Дефекты рельсов: классификация, коды, виды, группы и инструкция по дефектности железнодорожных путей

Высокая надежность – одно из главных требований, предъявляемых к элементам верхнего строения пути, а она возможна лишь тогда, когда каждая металлоконструкция находится в отличном состоянии. Поэтому предлагаем рассмотреть факторы, которые негативно влияют на двутавры, взглянем на каждый вид дефекта рельсов в отдельности. Вы узнаете, как они возникают, насколько серьезными бывают, каким образом влияют на движение.

Содержание

1. Причины выхода из строя
2. Классификация дефектов рельсов
3. Определение изъянов железнодорожного полотна
4. Дефектоскопирование
5. Расположение основных дефектов рельсов и их наименование
6. Особо опасные дефекты рельсов и причины их возникновения
7. Неисправности железной дороги из-за плохого осмотра
8. Дефекты рельсов: сводные таблицы

Причины выхода из строя

Рельсы являются основным и наиболее дорогостоящим элементом верхнего строения пути. В процессе эксплуатации железнодорожного пути в них под воздействием подвижного состава природных и других факторов образуется брак и повреждения в большей или меньшей степени, угрожающие безопасности движения поездов.

Основных факторов шесть:

• Несоответствие выбора материалов для укладки условиям эксплуатации. 
• Изначально плохое качество монтажа ЖД-линии.
• Халатное обслуживание железнодорожного полотна.
• Постепенное снижение контактно-усталостной прочности.
• Негативное воздействие перемещающихся подвижных составов.
• Резкие перепады температур.

Классификация дефектов рельсов

Изломы и прочие изъяны получают цифровое обозначение по унифицированной системе. Согласно НТД/ЦП-2-2002, в ней 3 числа, причем первое говорит о виде негативного фактора, второе – объясняет его появление, третье – указывает на расположение. Первые две цифры кода отделяются от третьей точки.

Определение значения:

1 – отслоение и/или выкрашивание металла на головке прокатного изделия;

2 – наличие поперечных трещин;

3 – присутствие продольных заломов;

4 – смятие, износ верхней части (боковой, вертикальный, неравномерный) и/или другие пластические изменения;

5 – повреждение шейки;

6 – выход из строя подошвы;

7 – растрескивание по сечению проложенного ЖД-полотна;

8 – то же, что и в предыдущем случае, но уже в горизонтальной и/или вертикальной плоскости;

9 – все остальное, не подпадающее под описанные категории.

Это первая цифра кодового классификатора дефектов рельсов, а что же обозначает вторая? Она говорит о следующем:

0 – допущены отклонения от технологии укладки железной дороги;

1 – недостаточное качество (в частности, прочность) стали, использованной для выпуска металлоконструкции;

2 – совершены ошибки при обработке торцов и/или профилей, повлекшие преждевременный выход двутавровой направляющей из строя;

3 – сложности, появившиеся вследствие неверного содержания ЖД-объекта, а также из-за неправильного исполнения технических отверстий;

4 – проблемы возникли в силу чрезмерного воздействия транспорта на верхнее строение пути (например, после того как локомотив забуксовал) или из-за того, что подвижный состав не соответствовал требованиям к эксплуатации;

5 – произошел поперечный излом рельса, вызванный ударом инструмента, падением или другими видами механических воздействий;

6 – допущено нарушение технологии сварки;

7 – есть изъяны в стыках;

8 – совершена наплавка и/или неправильно выполнена приварка соединительных элементов;

9 – остальные недочеты, не подпадающие ни под одну из ранее представленных категорий.

Трехзначный код дефектов рельсов содержит еще одну цифру, и если предыдущие две были основными, то эта является дополнительной, но тоже несет следующую важную информацию:

0 – по всей длине есть отклонения от нормы;

1 – проблемы только в нескольких местах, чаще всего на стыках (допустим, на боковом, расположенном хотя бы на 750 мм от торца, или на сварном);

2 – брак в какой-то другой части прокатного изделия, обычно на подошве, в зоне от 220 до 440 мм по обе стороны от оси.

