[Журнал "Путь и п/х"] Рельсовая комиссия: 125-е заседание

[Admin]

Рельсовая комиссия: 125-е заседание

В.А. РЕЙХАРТ

Для России с ее бескрайными просторами бесперебойная работа железнодорожного транспорта имеет, как ни для любой другой страны, важнейшее значение. Такая работа невозможна без высококачественных элементов верхнего строения пути, в первую очередь рельсов. С начала XX в. ведущая организационная роль при решении рельсовой проблемы принадлежит Рельсовой комиссии.

Специалисты металлургических предприятий, ученые, представители ОАО «Российские железные дороги» на заседаниях комиссии рассматривают задачи, связанные с улучшением производства и эксплуатации рельсов, а также рельсовых скреплений. Круг вопросов обширный. Это современные требования к указанным элементам, анализ отказов рельсов, состояние и перспективы развития их изготовления на металлургических комбинатах, методы оценки качества стали и полнопрофильных рельсов, этапы реконструкции рельсобалочных цехов, способы повышения качества рельсовой стали, совершенствование научно-технической документации и многое другое. При этом главная цель — объединение интеллектуальных и организационных усилий, финансовых и иных ресурсов в интересах увеличения надежности и долговечности рельсов и скреплений.

Напомним некоторые страницы истории комиссии, ее роль в развитии железнодорожной и металлургической отраслей.

С 1963 г. постоянно действовала Межведомственная комиссия по улучшению качества эксплуатации рельсов. Начало ее деятельности совпало с разработкой и внедрением рельсов тяжелых типов, повышением грузонапряженности сети дорог, но, главное, с
внедрением объемной закалки рельсов на Нижнетагильском металлургическом комбинате. В середине 70-х годов прошлого века транспорт получал недостаточное количество рельсов и скреплений. Тогда же было отмечено, что многие члены комиссии по разным причинам перестали принимать участие в ее работе. В марте 1980 г. был издан приказ № 330/14Ц за подписью двух министров СССР (черной металлургии — И. Казанец и путей сообщения — И. Павловский): «В целях дальнейшего совершенствования работы го улучшению качества изготовляемых заводами Минчермета СССР ж.д. рельсов и условий их эксплуатации, по согласованию с Госпланом СССР и ГКНТ (Государственный комитет по науке и технике. — Автор) приказываем... утвердить “Положение” и состав комиссии».

И уже в апреле 1980 г. очередное пленарное заседание Межведомственной комиссии состоялось на металлургическом заводе «Азовсталь». Современно звучали темы основных докладов: «Строительство термоотделен и я для закалки рельсов на заводе “Азовсталь”», «Освоение мощностей термоотделения на Кузнецком металлургическом комбинате», «Внедрение неразрушаюшего контроля» и, что необходимо отметить, впервые — «Сравнение эксплуатационных характеристик рельсов СССР с рельсами зарубежных производителей». Пройдет менее десяти лет и в России появятся рельсы Японии, Австрии, Франции...

Рассмотрим некоторые аспекты рельсовой проблемы, начиная со знакового события для нее — постановлением Госстандарта России от 18.12.2000 принят и введен в действие ГОСТ Р 51685 «Рельсы железнодорожные. Общие технические условия».

Отличительная особенность стандарта — его комплексность: в нем представлены требования к конструкции и размерам рельсов Р50, Р65 и Р75, к качеству стали и полнопрофильным рельсам, методам испытаний. Стандарт существенно повысил уровень этих требований к отечественным рельсам, по многим показателям их качество должно соответствовать международным стандартам и национальным стандартам стран — ведущих производителей рельсов.

К этому времени на металлургических предприятиях России прошел первый этап реконструкции рельсового производства: освоена выплавка стали в кислородно-конвертерных и электросталеплавильных печах, прокатка рельсов из непрерывнолитых заготовок и вакуумирование, усовершенствованы раскисление стали и правка рельсов, внедрен контроль прямолинейности рельсов по всей длине в технологическом потоке производства.

Новый стандарт «принял эстафету» от одного из прежних стандартов — ГОСТ 24182—80 «Рельсы железнодорожные широкой колеи типов Р75, Р65 и Р50 из мартеновской стали. Технические условия» — в части обязательного нормирования длины строчечных скоплений неметаллических включений (НМВ) — основного показателя металлургического качества рельсовой стали. И если в ГОСТ 24182 нормирована длина «строчки» глинозема, что, впрочем, естественно при раскислении стали алюминием, то в ГОСТ Р 51685 содержатся также нормированные длины «строчек» хрупкоразрушенных сложных окислов в рельсах различных категорий качества.

