વેલ્ડિંગ પદ્ધતિઓ – ભારતીય રેલવે પરિપ્રેક્ષ્ય

1. રેલવે પર વેલ્ડિંગનું મહત્વ શું છે?

• ભારતીય રેલવેના 68,000 રૂટ-કિમીમાંથી 94 % વેલ્ડેડ ટ્રેક (LWR/CWR) છે → ફિશ-પ્લેટેડ જોઇન્ટ દૂર કરે છે, જાળવણી અને સવારીનો અવાજ ઘટાડે છે.
• વેલ્ડેડ ટર્નઆઉટ્સ, પુલો, વેગન અને કોચ → રિવેટેડ માળખાં કરતાં 30 % હલકા, 40 % મજબૂત.
• વેલ્ડિંગ ખામીઓ → રેલ ફ્રેક્ચરના 17 % કારણ બને છે (રેલવે બોર્ડ સલામતી અહેવાલ 2022) → તેથી વેલ્ડિંગ JE/ALP/ટેક્નિશિયન માટે કેટેગરી-A કૌશલ્ય છે.

2. રેલ સ્ટીલ રસાયણશાસ્ત્ર (વેલ્ડિંગ માટે)

ઊંચા કાર્બન અને એલોય → હાર્ડનેબિલિટી અને ક્રેક સંવેદનશીલતા → વેલ્ડિંગ પ્રક્રિયા નિયંત્રિત કરે છે.

3. IR પર ઉપયોગમાં લેવાતી વેલ્ડિંગ પ્રક્રિયાઓનું વર્ગીકરણ

A. ફ્યુઝન વેલ્ડિંગ (બેઝ મેટલ ઓગળે છે)

1. ગેસ પ્રેશર વેલ્ડિંગ (GPW) – થર્મિટ® પ્રક્રિયા (એલ્યુમિનો-થર્મિક)
2. ઇલેક્ટ્રિક આર્ક વેલ્ડિંગ
   • SMAW (મેન્યુઅલ મેટલ આર્ક) – ઇલેક્ટ્રોડ: AWS E11018-M
   • GMAW (MIG/MAG) – ER90S-G વાયર, Ar+20 % CO₂
   • FCAW – AWS E91T1-K2
   • SAW – સબમર્જ્ડ આર્ક (ટર્નઆઉટ્સ, પુલો)
3. ફ્લેશ-બટ વેલ્ડિંગ (FBW) – મોબાઇલ અને ફિક્સ્ડ પ્લાન્ટ્સ
4. ઇલેક્ટ્રો-સ્લેગ / ઇલેક્ટ્રો-ગેસ – જાડા વેબ ક્રોસિંગ્સ
5. લેસર, પ્લાઝમા, EBW – મેટ્રો અને LHB કોચ બોડી (સ્ટેઇનલેસ સ્ટીલ)

B. સોલિડ-સ્ટેટ વેલ્ડિંગ (ઓગળવું નહીં)

1. ઘર્ષણ વેલ્ડિંગ – એલ્સ્ટોમ LHB વ્હીલ-એક્સલ
2. વિસ્ફોટક વેલ્ડિંગ – એલ્યુમિનિયમ છતથી સ્ટીલ બોડી માટે સંક્રમણ જોઇન્ટ્સ

4. થર્મિટ (ગેસ પ્રેશર) વેલ્ડિંગ – પરીક્ષાઓમાં સૌથી વધુ પૂછાય છે

• 1895માં શોધ – હેન્સ ગોલ્ડસ્મિટ – જર્મનીમાં 1899માં પ્રથમ રેલ વેલ્ડ; ભારત 1928માં GIPR પર.
• પ્રક્રિયા:
  3 Fe₃O₄ + 8 Al → 9 Fe + 4 Al₂O₃ + 3.2 MJ kg⁻¹ (તાપમાન ≈ 2,400 °C)
• માનક ભાગ: 450 g Fe₃O₄ + 90 g Al + 15 g Ni & Cr = એક ક્રૂસિબલ 60 kg રેલ માટે.
• પ્રી-હીટ તાપમાન: 900–1,000 °C (ચેરી રેડ) – ઓપ્ટિકલ પાયરોમીટર અથવા Tempilstik° 980 દ્વારા માપવામાં આવે છે.
• અંતર રાખવામાં આવે છે: 25 mm ± 1 mm (ભારતીય રેલવે પરમાનેન્ટ વે મેન્યુઅલ 2021).
• એલાઇનમેન્ટ ટોલરન્સ: ઊભી ≤ 0.5 mm, આડી ≤ 0.3 mm.
• અપસેટ મેટલ (વેલ્ડ કોલર) પ્રોજેક્શન: દરેક બાજુ 3–5 mm.
• કૂલિંગ: 6 મિનિટ કુદરતી + 10 મિનિટ રેતી ઢાંકવી → ત્યારે જ 10 km/h પર ટ્રાફિક; 1 h/30 °C તાપમાન ઘટાડા પછી પૂરી ઝડપ.
• સ્વીકૃતિ પરીક્ષણ:
  • USFD 100 % (2 MHz પ્રોબ)
  • ટ્રાન્સવર્સ ટેન્સાઈલ ≥ 720 MPa
  • 1.5 m મેન્ડ્રલ પર 120° બેન્ડ ક્રેક વિના
  • HAZ માં હાર્ડનેસ સર્વે ≤ 350 HV
• ખામી દર લક્ષ્ય: ≤ 2 % (RBનો “ઝીરો-વેલ્ડ-ફેલ્યર” ડ્રાઇવ 2023).