Также есть деление на категории – по степени развития: 

Они регламентированы НТД/ЦП 1-93 и НТД/ЦП-2-2002, то есть нормативно-технической документацией, определяющей типы повреждений, причины их возникновения, средства диагностики и методы устранения:

• ДП или ОД (остро дефектные рельсы)– ситуация критическая, срочно нужно проводить замену. Уже несут непосредственную угрозу безопасности движения транспорта. Могут спровоцировать сход локомотива или вагона с пути или разрушение линии под колесами подвижного состава. Нужна срочная замена элементов – на новые или с резерва;
• Д1, Д2 – требуется устранение дефектов в порядке планового обслуживания ЖД-полотна с учетом прогнозируемой интенсивности развития размеров повреждения;
• Д3 – изъяны пока небольшие, с выполнением ремонта можно повременить. 

Указанные ранее документы также регламентируют максимальную скорость движения по проблемному ЖД-полотну разных групп:

• ДП – до 40 км/ч,
• Д1 – до 70,
• Д2 – до 100,
• Д3 – без ограничений.

Чем существеннее сложность, тем быстрее нужно ремонтировать или менять металлоконструкцию.

В категорию ОД входят прокатные изделия со следующими кодами:

• 20, 21, 24, 25 – трещины в головке;
• 50, 53, 55, 56, 59 – повреждения в шейке;
• 60, 64, 65, 66 – выколы подошвы, коррозионная усталость, поперечные изломы.

• где выкрашивание стало до 25 мм длиной и 3 мм глубиной;
• чьи показатели превышают нормы 41+44;
• у которых волнообразный износ и/или следы пробуксовки.

Решения по поводу упорядочивания изъянов металлоконструкций принимаются по результатам регулярной проверки, на основании отчетов ответственных лиц.

Определение изъянов железнодорожного полотна

Для этого нужно пользоваться ультразвуковым способом – он позволяет выявлять все несоответствия нормам на ранних стадиях и помогает предотвратить разрушение ВСП.

• метод обеспечивает неразрушающий контроль, УЗ-дефектоскопия (так он называется по-научному) популярна в силу нескольких своих преимуществ;
• после проверки не остается никаких следов;
• обходится сравнительно дешево, а достоверность полученных данных высока;
• проводится в любое время года, в каких угодно погодных условиях;
• находятся даже малейшие дефекты и повреждения рельсов, в том числе и в местах стыков, и на стрелочных переводах.

Дефектоскопирование

Так называется процедура выявления отклонений от норм надежности, проводимая специальными приборами. Ее как минимум несколько раз проходят двутавровые профили: непосредственно на заводе, сразу после выпуска, в условиях эксплуатации, уже уложенные в ЖД-колею, и в мастерской, снятые с полотна. Ее проведение помогает своевременно выявить и предотвратить дальнейшее разрушение стали, продлить срок службы прокатных изделий и всего пути в целом.

Расположение основных дефектов рельсов и их наименование

Места, в которых могут возникнуть проблемы, уже давно найдены, а причины их появления определены. Эта информация заносится в код (для емкости) и в сводную таблицу, которую вы найдете в конце обзора.

Сложные трещины

Горизонтальное расслоение

Постепенно появляется внутри головки, чаще всего – на расстоянии более 6,35 мм от поверхности катания и сопровождающаяся неровностями. Возникает из-за брака при изготовлении: из-за посторонних включений в толще металла, сегрегации или раскатанных пузырей.

Аналогичное, но уже вертикальное

Здесь проблема распространяется в другом направлении и обязательно проходит возле середины профиля. О наличии изъяна свидетельствует полоска ржавчины или трещина в нижней части шейки или, возможно, отколотые кусочки стали сбоку. Причина появления та же, что и в прошлом случае – нарушение технологии выпуска прокатного изделия.