Подобные достижения в повышении качества стали появились в результате многолетних совместных исследований ученых железнодорожной и металлургической отраслей. Были определены: допустимая длина строчечных скоплений НМВ; включений (высокотвердых, сложных, пластичных), которые подлежат нормированию; допустимый размер (диаметр) наиболее крупных отдельных включений в скоплениях.

На начальной стадии исследований установили, что строчечные скопления НМВ, приводящие к зарождению контактно-усталостных дефектов, состоят из множества высокотвердых остроугольных частиц оксидов. Опасность таких включений (глинозем, алюминаты кальция, шпинели) заключается в наличии полостей и образовании микротрещин как зон предразрушения вокруг них, а также остаточные термические напряжения растяжения в металлической матрице вследствие различий в физических свойствах матрицы и включений. Строчечные скопления состоят из десятков отдельных включений различной величины: от 5—10 мкм до особо крупных — 150—200 мкм.

При металлографическом методе контроля включений на шлифах необходимо установить количественные характеристики степени загрязненности стали. Только в этом случае можно оценить различные технологии производства стали и способы снижения ее загрязненности «строчками» НМВ. Под руководством Э.Л. Колосовой (Урал НИИ ЧМ) разработали методику, в которой, во-первых, сформулировано понятие «строчки» НМВ, во-вторых, предложена шкала оценки загрязненности стали по длине максимального строчечного скопления НМВ.

Переход на новые марки стали, использование различных комплексных сплавов привели к появлению в рельсовой стали разнообразных, сложных по составу, НМВ. Для определения типа и состава строчечных скоплений в ГНЦ РФ ОАО «Уральский институт металлов» под руководством А.Б. Добужской выполнили металлографическое, петрографическое и микрорентгеноспекртальное исследования НМВ. На базе этих исследований создан «Классификатор неметаллических включений», который многие годы используют контрольные лаборатории меткомбинатов для идентификации неметаллических включений в рельсах при аттестационном контроле.

Освоение сталеплавильного производства нового уровня значительно улучшило металлургическое качество рельсов: существенно снизилось содержание в стали кислорода, водорода, серы, НМВ. Однако металлографический способ контроля загрязненности стали имеет ограниченные возможности. В случае «чистой» стали для достоверной оценки следует изучить много шлифов, что увеличивает трудоемкость контроля. По мнению С.М. Трушевского (ОАО «ВНИИЖТ») необходимо применять другие аналитические методы исследований. На данный момент наиболее перспективны следующие из них: локальный рентгеноспектральный анализ; фракционный газовый анализ; автоматизированный металлографический (анализаторы изображения).

В совокупности эти методы могут дать полную информацию о качестве стали (состав, количество и распределение неметаллических включений). Более того, отдельные недостатки каждого метода могут быть скомпенсированы их совместным применением. Однако как в научных подразделениях, так и на меткомбинатах подобных комплексов нет.

Рельсовая комиссия работает по такой схеме. Сначала заслушивает доклады о стойкости и надежности рельсов на сети дорог, причем всегда возникает вопрос — какие рельсы лучше, тагильские или кузнецкие? Специалисты-рельсовики понимают, что такая постановка вопроса некорректна, качество рельсов обоих комбинатов находится на одном уровне, но существенно различаются условия эксплуатации, климат. Обязательно критикуется затянувшаяся на десятилетия реконструкция: необходимы современные методы термической обработки рельсов и прокатные станы. Затем на комиссии с подробными сообщениями о состоянии рельсового производства выступают представители меткомбинатов. Потом следуют информация, обмен опытом, в том числе с зарубежными коллегами. Подведя итоги, специалисты принимают решения на следующий год, который как обычно, кажется трудным и непредсказуемым.

После упразднения Министерства металлургии, а затем и МПС, рельсовая комиссия функционировала на началах самоорганизации, продолжая и развивая традиции многолетнего сотрудничества металлургов и железнодорожников. Несмотря на системность этой работы, признание рекомендаций специалистами и предприятиями отраслей, возможности эффективного использования результатов коллективного труда участников комиссии были ограничены.

