Дефекты рельсов ж/д пути
Высокая надежность — ключевое требование к компонентам верхнего строения железнодорожного пути. Гарантировать безопасность и долговечность дороги возможно только при идеальном состоянии каждой металлической конструкции.
В статье расскажем о факторах, оказывающих негативное воздействие на двутавровые балки. Рассмотрим различные типы дефектов рельсов, причины их возникновения, степень серьезности и влияние на железнодорожное движение.
Причины появления дефектов
Рельсы составляют наиболее значимую и дорогую часть верхнего строения ж/д пути. В ходе эксплуатации железной дороги они подвергаются воздействию движущихся составов, природных условий и других факторов. Это приводит к возникновению дефектов различной степени. Такие неисправности представляют угрозу безопасности движения поездов.
Можно выделить шесть основных причин появления дефектов рельсов железнодорожного пути:
- Неподходящий к условиям эксплуатации выбор материалов для укладки железной дороги.
- Изначально низкое качество монтажа железнодорожной линии.
- Недобросовестное техническое обслуживание железнодорожного полотна.
- Постепенное ухудшение контактно-усталостной прочности.
- Отрицательное воздействие подвижных составов.
- Резкие изменения температур.
Риск возникновения каждой из этих проблем оценивают на основании тоннажа, который перевозится через конкретный участок пути, нагрузки на оси и скорости движения локомотивов, дрезин и тележек.
Сезонные изменения также играют роль: зимой количество повреждений может возрасти в два-три раза по сравнению с летним периодом из-за повышения хрупкости металла и снижения его ударной вязкости при низких температурах.
Тем не менее все проблемы можно своевременно выявить при помощи регулярных профессиональных осмотров, проводимых с использованием специализированного оборудования и инструментов.
Классификация дефектов рельсов железнодорожного пути
Дефекты рельсов систематизируются по унифицированной цифровой системе в соответствии с НТД/ЦП-2-2002. В этой системе используется трехзначный код: первая цифра обозначает дефект, вторая — причину его возникновения, третья — местоположение. При этом первые две цифры в коде отделены от последней точкой.
Описание значений первой цифры кода:
1 — отслоение или выкрашивание металла на головке рельса; | |
2 — наличие поперечных трещин; | |
3 — наличие продольных трещин или заломов; | |
4 — деформации, износы и другие пластические изменения верхней части; | |
5 — повреждения шейки рельса; | |
6 — дефекты подошвы рельса; | |
7 — трещины по всему сечению рельса; | |
8 — аналогичные дефекты в горизонтальной или вертикальной плоскости; | |
9 — другие дефекты, не вписывающиеся в вышеперечисленные категории. |
Значение второй цифры кода указывает на:
0 — отклонения от технологических стандартов при укладке;
1 — недостаточное качество используемой стали;
2 — ошибки при обработке концов или профилей;
3 — проблемы, связанные с неправильным обслуживанием или исполнением технических работ;
4 — излишнее механическое воздействие транспортных средств;
5 — поперечный излом, вызванный ударными нагрузками;
6 — нарушения в технологии сварки;
7 — дефекты стыков;
8 — ошибки в процессе сварки соединительных элементов;
9 — другие технические недочеты.
Третья цифра кода, будучи дополнительной, также вносит важную информацию о распределении дефекта:
0 — дефекты распространены по всей длине;
1 — локализованные дефекты, чаще всего в стыках;
2 — специфические проблемы, ограниченные определенными участками.
Дополнительно классификация предусматривает категоризацию по степени серьезности, в соответствии с нормативами НТД/ЦП 1-93 и НТД/ЦП-2-2002:
ДП (остродефектные рельсы) — критическое состояние конструкции, требующее немедленной замены;
Д1, Д2 — дефекты, требующие планового ремонта;
Д3 — минимальные повреждения, ремонт которых может быть отложен.
Каждая категория определяет максимально допустимую скорость движения по данному участку:
ДП — до 40 км/ч;
Д1 — до 70 км/ч;
Д2 — до 100 км/ч;
Д3 — без ограничений.