Выкрашивание металла по поверхности катания

Металлоконструкция расплющивается по плоскости. Такое механическое повреждение обычно вызывается из-за неоднородности состава профиля: в его средней и верхней части разная концентрация углерода, фосфора, серы. В числе других факторов – газовые пузыри, выбоины, скольжение колес, плохое состояние стыков и их оснований, не туго затянутые болты и так далее.

Усадочные раковины

Представляют собой вертикальные расслоения, появляющиеся из-за неплотного соединения стенок в процессе прокатки. Об их наличии свидетельствует образование продольной черной полосы на поверхности катания с одновременным уширением верха. Со временем эта характерная группа дефектов рельсов перерастает в трещины, которые выходят наружу, часто внезапно. Тогда металлоконструкцию нужно срочно снимать с колеи, иначе велик риск, что она разрушится под проезжающим транспортом и спровоцирует аварию.

Расслоение шейки

Обычно проявляется на концах – идет от болтовых отверстий. Наиболее распространенная причина возникновения – плохое качество стали, но оно также может быть вызвано прожигом профиля, ударами костыльного молотка. О зарождении проблемы говорит ржавчина, которая постепенно распространяется вверх и вниз. Такие элементы ВСП нужно снимать немедленно по факту обнаружения изъяна.

Отделение головки от шейки

Достаточно распространенные для РЖД дефекты рельсов, укладываемых на переездах. Это места скопления влаги, провоцирующей коррозию в зонах выкружки, которая и оказывает самое разрушительное воздействие. Еще один момент – неправильная подуклонка, а значит, и неверное положение, и чрезмерные нагрузки. Это приводит к расколу.

Свежее поперечное разрушение

Опасно тем, что не показывает себя внешне. Оно проявляется внезапно, обычно на холоде или вследствие резкого перепада температур или удара.

Излом подошвы

Еще называются дугообразными, возникают из-за закатов стали и/или холодной плавки прокатных изделий. Представляют собой трещины, распространяющиеся к оси подошвы и вырастающие до длины в несколько дюймов или даже футов. Потом становятся криволинейными, выходят за край и провоцируют обламывание куска элемента ВСП.

Сплывы металла головки

Появляются из-за мягкости стали (если в ней мало углерода) или из-за неправильного ее нагревания при прокатке, а также из-за газовых пузырей и раковин или из-за скольжения колес, вызывающих истирание поверхности. В данном случае инструкция по дефектности рельсов не предполагает немедленную замену элемента ВСП.

Волнообразный износ

Развивается под действием нагрузок от подвижных частей транспорта. Проезжая, локомотив создает усиленные колебания, которые нагружают и нагревают места стыков. Если металл в этих зонах недостаточно прочен, под влиянием вибрации и температуры он постепенно разрушается. В его толще и на поверхности катания появляются светлые пятна, которые в какой-то момент просто выкрашиваются.

Влажные трещины

Усталостные нарушения могут перевести рельсы в классификацию дефектных. Это образующиеся на шлифованной поверхности концов проката и растущие в горизонтальных направлениях разрушения. Сталь оседает, сминается, возникает необходимость наплавки. Проявляются в виде ржавчины, выходящей вместе с водой. Согласно исследованиям, считается, что вырастают из царапин, нанесенных во время грубой фрезеровки или шлифовки.

Поврежденные прокатные изделия

Проблема возникает из-за того, что для укладки ЖД-полотна использовались элементы ВСП с вмятинами, выколами, расслоением подошвы и/или верхней части. Это как бывшие в эксплуатации профили, так и новые, но неаккуратно разгруженные. Можно привести примерно 21 рисунок дефекта рельса, вызванный различными факторами (и они представлены в таблице ниже). Сюда же нужно отнести такие моменты, как просевшие стыки при создании колеи, перегибы, ослабленные болты, возвышения отдельных участков пути, неровности земляной подушки и другие внешние причины.