В марте 2007 г. инициативная группа рельсовой комиссии учредила Некоммерческое партнерство (НП) «Рельсовая комиссия». Цель такой формы объединения физических и юридических лиц — решение актуальных задач. Позднее коллективными членами партнерства стали ОАО «РЖД», ООО «ЕвразХолдинг», ОАО «ВНИИЖТ» и др.

Юбилейное 125-е заседание рельсовой комиссии состоялось в октябре 2009 г. в ОАО «Калужский завод “РемнутьманГ» (г. Калуга). На заседании заслушали и обсудили более 30 докладов. Основные из них сделали главный инженер Департамента пути и сооружений ОАО «РЖД» В.М. Ермаков — об инновационных решениях по конструкциям верхнего строения пути, начальник инфраструктурной инспекции ЦТА ОАО «РЖД» С.В. Никитин — об анализе изъятия рельсов отечественного производства за последние 40 лет. начальник отдела ООО ТД «ЕвразХолдинг» П.П. Кемеж — об объемах производства и поставок рельсов и рельсовых скреплений российскими предприятиями ООО «ЕвразХолдинг» в 2008—2009 гг., главный специалист Технического управления ОАО «НКМК» В.В. Могильный — об анализе качества рельсов производства меткомбината в 2008—2009 гг.

В.В. Могильный, в частности, отметил, что в ОАО «НКМК» за последние годы модернизировали и ввели в эксплуатацию новые агрегаты, которые повысили общий технический уровень производства, создали дополнительные возможности для совершенствования технологии изготовления рельсов. В 2008 г. заработал вакууматор, что, во-первых, снизило содержание в стали вредных примесей и алюминия, во-вторых, обеспечило стабилизацию химического состава, к примеру, стандартное отклонение среднего содержания марганца в 2007 г. составило 0,81, а в 2009 г. — 0,56, кислорода — 0,73 и 0,40 соответственно. Эффект вакуумирования особенно заметен по значительному уменьшению содержания газов в стали: водорода — с 3,0—3,5 ppm до 1,0—1,5 ppm, кислорода — с 27,3 ppm в 2007 г. до 26,7 ppm в 2008 г. и до 21,9 ppm в 2009 г. Последнее обстоятельство привело к заметному повышению чистоты металла по «строчкам» хрупкоразрушенных оксидных включений: в 2008 г. средняя длина «строчки» составила 0,130 мм, в 2009 г. — 0,072 мм. А это — прямой путь к улучшению контактно-усталостной стойкости рельсов.

А.И. Борц (ВНИИЖТ) рассказал о комплексном исследовании рельсов зарубежного производства, подвергнутых дифференцированной двухсторонней закалке сжатым воздухом с тепла прокатного нагрева. Показательно, что параметры рельсов (прочность, пластичность, ударная вязкость, условный предел выносливости и трещиностойкость полнопрофильных проб) определяются как структурным состоянием рельсовой стали и его характеристиками в виде размера зерен, дисперсности и морфологии перлитных колоний, так и внутренними остаточными напряжениями.

Установлено, что технология дифференцированной термической обработки рельсов — более перспективная и эффективная по сравнению с технологией объемной закалки в масле, поэтому отечественным комбинатам при реконструкции следует ориентироваться на данное технологическое решение. Перед реконструкцией термического отделения целеобразно предусмотреть апробирование двухсторонней закалки на опытных установках с отработкой режимов предварительного нагрева и последующего охлаждения, обеспечивающих максимально возможную при данном оборудовании прямолинейность рельсов с целью уменьшения их последующей правки и ее отрицательного влияния на остаточное напряженное состояние рельсов. При переходе на дифференцированную закалку с прокатного нагрева значительное внимание необходимо уделять вопросам мелкозернистости стали и способам ее обеспечения (контролируемая температура окончания прокатки, микролегирование стали нитридообразующими элементами).

И.О. Соколова (Северная дорога) отметила, что три дистанции из восьми находятся в зоне минимальных отрицательных температур — ниже минус 50 °С, морозы длятся более пяти месяцев в году. С 2007 г. на 74 км установлено наблюдение за рельсами низкотемпературной надежности (категория НЭ), заложены контрольные участки с рельсами категории Т1 производства ОАО «НКМК». Сравнительный анализ показал, что при наработке от 100 до 450 млн т груза брутто в рельсах категории НЭ выявлено 45 дефектов, категории Т1 — 61 или в 1,3 больше. Рельсы категории НЭ заметно меньше изымали из-за продольных и поперечных трещин в головке, шейке и подошве — 18 и 31 шт. соответственно. Рельсы низкотемпературной надежности (технология НН) оправдывают свое назначение!

