Quatre procédés sont couramment employés pour souder les rails ferroviaires : le soudage bout à bout par étincelage, le soudage sous pression au gaz, le soudage à l’arc sous confinement et le soudage aluminothermique. Le choix dépend du chantier, de la nuance du rail, des équipements disponibles et de la procédure homologuée.
| Conditions d’intervention | Soudage aluminothermique | Soudage à l’arc sous confinement | Soudage par étincelage | Soudage sous pression au gaz |
|---|---|---|---|---|
| Installation fixe | Oui | Non | Applicable | Applicable |
| Fixed venue | Peu adapté aux grandes séries | Adapté aux grandes séries | For massive use | |
| Sur la voie | Applicable | No | No | No |
| Extrémité de forme particulière | Applicable | No | No | No |
| Pendant une courte interruption du trafic | Applicable | No | No | No |
| Intervention avec contraintes d’exploitation (tramway) | Applicable | No | No | No |
Le soudage aluminothermique est largement utilisé pour les interventions en voie, car il ne nécessite pas de source électrique de forte puissance et son matériel est transportable. Il exige néanmoins des consommables compatibles, une procédure qualifiée et des opérateurs formés.
Principe du soudage aluminothermique des rails
Le soudage aluminothermique utilise la chaleur d’une réaction exothermique entre de l’aluminium et un oxyde de fer. Les extrémités des rails, alignées et enfermées dans un moule, sont préchauffées. La réaction produit un métal liquide et un laitier ; le métal remplit le joint et forme la soudure, tandis que le laitier se sépare. La portion aluminothermique contient des éléments d’alliage adaptés à la nuance et au profil du rail.
Processus de soudage aluminothermique d’un rail
- Préparation
Préparation du matériel et des consommables
Consommables : portion aluminothermique, moules, creuset, pâte d’étanchéité, dispositif d’allumage homologué, abrasifs, gaz et flexibles prévus par le procédé.
Équipements auxiliaires : supports de moule et de creuset, bac à laitier, règle de contrôle, thermomètre de rail, dispositifs d’alignement, cadre de préchauffage et cales.
Machines auxiliaires : scie à rail, ébavureuse et meuleuse de finition.
Préparation de la voie
Libérer la zone de travail et déposer, selon la procédure approuvée, les fixations de rail nécessaires de part et d’autre du joint.
- Nettoyage et séchage des extrémités
Utiliser une meuleuse portative et les moyens prescrits pour éliminer rouille et contamination. Les faces à souder doivent être propres et sèches. - Alignement des extrémités
Régler l’ouverture du joint à la valeur prescrite par le fournisseur de la portion — souvent de l’ordre de 27 à 30 mm pour certains systèmes, et non 30 m — puis aligner avec précision le champignon, l’âme et le patin. - Installation des dispositifs de maintien
Installer les dispositifs de maintien et organiser le poste en tenant compte du vent, des projections, de la ventilation et du périmètre de sécurité. - Installation des moules
Préparer les surfaces du moule sans les détériorer ni laisser tomber de sable dans la cavité. Poser les différentes parties dans l’ordre indiqué par le fabricant et les immobiliser avec les brides prévues. - Étanchéité
Appliquer la pâte d’étanchéité aux emplacements prescrits afin d’éviter toute fuite de métal liquide entre le moule et le rail. - Préchauffage
Régler les gaz, positionner et allumer le brûleur selon la procédure, puis contrôler la flamme et la durée de préchauffage. La pression, le mélange et le temps — parfois proche de cinq minutes selon le système — doivent impérativement suivre la fiche du fabricant, la section et la température du rail. - Préparation du creuset
Pendant le préchauffage, préparer le creuset et la portion exactement selon les instructions du fabricant. Ne pas modifier ni mélanger arbitrairement un consommable préconditionné. Mettre en place le dispositif d’allumage et le couvercle prévus. - Allumage
À la fin du préchauffage, positionner le creuset, vérifier l’alignement et procéder à l’allumage à distance conformément aux règles de sécurité. - Réaction aluminothermique
Surveiller la réaction depuis la zone autorisée sans s’approcher du creuset. La durée de réaction et le délai avant coulée sont propres au système utilisé ; ils doivent être chronométrés selon la procédure du fabricant, et non déduits uniquement de l’aspect de la flamme. - Démoulage
Respecter le délai de solidification prescrit avant de retirer le creuset, le bac à laitier et les moules. Ce délai dépend du procédé et ne doit pas être généralisé à cinq minutes. - Ébarbage de la soudure
Ébarber le métal excédentaire avec l’équipement prévu, en respectant le délai, le sens d’intervention et les limites de matière indiqués par la procédure. - Meulage de finition
Rectifier la soudure pour rétablir le profil du champignon et obtenir une surface continue dans les tolérances géométriques prescrites.
Après les opérations, contrôler visuellement et géométriquement la soudure et réaliser les essais non destructifs requis avant remise en service. Rétablir les fixations et la géométrie de la voie, puis évacuer en sécurité poussières, laitier, chutes, moules et creuset. L’ensemble des travaux doit être effectué par des soudeurs ferroviaires qualifiés selon une procédure homologuée et les règles du gestionnaire d’infrastructure.
