वेगाने वाहतूक; पूर्ण वेग १ तास/३० °C तापमान घट नंतर.
- स्वीकृती चाचणी:
- USFD १०० % (२ MHz प्रोब)
- ट्रान्सव्हर्स टेन्साइल ≥ ७२० MPa
- १.५ m मँड्रेलवर १२०° बेंड क्रॅकशिवाय
- HAZ मध्ये कठोरता सर्वे ≤ ३५० HV
- दोष दर लक्ष्य: ≤ २ % (RB चा “झिरो-वेल्ड-फेल्यर” मोहीम २०२३).
अलीकडील IR पुढाकार
- ऑटो-थर्मिट किट (RDSO २०१७) – क्रुसिबल प्री-लोडेड, रिमोटद्वारे एक्झोथर्मिक सुरुवात → वेल्डर्सचे धुराचे संपर्क कमी करते.
- ग्रीन-थर्मिट – ३० % कमी Al, Fe₃O₄ वापरलेल्या मिल-स्केलमधून मिळवले → प्रति १,००० वेल्ड १.२ t CO₂ वाचवते.
५. फ्लॅश-बट वेल्डिंग (FBW) – फॅक्टरी आणि SFW पॅड्स
- कैसरचे १९२४ पेटंट; भारतीय रेल्वेचे पहिले प्लांट १९६३ मध्ये भिलाई स्टील प्लांट येथे.
- तत्त्व: जूल हीटिंग I²Rt + फोर्जिंग अपसेट ६–८ mm.
- ६० kg रेल (UIC-60) साठी मापदंड:
- फ्लॅश व्होल्टेज: ३–६ V
- करंट: ५५–६५ kA
- अपसेट फोर्स: ४५० kN
- एकूण चक्र: १२०–१५० s
- हीट-अफेक्टेड झोन (HAZ) रुंदी: २५–३० mm (थर्मिटच्या अर्धी).
- मानके: IRS-T-18-2019 (तात्पुरते) & EN 14587-2.
- NRC (ग्रीनफील्ड) & RRTS “कवच” कॉरिडॉर: १०० % FBW रेल्स.
- मोबाईल फ्लॅश-बट वेल्डिंग प्लांट (RDSO २०२२) – २५ t स्व-चालित – धावत्या ट्रॅकवर दररोज ६० वेल्ड करू शकते → कब्जा वेळ ७० % ने कमी करते.
६. रोलिंग स्टॉकसाठी SMAW & GMAW
- फ्रेट वॅगन (IRSM-44 स्टील) साठी इलेक्ट्रोड: AWS E7018 (४ mm Ø) – १६० A DC+.
- LHB कोच शेल (स्टेनलेस स्टील 301LN): GMAW-शॉर्ट सर्किट, १.२ mm ER308LSi, २४ V, १८० A, ६० % Ar + ३० % He + १० % CO₂.
- WPS IS 7310 भाग १ & AWS D1.1/D1.6 नुसार पात्र.
- वेल्डर प्रमाणपत्र: BIS-5284 (पूर्वीचे CITI) – २ वर्षे वैध, ६-महिन्यांची नूतनीकरण चाचणी.
७. दोष, चिन्हे आणि NDT
| दोष | कारण | NDT | स्वीकार्य मर्यादा |
|---|---|---|---|
| पेनिट्रेशनचा अभाव | कमी प्री-हीट | USFD | शून्य |
| स्लॅग इन्क्लूजन | वेगवान प्रवास | रेडिओग्राफी | ≤ ३ mm कोणत्याही दिशेने |
| पोरोसिटी | ओलसर इलेक्ट्रोड | UT/X-ray | ≤ २ % क्षेत्र |
| अंडरकट | उच्च करंट | MPI | ≤ ०.५ mm खोल |
| कोल्ड शट (थर्मिट) | चुकीचे संरेखन | UT | परवानगी नाही |
८. सुरक्षा आणि पर्यावरणीय आकडेवारी
- IR सुमारे ~२२,००० प्रमाणित वेल्डर्स नियुक्त करते (२०२३).
- “वेल्ड-क्लाउड” अॅप (CRIS २०२१) – प्रत्येक थर्मिट वेल्डचे भू-टॅग केलेले, तापमान आणि USFD अहवाल अपलोड करते → अपयश-विश्लेषण डेटाबेस.