Что касается скреплений, то на прямых и в кривых радиусом от 1000 м и более содержание пути со скреплением АРС менее трудозатратно по сравнению с КБ-65; «слабые» места — изолирующие уголки и прокладки, амортизаторы ЦП-204. Бесподкладочные скрепления ЖБР-65 но сравнению с КБ — более простое и экономичное, преимущество конструкции — меньшее количество элементов и низкая металлоемкость.

Имеется положительный опыт экспериментальной эксплуатации криволинейных остряков стрелочных переводов, изготовленных из стали, легированной хромом: износостойкость ремкомплектов выше на 40 %, ресурс больше в среднем в два раза. Путейцы Северной дороги ждут продолжения перспективной работы.

С.А. Кунавин (ОАО НПО «ЦНИИТМАШ») в своем докладе подчеркнул, что большую часть срока службы рельсы работают при наличии разнообразных трещин или трещиноподобных дефектов. В этом случае оценка надежности и работоспособности рельсов по параметрам общей прочности недостаточна. Надежность рельсов в значительной степени определяется их трещиностойкостыо, т.е. способностью оказывать сопротивление развитию усталостных трещин.

Совместно с ОАО «ВНИИЖТ» разработана методика «Рельсы термоупрочненные железнодорожные широкой колеи. Испытания на усталость и трещиностойкость». В ее основу положены испытания полнопрофильных рельсовых проб при циклическом нагружении, по результатам которых оценивают усталостную прочность рельсов. Используя максимальные нагрузки и геометрические характеристики усталостных трещин, определяют основной параметр трещи постой кости — коэффициент интенсивности напряжений. Сопоставление с нормированными параметрами позволяет делать вывод о качестве полнопрофильных рельсов. Методика аттестована, зарегистрирована во ФГУП «ВНИИМС» и включена в проект разрабатываемого национального стандарта ГОСТ Р «Рельсы железнодорожные. Общие технические условия».

В.А. Рейхарт (ВНИИЖТ) посвятил доклад основным результатам полигонных испытаний рельсов на Экспериментальном кольце. С 1979 г. под вагонной осевой нагрузкой 23; 25 и 27 тс проверено 110 опытных и сертификационных партий рельсов, в том числе 17 зарубежного производства (Япония, Франция, Канада, Польша, Австрия и Люксембург). Испытания отечественных рельсов помогли освоить промышленное производство рельсов низкотемпературной надежности, опробовать различные варианты рельсов, прокатанных из непрерывнолитых заготовок, прояснить многие вопросы раскисления стали.

С 2004—2005 гг. начали изготавливать рельсы нового поколения — переходить на прогрессивные марки стали, поэтапно внедрять меры, направленные на снижение загрязненности НМВ, прежде всего, вакуумирование, раскисление без использования алюминия. Значительно увеличилась контактно-усталостная стойкость рельсов: первые их изъятия из-за поперечной усталостной трещины в головке (дефект 21. 1—2) в 2002—2003 гг. зафиксированы при наработке (в среднем) 200—300 млн т груза брутто, в 2004 г. — 350—500 млн т, а в 2008—2009 гг. — более 700 млн т.

Выполнена статистическая обработка выхода из строя по различным дефектам рельсов с наработкой более 1 млрд т груза брутто. В период с 2003 г. по 2009 г. с такой наработкой изъято 58 рельсов, из них японских фирм — 22 шт., ОАО «НКМК» — 20 шт., ОАО «НТМК» — 14 шт., Австрии — 2 шт. Лучшие из отечественных — рельсы производства ОАО «НКМК» (шифр К23) и ОАО «НТМК» (шифр Т25) прокатаны из стали, микролегированной ванадием и азотом (технология НН). Необходимо существенно увеличить объемы рельсовой стали, обработанной азотсодержащими материалами.

Следующий резерв в повышении эксплуатационной долговечности отечественных рельсов — освоение профиля Р65У. Оно не требует дополнительных затрат, корректировки геометрических параметров накладок и сварки на сварочных агрегатах.