Чем серьезнее проблема, тем скорее нужно ремонтировать или заменять металлоконструкции.
Продукция, относящаяся к категории ОД, охватывает прокатные изделия со следующими дефектными кодами:
20, 21, 24, 25 — наличие трещин на головке рельса;
50, 53, 55, 56, 59 — дефекты в шейке рельса;
60, 64, 65, 66 — повреждения подошвы, включая коррозионное разрушение и поперечные изломы.
По классификации дефектов железнодорожных рельсов к группе Д относятся:
- изделия, на которых обнаружено выкрашивание металла длиной до 25 мм и глубиной до 3 мм;
- элементы, у которых параметры превышают установленные нормы по показателям 41 и 44;
- рельсы с волнообразным износом и/или видимыми следами пробуксовки.
Классификация дефектов рельсов железнодорожного пути основывается на регулярных проверках его состояния и отчетах инспекторов.
Обнаружение дефектов железнодорожного пути
Для выявления дефектов железнодорожного полотна используется ультразвуковой метод. Этот метод, известный также как УЗ-дефектоскопия, позволяет на раннем этапе обнаруживать любые отклонения от стандартов и способствует предотвращению разрушения верхнего строения пути — ВСП.
Ультразвуковая дефектоскопия является неразрушающим методом контроля, который обладает рядом значительных преимуществ:
- Проверка не оставляет видимых следов на рельсах.
- Этот метод обеспечивает высокую достоверность результатов.
- Дефектоскопия может проводиться в любое время года и при любых погодных условиях.
- С помощью ультразвука возможно обнаружить мелкие повреждения и дефекты даже на труднодоступных участках, таких как стыки и стрелочные переводы.
Дефектоскопия
Эта процедура проводится для обнаружения отклонений от установленных стандартов надежности с использованием специализированных устройств.
Двутавровые профили подвергаются такой проверке несколько раз: первоначально на производственном заводе, сразу после изготовления, затем в процессе эксплуатации уже в составе железнодорожного полотна, и в конце — в ремонтной мастерской после демонтажа.
Регулярное проведение дефектоскопии позволяет своевременно обнаруживать проблемы, предотвращать дальнейшее повреждение стали, увеличивать продолжительность эксплуатации рельсовых изделий и всего железнодорожного пути в целом.
Описание и расположение основных дефектов рельсов
Проблемные участки на рельсах и причины их возникновения хорошо изучены и задокументированы.
Комплексные трещины
Описание дефекта: трещины развиваются постепенно, начиная с отслоения на верхней части и продолжая распространяться вверх или вниз до тех пор, пока не располагаются перпендикулярно оси металлической конструкции. Они могут иметь гладкую темную или светлую поверхность.
Чтобы найти источник трещины, необходим тщательный осмотр места излома. Эти дефекты особенно опасны, так как они могут возникать одновременно в нескольких местах, что часто приводит к полному разрушению конструкции.
Способы выявления: внешний осмотр, дефектоскопия.
Необходимые ремонтные мероприятия: требуется замена рельсов. Также возможно удаление дефектного участка и вварка новой вставки.
Горизонтальное отслоение металла
Описание дефекта: это повреждение формируется внутри головки рельса, обычно на расстоянии более 6,35 мм от катальной поверхности, сопровождаясь неровностями. Отслоение вызывается дефектами в процессе производства, такими как включения в металле, сегрегация материала или раскатанные воздушные пузыри.
Способы выявления: внешний осмотр.
Необходимые ремонтные мероприятия: внимательный мониторинг состояния рельсов на главных путях, где грузонапряженность превышает млн т-км/км брутто и где обнаружены отслоения или выкрашивания глубиной более з миллиметров, позволяет классифицировать их как дефектные. Такие изделия должны быть заменены в соответствии с планом обслуживания.