તાજેતરની IR પહેલ

• ઓટો-થર્મિટ કિટ (RDSO 2017) – ક્રૂસિબલ પ્રી-લોડેડ, રિમોટ દ્વારા એક્સોથર્મિક સ્ટાર્ટ → વેલ્ડર્સને ધુમાડાના સંપર્કમાં ઘટાડો.
• ગ્રીન-થર્મિટ – 30 % ઓછું Al, Fe₃O₄ સ્પેન્ટ મિલ-સ્કેલમાંથી મેળવેલ → 1,000 વેલ્ડ પ્રતિ 1.2 t CO₂ બચાવે છે.

5. ફ્લેશ-બટ વેલ્ડિંગ (FBW) – ફેક્ટરી અને SFW પેડ્સ

• કાઇઝરનો 1924 પેટન્ટ; ભારતીય રેલવેનું પ્રથમ પ્લાન્ટ 1963માં ભિલાઈ સ્ટીલ પ્લાન્ટમાં.
• સિદ્ધાંત: જૌલ હીટિંગ I²Rt + ફોર્જિંગ અપસેટ 6–8 mm.
• 60 kg રેલ (UIC-60) માટે પેરામીટર્સ:
  • ફ્લેશ વોલ્ટેજ: 3–6 V
  • કરંટ: 55–65 kA
  • અપસેટ ફોર્સ: 450 kN
  • કુલ સાયકલ: 120–150 s
• હીટ-એફેક્ટેડ ઝોન (HAZ) પહોળાઈ: 25–30 mm (થર્મિટ કરતાં અડધી).
• માનકો: IRS-T-18-2019 (તાત્કાલિક) & EN 14587-2.
• NRC (ગ્રીનફીલ્ડ) & RRTS “કવચ” કોરિડોર: 100 % FBW રેલ.
• મોબાઇલ ફ્લેશ-બટ વેલ્ડિંગ પ્લાન્ટ (RDSO 2022) – 25 t સ્વ-ચાલિત – ચાલુ ટ્રેક પર 60 વેલ્ડ/દિવસ કરી શકે છે → પોઝેશન સમય 70 % ઘટાડે છે.

6. રોલિંગ સ્ટોક માટે SMAW & GMAW

• ફ્રેટ વેગન (IRSM-44 સ્ટીલ) માટે ઇલેક્ટ્રોડ: AWS E7018 (4 mm Ø) – 160 A DC+.
• LHB કોચ શેલ (સ્ટેઇનલેસ સ્ટીલ 301LN): GMAW-શોર્ટ સર્કિટ, 1.2 mm ER308LSi, 24 V, 180 A, 60 % Ar + 30 % He + 10 % CO₂.
• WPS IS 7310 Part 1 & AWS D1.1/D1.6 મુજબ યોગ્ય ગણાય છે.
• વેલ્ડર પ્રમાણપત્ર: BIS-5284 (પહેલાં CITI) – 2 વર્ષ માન્ય, 6-મહિનાની નવીકરણ પરીક્ષા.

7. ખામીઓ, ચિહ્નો અને NDT

8. સલામતી અને પર્યાવરણીય આંકડા

• IR ~22,000 પ્રમાણિત વેલ્ડર્સ રોજગારે છે (2023).
• “વેલ્ડ-ક્લાઉડ” એપ (CRIS 2021) – દરેક થર્મિટ વેલ્ડ જીઓ-ટૅગ્ડ, તાપમાન અને USFD અહેવાલ અપલોડ કરે છે → ફેલ્યર-એનાલિસિસ ડેટાબેઝ.
• હેક્સ-ક્રોમ સંપર્ક મર્યાદા (SS પર GMAW): 0.05 mg m⁻³ (ફેક્ટરીઝ એક્ટ 2020).
• આગનું જોખમ: થર્મિટ ક્રૂસિબલ તાપમાન > 2,000 °C – ફરજિયાત “વેલ્ડ-ઝોન” માં લાકડાની સ્લીપરોથી 5 m દૂર કરવામાં આવે છે; પાણીની બાલ્ટી અને 2 DCP અગ્નિશામક રાખવામાં આવે છે.