Установлено, что с повышением наработки на отказ значительно возрастают изъятия из-за выкрашивания металла на поверхности катания головки, основная причина которых не недостатки технологии (плены, рванины — код 10, закалки — код 17), а ударные циклические нагрузки как результат длительного взаимодействия колеса и рельса. Новый дефект необходимо внести в действующий «Каталог» с присвоением отдельного кода. В связи с увеличением количества категорий рельсов различного назначения следует пересмотреть Типовую методику определения работоспособности рельсов широкой колеи.

Обсудив доклады и выступления, участники 125-го заседания рельсовой комиссии отметили, в частности, следующее.

ОАО «РЖД» разработало «Стратегию развития железнодорожного транспорта Российской Федерации до 2030 года». Одно из основных мероприятий этой стратегии — строительство линий со скоростным и высокоскоростным движением. В связи с этим возрастают требования к элементам верхнего строения пути, в том числе к рельсам.

Срок службы лучших образцов зарубежных рельсов в 1,5 раза выше, чем отечественных. Металлургические предприятия медленно осуществляют техническое перевооружение для освоения производства рельсов и скреплений с повышенными потребительскими свойствами. Поэтому приходится закупать рельсовую продукцию за рубежом.

Финансовый кризис и резкое снижение платежеспособного спроса на рельсовую продукцию вынудили ЕвразХолдинг скорректировать сроки окончания реконструкции рельсобалочных цехов Нижнетагильского и Новокузнецкого металлургических комбинатов,
что отдаляет промышленный выпуск отечественных рельсов, отвечающих современным и перспективным требованиям РЖД, до 2011 г.

Рельсы НКМК и НТМК при полигонных испытаниях на Экспериментальном кольце, в том числе сертификационных, показывают результаты, близкие к лучшим мировым образцам, что свидетельствует о том, что на сеть поставляются отечественные рельсы повышенного качества. Завершение реконструкции рельсобалочных цехов ЕвразХолдинга позволит изготавливать рельсы, не уступающие, в сравнимых условиях эксплуатации, по затратам на содержание пути и межремонтным срокам рельсам японского, французского и австрийского производства.

Рельсовая комиссия приняла рекомендации по улучшению качества и эксплуатации рельсов и рельсовых скреплений. В них, в чатсности, говорится следующее.

При реализации программы по выпуску 100-метровых термоупрочненных рельсов необходимо предусмотреть возможность предварительной отработки технологии и оборудования дифференцированной закалки на 25-метровых рельсах отечественного производства.

Нужно разработать предложения по системе ценообразования на рельсы повышенного качества с учетом возмещения затрат производителя на модернизацию производственной базы, наряду с учетом экономического эффекта от увеличения срока службы рельсов в пути и снижения потерь, связанных с преждевременным изъятием их из эксплуатации.

В Департамент пути и сооружений ОАО «РЖД» должна быть представлена программа модернизации Экспериментального кольца с целью повышения эффективности полигонных испытаний в направлении увеличения их информативности за счет определения износостойкости и живучести рельсов, возможной унификации условий испытаний по радиусам кривых.

На основании результатов полигонных испытаний партии низколегированных хромистых рельсов, изготовленных ОАО «НКМК», надо рассмотреть вопросы применения этих рельсов на российских дорогах.

Рекомендовано согласовать поставку рельсов НТМК и НКМК с массовой долей водорода в вакуумированной жидкой стали до 2 ppm включительно без противофлокенной обработки, что соответствует мировой практике и предусмотрено в проекте нового стандарта на рельсы.

В Департамент пути v сооружений должно быть представлено техническое задание, календарный план и технико-экономическое обоснование создания унифицированного профиля рельсов широкой колеи весом около 58 кг/м, предусмотрев в нем более высокую головку и совершенную эпюру остаточных напряжений по сравнению с профилем Р65.

Целесообразно усовершенствовать технологию термической обработки остряков и рамных рельсов за счет введения контроля с помощью оптических пирометров температурного режима при нагреве перед закалкой, а также создать технологию двухсторонней дифференцированной закалки.

Западно-Сибирской дороге необходимо сертифицировать рельсовое скрепление КН-65 .

Очередное заседание НП «Рельсовая комиссия» намечено провести в сентябре 2010 г. на базе ОАО «НКМК» в г. Новокузнецке.

[СЦБот]

Эта тема была перенесена из раздела Журнал "Путь и путевое хозяйство".

Перенес: Admin