Местные искривления

Носят локальный характер (отсюда и название категории). Могут проявляться из-за тяжелых локомотивов, движущихся с особенно высокой скоростью именно по этому участку, нерационально спроектированной транспортной линии и подобных нюансов. Представляют собой ряд крутых прогибов, коротких и расположенных на разном расстоянии, или же деформацию головки, вплоть до ее сплющивания, с отслоениями окалины и ржавчины.

«Седловина» (в результате пробуксовки локомотива)

Выкрашивание головки

Продольная трещина на стыке

Особо опасные дефекты рельсов и причины их возникновения

Спровоцированы частыми контактами с колесами подвижного состава. На малой площади сталь получает значительное напряжение, которое и приводит к появлению сколов и других повреждений, связанных с усталостью металла.

Еще одним фактором риска становятся закаты, волосовины и подобный им брак, допущенный при производстве профилей. Серьезнейшую угрозу несут и внутренние/наружные трещины в области выкружки головки (21.1-2), они приводят к изломам и авариям.

Неисправности железной дороги из-за плохого осмотра

ЖД-колея зачастую содержится недостаточно хорошо (не по всем правилам инструкции НТД/ЦП). В результате этого появляется подуклон полотна, провоцирующий смещение напряжения и убыстряющий износ. Также нарушается плавность профилей.

Отдельная история – неправильный уход за колесами. Ползуны и щербины на подвижных частях тоже приводят к перераспределению нагрузок.

Если халатно относиться к местам стыков (допускать провисания, не до конца затягивать болты), в зоне технических отверстий почти наверняка возникнут разломы, а в области подошвы – волосовины и выколы.

Дефекты рельсов: сводные таблицы

Взяты из НТД/ЦП-2-2002

Изъян	Место	Код	Рисунок
Смятие головки в зоне сварного стыка	В сварном стыке	46.1
Деформация верхней части в виде седловины в зоне болтовых отверстий	В сопряжении	47.1
Короткие (3,25 см) волнообразные неровности на головке – рифли	По всей длине	49.0
Расслоение шейки	В стыке Вне его	50.1 50.2
Продольные трещины и выколы из-за них в местах перехода верха в основание	В месте соединения Вне его	52.1 52.2
Разломы в стойке от отверстий	В сопряжении Вне его	53.1 53.2
Расколы в средней части от маркировки, ударов, механических повреждений и выколы из-за них	В стыке Вне его	55.1 55.2
Трещины в шейке в зоне сварки	Соединение	56.1
Коррозия стойки	По всей длине рельса	59.0
Волосовины в подошве, разрушения из-за них	В месте сопряжения двутавров Вне его	60.1 60.2
Поперечные коррозионно-усталостные трещины в основании	В соединении Вне его	61.1 61.2
Местные выработки нижней части при контакте с креплениями	В сопряжении Вне его	65.1 65.2
Расколы основания из-за ударов	В месте соединения Вне его	65.1 65.2
Разрушения в подошве в зоне сварки	В стыке Вне его	66. 66.2
Коррозия основания	По всей длине рельса	69.0
Поперечные изломы из-за усталостных трещин. Причина – металлургические нарушения	При стыковке двутавров Вне его	70.1 70.2
Разломы направляющих из-за разрушений проката поперек. Причина – контактная усталость	В соединении Вне его	71.1 71.2
Изломы профилей из-за трещин от отверстий	В стыке Вне его	74.1 74.2
Разрушения проката поперек. Причина – разломы из-за буксования, юза, прохода колес с ползунами или выбоинами	Сопряжение рельсов Вне его	74.1 74.2
Поперечные сломы элементов из-за ударов и других повреждений	В соединении Вне его	76.1 75.2

Заключение

Теперь, когда вы знаете дефекты сварки рельсов и их классификацию, новую или Б/У металлоконструкцию выбрать будет еще проще. И заказать нужное прокатное изделие, по выгодной цене в любом объеме, вы всегда сможете в компании «ПромПутьСнабжение» – обращайтесь.