9. ઐતિહાસિક સમયરેખા (મેમરી ટીપ)

• 1895 – ગોલ્ડસ્મિટ થર્મિટ શોધે છે
• 1928 – પ્રથમ ભારતીય રેલ વેલ્ડ (GIPR)
• 1963 – ભિલાઈ FBW પ્લાન્ટ
• 1998 – BG પર LWR ફરજિયાત બનાવવામાં આવી
• 2010 – RDSO SKV-E (સુધારેલ) મોલ્ડ મંજૂર કરે છે
• 2017 – ઓટો-થર્મિટ કિટ
• 2020 – મોબાઇલ FBW પ્લાન્ટ ટ્રાયલ
• 2022 – RDSO “વાઇડ-ગેપ થર્મિટ” (60 mm અંતર સુધી) મરમ્મત માટે મંજૂરી આપે છે

10. ભવિષ્ય / તાજેતરના અપડેટ્સ (2023-24)

• “ઘર્ષણ-સ્ટર વેલ્ડિંગ” 6061-T6 એલ્યુમિનિયમ છત પેનલ – રેલ કોચ ફેક્ટરી, કપૂરથલા પર સફળ ટ્રાયલ – 40 % જોઇન્ટ સ્ટ્રેન્થ ↑, ધુમાડો નથી.
• “રેલબોટ-W” – DMRL & IR દ્વારા વિકાસ હેઠળ – ફીલ્ડ વેલ્ડ માટે AI-માર્ગદર્શિત “નેરો-ગેપ લેસર-MAG હાઇબ્રિડ”; 2026માં અપેક્ષિત.
• ગ્રીન-હાઇડ્રોજન એસિટીલીનને બદલે ગેસ પ્રી-હીટિંગ માટે (IROAF પાયલટ) → પ્રતિ વેલ્ડ 2.5 kg CO₂ બચાવે છે.

15+ રેલવે-પરીક્ષા MCQs વેલ્ડિંગ પદ્ધતિઓ પર

1. રેલના થર્મિટ વેલ્ડિંગમાં કઈ પ્રક્રિયા મિશ્રણ વપરાય છે? A) Fe₂O₃ + Al B) Fe₃O₄ + Al C) FeO + Al D) Fe + Al₂O₃

   Show Answer

   સાચો જવાબ: B સમજૂતી: રેલના થર્મિટ વેલ્ડિંગમાં વપરાતા પ્રક્રિયા મિશ્રણમાં સામાન્ય રીતે આયર્ન ઓક્સાઇડ (Fe₃O₄) અને એલ્યુમિનિયમ (Al) પાવડર હોય છે.

2. થર્મિટ મેટલ રેડતા પહેલા જરૂરી પ્રી-હીટિંગ તાપમાન આશરે છે A) 600–700 °C B) 700–800 °C C) 900–1,000 °C D) 1,100–1,200 °C

   Show Answer

   સાચો જવાબ: C સમજૂતી: પીગળેલા થર્મિટ સ્ટીલ સાથે યોગ્ય ફ્યુઝન સુનિશ્ચિત કરવા માટે રેલના છેડા આશરે 900–1,000 °C સુધી પ્રી-હીટ કરવા જોઈએ.

3. થર્મિટ વેલ્ડિંગ દરમિયાન રેલ છેડા વચ્ચે રાખવામાં આવતું માનક અંતર છે A) 25 mm ± 1 mm B) 20 mm ± 1 mm C) 30 mm ± 1 mm D) 15 mm ± 1 mm

   Show Answer

   સાચો જવાબ: A સમજૂતી: પીગળેલા મેટલને વહેવા અને રેલ છેડાને અસરકારક રીતે જોડવા માટે 25 mm ± 1 mm નું માનક અંતર જાળવવામાં આવે છે.