- हेक्स-क्रोम एक्सपोजर मर्यादा (SS वर GMAW): ०.०५ mg m⁻³ (फॅक्टरीज अॅक्ट २०२०).
- आगीचा धोका: थर्मिट क्रुसिबल तापमान > २,००० °C – अनिवार्यपणे “वेल्ड-झोन” मध्ये केले जाते लाकडी स्लीपर्सपासून ५ m मोकळे; पाण्याची बादी आणि २ DCP अग्निशामक ठेवलेले.
९. ऐतिहासिक वेळरेषा (स्मरण टिप)
- १८९५ – गोल्डश्मिटने थर्मिटचा शोध लावला
- १९२८ – पहिली भारतीय रेल वेल्ड (GIPR)
- १९६३ – भिलाई FBW प्लांट
- १९९८ – BG वर LWR अनिवार्य केले
- २०१० – RDSO ने SKV-E (सुधारित) मोल्ड मान्य केले
- २०१७ – ऑटो-थर्मिट किट
- २०२० – मोबाईल FBW प्लांट चाचण्या
- २०२२ – RDSO ने दुरुस्तीसाठी “वाइड-गॅप थर्मिट” (६० mm गॅप पर्यंत) परवानगी दिली
१०. भविष्य / अलीकडील अद्यतने (२०२३-२४)
- “फ्रिक्शन-स्टिर वेल्डिंग” ६०६१-T6 अल्युमिनियम छत पॅनेल्सचे – रेल कोच फॅक्टरी, कपूरथळा येथे यशस्वी चाचणी – ४० % जोड सामर्थ्य ↑, धूर नाही.
- “रेलबॉट-डब्ल्यू” – DMRL & IR द्वारे विकासाखाली – फील्ड वेल्ड्ससाठी AI-मार्गदर्शित “अरुंद-अंतर लेझर-MAG संकरित”; अपेक्षित २०२६.
- ग्रीन-हायड्रोजन गॅस प्री-हीटिंगसाठी अॅसिटिलीनऐवजी (IROAF पायलट) → प्रति वेल्ड २.५ kg CO₂ वाचले.
वेल्डिंग पद्धतींवर १५+ रेल्वे-परीक्षा MCQs
१. रेलच्या थर्मिट वेल्डिंगमध्ये कोणती अभिक्रिया मिश्रण वापरली जाते?
अ) Fe₂O₃ + Al
ब) Fe₃O₄ + Al
क) FeO + Al
ड) Fe + Al₂O₃Show Answer
योग्य उत्तर: ब
स्पष्टीकरण: रेलच्या थर्मिट वेल्डिंगमध्ये वापरलेले अभिक्रिया मिश्रण सामान्यतः आयर्न ऑक्साईड (Fe₃O₄) आणि अल्युमिनियम (Al) पावडरचे बनलेले असते.
२. थर्मिट मेटल ओतण्यापूर्वी आवश्यक प्री-हीटिंग तापमान अंदाजे किती असते?
अ) ६००–७०० °C
ब) ७००–८०० °C
क) ९००–१,००० °C
ड) १,१००–१,२०० °CShow Answer
योग्य उत्तर: क
स्पष्टीकरण: वितळलेल्या थर्मिट स्टीलसह योग्य संयोग सुनिश्चित करण्यासाठी रेल टोकांना अंदाजे ९००–१,००० °C पर्यंत प्री-हीट करणे आवश्यक आहे.
३. थर्मिट वेल्डिंग दरम्यान रेल टोकांमध्ये ठेवलेले मानक अंतर किती असते?
अ) २५ mm ± १ mm
ब) २० mm ± १ mm
क) ३० mm ± १ mm
ड) १५ mm ± १ mmShow Answer
योग्य उत्तर: अ
स्पष्टीकरण: वितळलेल्या धातूला वाहण्यासाठी आणि रेल टोकांना प्रभावीपणे जोडण्यासाठी २५ mm ± १ mm चे मानक अंतर राखले जाते.
४. रेलवर कोणत्या वेल्डिंग प्रक्रियेमुळे सर्वात लहान HAZ (हीट अफेक्टेड झोन) रुंदी मिळते?