Если тоннаж, проходящий по рельсам, оказывается меньше гарантийного и при этом глубина дефекта достигает установленных значений, то производителю предъявляются претензии.
Вертикальное отслоение
Описание дефекта: в этом случае дефект распространяется в вертикальном направлении, часто возле центра профиля. На наличие проблемы может указывать ржавая полоса или трещина в нижней части шейки рельса, или отколовшиеся куски стали по бокам. Причиной также является нарушение технологического процесса при изготовлении.
Способы выявления: внешний осмотр.
Необходимые ремонтные мероприятия: внимательный мониторинг состояния рельсов на главных путях, где грузонапряженность превышает млн т-км/км брутто и где обнаружены отслоения или выкрашивания глубиной более з миллиметров, позволяет классифицировать их как дефектные. Такие изделия должны быть заменены в соответствии с планом обслуживания.
Если тоннаж, проходящий по рельсам, оказывается меньше гарантийного и при этом глубина дефекта достигает установленных значений, то производителю предъявляются претензии.
Выкрашивание металла на катальной поверхности
Описание дефекта: конструкция деформируется в плоскости, что обычно происходит из-за неоднородности состава металла в средней и верхней частях профиля, где могут варьироваться концентрации углерода, фосфора и серы. К другим факторам, способствующим такому повреждению, относятся газовые пузыри, выбоины, скольжение колес, плохое состояние стыков и их оснований, недостаточно затянутые болты и т. д.
Способы выявления: внешний осмотр и ультразвуковая дефектоскопия.
Необходимые ремонтные мероприятия: после полной очистки рельса от ранее нанесенного наплавочного металла требуется его повторная наплавка. Если длина выкрашивания наплавленного слоя превышает 25 мм, рельс считается дефектным и подлежит замене согласно установленному плану.
Усадочные трещины
Описание дефекта: эти вертикальные отслоения формируются из-за некачественного соединения стенок в процессе прокатки. На их наличие указывает появление продольной темной полосы на поверхности катания, сопровождающейся расширением в верхней части.
С течением времени такие дефекты могут превратиться в трещины, выходящие на поверхность.
Способы выявления: внешний осмотр и дефектоскопия.
Необходимые ремонтные мероприятия: в таких случаях металлоконструкцию необходимо незамедлительно демонтировать, так как существует высокий риск ее разрушения под воздействием проходящего транспорта, что может привести к серьезной аварии.
Расслоение в области шейки
Описание дефекта: этот дефект чаще всего обнаруживается на концах рельса, начиная от мест с болтовыми отверстиями. Основной причиной является низкое качество стали, хотя повреждение может также возникнуть из-за прожига профиля или ударов молотком. Начальные признаки проблемы включают ржавчину, которая со временем распространяется вверх и вниз по рельсу.
Способы выявления: внешний осмотр и дефектоскопия.
Необходимые ремонтные мероприятия: такие элементы верхнего строения пути следует немедленно демонтировать при обнаружении первых признаков дефекта.
Отслоение головки от шейки
Описание дефекта: это повреждение встречается на рельсах, уложенных на переездах, где проблемы вызваны накоплением влаги, способствующей коррозии. Дополнительные факторы, усугубляющие ситуацию, включают некорректную подуклонку, что приводит к неправильному положению рельса и чрезмерным нагрузкам, в результате чего может произойти раскол.
Способы выявления: внешний осмотр, дефектоскопия.
Необходимые ремонтные мероприятия: такие элементы верхнего строения пути следует немедленно заменить.
Свежее поперечное разрушение
Описание дефекта: такие повреждения опасны тем, что внешне не проявляются до момента их внезапного возникновения, часто из-за сильного холода или резких температурных перепадов, или же из-за ударных воздействий.
Способы выявления: внешний осмотр, дефектоскопия.
Необходимые ремонтные мероприятия: замена рельсов.