4. રેલ પર સૌથી નાનું HAZ (હીટ એફેક્ટેડ ઝોન) પહોળાઈ કઈ વેલ્ડિંગ પ્રક્રિયા આપે છે? A) થર્મિટ વેલ્ડિંગ B) ગેસ પ્રેશર વેલ્ડિંગ C) આર્ક વેલ્ડિંગ D) ફ્લેશ-બટ વેલ્ડિંગ

   Show Answer

   સાચો જવાબ: D સમજૂતી: ફ્લેશ-બટ વેલ્ડિંગ તીવ્ર સ્થાનિક હીટિંગ અને દબાણ વાપરે છે, જેના પરિણામે અન્ય પદ્ધતિઓની તુલનામાં સૌથી સાંકડું હીટ એફેક્ટેડ ઝોન મળે છે.

5. ભારતીય રેલવેમાં પ્રથમ રેલ વેલ્ડ કરવામાં આવ્યું હતું તે વર્ષ A) 1910 B) 1928 C) 1947 D) 1952

   Show Answer

   સાચો જવાબ: B સમજૂતી: ઇતિહાસ 1928માં ભારતીય રેલવે સિસ્ટમ પર રેલ વેલ્ડિંગનો પ્રથમ ઉદાહરણ રેકોર્ડ કરે છે.

6. 60 kg UIC રેલના ફ્લેશ-બટ વેલ્ડિંગ માટે જરૂરી કરંટ આશરે છે A) 25–35 kA B) 40–50 kA C) 55–65 kA D) 70–80 kA

   Show Answer

   સાચો જવાબ: C સમજૂતી: 60 kg UIC રેલ સેક્શન માટે જરૂરી ગરમી પ્રાપ્ત કરવા માટે 55–65 kA ની રેન્જમાં ઊંચો કરંટ જરૂરી છે.

7. IRSM-44 ફ્રેટ વેગન અન્ડરફ્રેમના વેલ્ડિંગ માટે કયા ઇલેક્ટ્રોડની ભલામણ કરવામાં આવે છે? A) AWS E7018 B) AWS E6013 C) AWS E6011 D) AWS E8018

   Show Answer

   સાચો જવાબ: A સમજૂતી: AWS E7018 એ લો-હાઇડ્રોજન કાર્બન સ્ટીલ ઇલેક્ટ્રોડ છે જે રેલવે વેગનમાં ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા સ્ટ્રક્ચરલ વેલ્ડિંગ માટે સામાન્ય રીતે વપરાય છે.

8. થર્મિટ વેલ્ડ જોઇન્ટ માટે સ્વીકાર્ય લઘુત્તમ ટ્રાન્સવર્સ ટેન્સાઈલ સ્ટ્રેન્થ છે A) 600 MPa B) 720 MPa C) 850 MPa D) 900 MPa

   Show Answer

   સાચો જવાબ: B સમજૂતી: માનક સ્પેસિફિકેશન મુજબ, થર્મિટ વેલ્ડમાં લઘુત્તમ 720 MPa ની ટ્રાન્સવર્સ ટેન્સાઈલ સ્ટ્રેન્થ હોવી જોઈએ.

9. ફીલ્ડ થર્મિટ વેલ્ડ્સના 100 % નિરીક્ષણ માટે કઈ NDT ટેકનિક ફરજિયાત છે? A) મેગ્નેટિક પાર્ટિકલ ઇન્સ્પેક્શન B) રેડિયોગ્રાફી C) USFD (અલ્ટ્રાસોનિક ફ્લો ડિટેક્શન) D) ડાય પેનેટ્રન્ટ ટેસ્ટ

   Show Answer

   સાચો જવાબ: C સમજૂતી: ભારતીય રેલવે પર થર્મિટ વેલ્ડમાં આંતરિક ખામીઓ શોધવા માટે USFD ફરજિયાત નોન-ડિસ્ટ્રક્ટિવ ટેસ્ટિંગ પદ્ધતિ છે.

10. 60 kg રેલના ફ્લેશ-બટ વેલ્ડિંગ દરમિયાન લાગુ કરવામાં આવતું અપસેટ ફોર્સ આશરે છે A) 200 kN B) 300 kN C) 350 kN D) 450 kN

    Show Answer

    સાચો જવાબ: D સમજૂતી: ફ્લેશ-બટ વેલ્ડિંગના અંતિમ તબક્કામાં રેલ છેડાને એકસાથે ફોર્જ કરવા માટે આશરે 450 kN નું અપસેટ ફોર્સ લાગુ કરવામાં આવે છે.

11. સ્ટેઇનલેસ-સ્ટીલ કોચ બોડીના GMAW માં નીચેનામાંથી કઈ ગેસ વપરાતી નથી? A) 100 % CO₂ B) આર્ગોન + 2% O₂ C) આર્ગોન + CO₂ મિશ્રણ D) શુદ્ધ આર્ગોન

    Show Answer

    સાચો જવાબ: A સમજૂતી: સ્ટેઇનલેસ સ્ટીલ માટે 100 % CO₂ વપરાતી નથી કારણ કે તે વેલ્ડ પૂલમાં અતિશય સ્પેટર અને અનિચ્છનીય કાર્બન પિક-અપ કરાવે છે.