अ) थर्मिट वेल्डिंग
ब) गॅस प्रेशर वेल्डिंग
क) आर्क वेल्डिंग
ड) फ्लॅश-बट वेल्डिंगShow Answer
योग्य उत्तर: ड
स्पष्टीकरण: फ्लॅश-बट वेल्डिंग तीव्र स्थानिक ताप आणि दाब वापरते, परिणामी इतर पद्धतींच्या तुलनेत सर्वात अरुंद हीट अफेक्टेड झोन मिळते.
५. भारतीय रेल्वेमध्ये पहिली रेल वेल्ड कोणत्या वर्षी केली गेली?
अ) १९१०
ब) १९२८
क) १९४७
ड) १९५२Show Answer
योग्य उत्तर: ब
स्पष्टीकरण: इतिहासात भारतीय रेल्वे प्रणालीवर रेल वेल्डिंगचा पहिला प्रसंग १९२८ मध्ये नोंदवला गेला आहे.
६. ६० kg UIC रेलच्या फ्लॅश-बट वेल्डिंगसाठी आवश्यक करंट अंदाजे किती असते?
अ) २५–३५ kA
ब) ४०–५० kA
क) ५५–६५ kA
ड) ७०–८० kAShow Answer
योग्य उत्तर: क
स्पष्टीकरण: ६० kg UIC रेल विभागासाठी आवश्यक उष्णता मिळविण्यासाठी, ५५–६५ kA च्या श्रेणीतील उच्च करंट आवश्यक असतो.
७. IRSM-44 फ्रेट वॅगन अंडरफ्रेम वेल्डिंगसाठी कोणता इलेक्ट्रोड शिफारस केला जातो?
अ) AWS E7018
ब) AWS E6013
क) AWS E6011
ड) AWS E8018Show Answer
योग्य उत्तर: अ
स्पष्टीकरण: AWS E7018 हा कमी-हायड्रोजन कार्बन स्टील इलेक्ट्रोड आहे जो रेल्वे वॅगनमधील उच्च-गुणवत्तेच्या स्ट्रक्चरल वेल्डिंगसाठी सामान्यतः वापरला जातो.
८. थर्मिट वेल्ड जोडीसाठी स्वीकारलेली किमान ट्रान्सव्हर्स टेन्साइल सामर्थ्य किती असते?
अ) ६०० MPa
ब) ७२० MPa
क) ८५० MPa
ड) ९०० MPaShow Answer
योग्य उत्तर: ब
स्पष्टीकरण: मानक वैशिष्ट्यांनुसार, थर्मिट वेल्डने किमान ७२० MPa चे ट्रान्सव्हर्स टेन्साइल सामर्थ्य प्रदर्शित केले पाहिजे.
९. फील्ड थर्मिट वेल्ड्सच्या १०० % तपासणीसाठी कोणती NDT तंत्र अनिवार्य आहे?
अ) मॅग्नेटिक पार्टिकल इन्स्पेक्शन
ब) रेडिओग्राफी
क) USFD (अल्ट्रासोनिक फ्लॉ डिटेक्शन)
ड) डाय पेनिट्रंट टेस्टShow Answer
योग्य उत्तर: क
स्पष्टीकरण: भारतीय रेल्वेवर थर्मिट वेल्डमधील अंतर्गत दोष शोधण्यासाठी वापरलेली अनिवार्य नॉन-डिस्ट्रक्टिव्ह टेस्टिंग पद्धत USFD आहे.
१०. ६० kg रेलच्या फ्लॅश-बट वेल्डिंग दरम्यान लागू केलेला अपसेट फोर्स अंदाजे किती असतो?
अ) २०० kN
ब) ३०० kN
क) ३५० kN
ड) ४५० kNShow Answer
योग्य उत्तर: ड
स्पष्टीकरण: फ्लॅश-बट वेल्डिंगच्या अंतिम टप्प्यात रेल टोकांना एकत्र फोर्ज करण्यासाठी अंदाजे ४५० kN चा अपसेट फोर्स लागू केला जातो.
११. स्टेनलेस-स्टील कोच बॉडीच्या GMAW मध्ये खालीलपैकी कोणता वायर वापरला जात नाही?