Излом подошвы рельсов
Описание дефекта: также такие повреждения известны как дугообразные. Дефект представляет собой трещины, которые образуются из-за некачественной прокатки стали или холодных плавок. Повреждения могут распространяться к оси платформы и вырастать до нескольких футов в длину. С течением времени эти трещины становятся криволинейными, создают зазоры рельса и могут привести к разрушению ВСП..
Способы выявления: внешний осмотр, дефектоскопия.
Необходимые ремонтные мероприятия: замена рельсов.
Смятие металлических головок рельса
Описание дефекта: это повреждение возникает из-за мягкости стали или неправильного нагрева при прокатке, а также из-за внутренних газовых пузырей и раковины или из-за истирания поверхности колесами.
Способы выявления: внешний осмотр.
Необходимые ремонтные мероприятия: инструкция по дефектности рельсов не требует немедленной замены элемента.
Волнообразный износ
Описание дефекта: повреждение развивается под влиянием движения транспорта. Локомотивы создают интенсивные вибрации, которые нагревают стыковые зоны. Если металл в этих местах недостаточно прочный, он может постепенно разрушаться под воздействием нагрузки и температуры, образуя светлые пятна на поверхности, которые со временем выцветают.
Способы выявления: внешний осмотр и диагностика измерительными приборами.
Необходимые ремонтные мероприятия: в этом случае требуется обработка головки рельсошлифовальным поездом. Если это невозможно, элементы ВСП заменяют в плановом порядке.
Влажные трещины
Описание дефекта:повреждения, которые могут классифицировать рельсы как дефектные. Они появляются на поверхности конца проката и увеличиваются в горизонтальном направлении. Сталь оседает и деформируется, требуются наплавка. Трещины возникают в виде ржавчины. Причиной появления служат царапины, нанесенные во время грубой фрезеровки или шлифовки.
Способы выявления: внешний осмотр.
Необходимые ремонтные мероприятия: в этом случае требуется незамедлительная замена рельса.
Поврежденные прокатные изделия
Описание дефекта: проблемы, которые возникают в результате использования элементов с вмятинами, выколами, расслоениями подошвы и/или верхней части. Это могут быть как бывшие в эксплуатации профили, так и новые, но поврежденные при неправильной разгрузке.
Способы выявления: внешний осмотр и дефектоскопия.
Необходимые ремонтные мероприятия: замена рельса или дефектного куска.
Локальные искры
Этот тип дефекта, как следует из названия, обнаруживается в определенных местах. Это может быть вызвано движением локомотивов на высокой скорости по конкретному участку, не рациональной конструкцией пути или другими факторами.
Местные искривления характеризуются серией коротких изгибов, которые расположены на расстоянии друг от друга, или деформацией головки рельса, включая ее сплющивание, с отслоениями окалины и ржавчины.
Способы выявления: внешний осмотр и диагностика измерительными приборами.
Необходимые ремонтные мероприятия: замена рельса с большими изгибами и выпрямление элементов с незначительными искривлениями.
Критические дефекты рельсов и их причины
Такие повреждения часто возникают из-за воздействия колес подвижного состава. В результате сталь на небольших участках подвергается интенсивному напряжению. Это приводит к сколам и другим видам усталостных повреждений.
К другим рискованным факторам относятся дефекты, возникшие в процессе производства. Особую опасность представляют собой внутренние и наружные трещины в области выкружки головки рельса, которые могут привести к изломам и авариям.
Неисправность железнодорожного полотна из-за некачественного обслуживания
Часто железнодорожные пути не содержатся должным образом. Это приводит к повышенному износу конструкций. Кроме того, ненадлежащее обслуживание также влияет на плавность профиля пути.
Отдельная проблема — неправильный уход за колесами подвижного состава. Ползуны и щербины на них также приводят к неправильному распределению нагрузок.
В компании «ВСП74» вы можете заказать обслуживание и ремонт ж/д пути. Гарантируем высокое качество услуг и доступную стоимость. С нами вы можете быть уверены в своевременном обнаружении дефектов и их устранении для обеспечения безопасности движения железнодорожных составов.