12. RDSO દ્વારા રજૂ કરાયેલ ઓટો-થર્મિટ કિટ ઘટાડે છે A) રેલ અંતર B) ધુમાડાનો સંપર્ક અને શરૂઆતનો સમય C) વેલ્ડિંગ તાપમાન D) Al પાવડરની કિંમત

    Show Answer

    સાચો જવાબ: B સમજૂતી: ઓટો-થર્મિટ સિસ્ટમ કામદારોના ધુમાડાના સંપર્કમાં ઘટાડો કરીને અને એકંદર પ્રક્રિયા શરૂઆતનો સમય ઘટાડીને સલામતી સુધારવા માટે રચાયેલ છે.

13. IR હેઠળની “રેલબોટ-W” પ્રોજેક્ટ કઈ અદ્યતન વેલ્ડિંગ ટેકનોલોજી વાપરવાનો ઉદ્દેશ્ય રાખે છે? A) પ્લાઝમા આર્ક વેલ્ડિંગ B) ઘર્ષણ સ્ટર વેલ્ડિંગ C) લેસર-MAG હાઇબ્રિડ વેલ્ડિંગ D) ઇલેક્ટ્રોન બીમ વેલ્ડિંગ

    Show Answer

    સાચો જવાબ: C સમજૂતી: રેલબોટ-W એ રેલ વેલ્ડિંગના ઓટોમેશન પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરતો સંશોધન પ્રારંભ છે જે લેસર-મેટલ એક્ટિવ ગેસ (MAG) હાઇબ્રિડ ટેકનોલોજીનો ઉપયોગ કરે છે.

14. થર્મિટ વેલ્ડિંગમાં અપર્યાપ્ત પ્રી-હીટિંગ સાથે કઈ ખામી સૌથી વધુ સંભવિત છે? A) પ્રવેશનો અભાવ B) સ્લેગ સમાવેશ C) છિદ્રાળુતા D) સંકોચન ગુહા

    Show Answer

    સાચો જવાબ: A સમજૂતી: અપર્યાપ્ત પ્રી-હીટિંગ રેલ છેડાને ફ્યુઝન તાપમાન સુધી પહોંચવા દેતી નથી, જે “પ્રવેશનો અભાવ” અથવા “કોલ્ડ લેપ” ખામી તરફ દોરી જાય છે.

15. રેલ થર્મિટ વેલ્ડના હીટ-એફેક્ટેડ ઝોન (HAZ) માં મંજૂર હાર્ડનેસ છે A) ≤ 250 HV B) ≤ 350 HV C) ≤ 450 HV D) ≤ 500 HV

    Show Answer

    સાચો જવાબ: B સમજૂતી: ભંગાણપણું રોકવા માટે, થર્મિટ વેલ્ડના હીટ-એફેક્ટેડ ઝોનમાં હાર્ડનેસ સામાન્ય રીતે 350 HV અથવા ઓછી સુધી મર્યાદિત હોય છે.

16. મોબાઇલ ફ્લેશ-બટ વેલ્ડિંગ પ્લાન્ટ ચાલુ ટ્રેક પર દિવસ દીઠ કેટલી વેલ્ડ પૂરી કરી શકે છે? A) ~20 વેલ્ડ B) ~40 વેલ્ડ C) ~60 વેલ્ડ D) ~100 વેલ્ડ

    Show Answer

    સાચો જવાબ: C સમજૂતી: ઊંચી કાર્યક્ષમતાવાળા મોબાઇલ પ્લાન્ટ ટ્રાફિક બ્લોક પર આધાર રાખીને દિવસ દીઠ આશરે 60 વેલ્ડ કરવા સક્ષમ છે.

17. ભારતીય રેલવે માટે “વેલ્ડ-ક્લાઉડ” એપ કઈ સંસ્થાએ વિકસાવી છે? A) RDSO B) RITES C) RVNL D) CRIS

    Show Answer

    સાચો જવાબ: D સમજૂતી: સેન્ટર ફોર રેલવે ઇન્ફોર્મેશન સિસ્ટમ્સ (CRIS) એ વેલ્ડ્સના ડિજિટલ મોનિટરિંગ અને ડેટા લોગિંગ માટે વેલ્ડ-ક્લાઉડ એપ્લિકેશન વિકસાવી છે.