अ) १०० % CO₂
ब) आर्गॉन + २% O₂
क) आर्गॉन + CO₂ मिश्रण
ड) शुद्ध आर्गॉनShow Answer
योग्य उत्तर: अ
स्पष्टीकरण: १०० % CO₂ स्टेनलेस स्टीलसाठी वापरला जात नाही कारण त्यामुळे वेल्ड पूलमध्ये अत्यधिक स्पॅटर आणि अवांछित कार्बन पिक-अप होतो.
१२. RDSO द्वारे सादर केलेले ऑटो-थर्मिट किट काय कमी करते?
अ) रेल अंतर
ब) धुराचा संपर्क आणि सुरुवातीचा वेळ
क) वेल्डिंग तापमान
ड) Al पावडरची किंमतShow Answer
योग्य उत्तर: ब
स्पष्टीकरण: ऑटो-थर्मिट सिस्टीम कामगारांचा धुराच्या संपर्कात कमी करून आणि एकूण प्रक्रिया सुरुवातीचा वेळ कमी करून सुरक्षा सुधारण्यासाठी डिझाइन केलेली आहे.
१३. IR अंतर्गत “रेलबॉट-डब्ल्यू” प्रकल्प कोणती प्रगत वेल्डिंग तंत्रज्ञान वापरण्याचे उद्दिष्ट ठेवते?
अ) प्लाझ्मा आर्क वेल्डिंग
ब) फ्रिक्शन स्टिर वेल्डिंग
क) लेझर-MAG संकरित वेल्डिंग
ड) इलेक्ट्रॉन बीम वेल्डिंगShow Answer
योग्य उत्तर: क
स्पष्टीकरण: रेलबॉट-डब्ल्यू हा एक संशोधन पुढाकार आहे जो लेझर-मेटल अॅक्टिव्ह गॅस (MAG) संकरित तंत्रज्ञान वापरून रेल वेल्डिंगच्या स्वयंचलितीकरणावर लक्ष केंद्रित करतो.
१४. थर्मिट वेल्डिंगमध्ये अपुर्या प्री-हीटिंगमुळे कोणता दोष सर्वात जास्त शक्यता असते?
अ) पेनिट्रेशनचा अभाव
ब) स्लॅग इन्क्लूजन
क) पोरोसिटी
ड) आकुंचन पोकळीShow Answer
योग्य उत्तर: अ
स्पष्टीकरण: अपुरे प्री-हीटिंगमुळे रेल टोकांना संयोग तापमानापर्यंत पोहोचू देत नाही, परिणामी “पेनिट्रेशनचा अभाव” किंवा “कोल्ड लॅप” दोष निर्माण होतो.
१५. रेल थर्मिट वेल्डच्या हीट-अफेक्टेड झोन (HAZ) मध्ये परवानगी असलेली कठोरता किती असते?
अ) ≤ २५० HV
ब) ≤ ३५० HV
क) ≤ ४५० HV
ड) ≤ ५०० HVShow Answer
योग्य उत्तर: ब
स्पष्टीकरण: भंगुरता टाळण्यासाठी, थर्मिट वेल्डच्या हीट-अफेक्टेड झोनमधील कठोरता सामान्यतः ३५० HV किंवा त्यापेक्षा कमी प्रतिबंधित केली जाते.
१६. मोबाईल फ्लॅश-बट वेल्डिंग प्लांट धावत्या ट्रॅकवर दररोज किती वेल्ड पूर्ण करू शकते?
अ) ~२० वेल्ड्स
ब) ~४० वेल्ड्स
क) ~६० वेल्ड्स
ड) ~१०० वेल्ड्सShow Answer
योग्य उत्तर: क
स्पष्टीकरण: उच्च-कार्यक्षमता मोबाईल प्लांट्स वाहतूक ब्लॉक्सवर अवलंबून दररोज अंदाजे ६० वेल्ड करण्यास सक्षम आहेत.
१७. भारतीय रेल्वेसाठी “वेल्ड-क्लाउड” अॅप कोणत्या संस्थेने विकसित केले?
अ) RDSO
ब) RITES
क) RVNL
ड) CRISShow Answer
योग्य उत्तर: ड
स्पष्टीकरण: सेंटर फॉर रेल्वे इन्फॉर्मेशन सिस्टीम्स (CRIS) ने वेल्ड्सच्या डिजिटल मॉनिटरिंग आणि डेटा लॉगिंगसाठी वेल्ड-क्लाउड अॅप्लिकेशन विकसित केले.
BETA
