Дефекты рельсов и их классификация. Структура обозначения дефектов рельсов

Существует довольно большое количество самых разнообразных дефектов рельсов. Все они возникают по разным причинам. Всего выделяют четыре основных вида недостатка, из-за которых и возникает поломка. Плохая технология изготовления и сварки путей – это первая причина износа. Вторая причина заключается в том, что содержание пути находится на слишком низком уровне. У материала есть такой параметр, как контактно-усталостная прочность, и если этот параметр недостаточно высок, то рельсы также приходят в негодность. Последняя причина выхода из строя этих объектов – это воздействие подвижного состава, перемещающегося по ним.

Причины выхода из строя

Во время эксплуатации дефекты рельсов и их вероятное появление рассчитывают исходя из нескольких фактов. Во-первых, важным фактором является количество тоннажа, прошедшего по отрезку пути. Во-вторых, играет роль нагрузка на ось подвижного состава. Скорость движения поездов также способна влиять на состояние рельсов. Практика и наблюдения показывают, что в теплое время года, то есть весной и летом, количество вышедших из строя путей уменьшается. Осенью этот показатель несколько увеличивается, а зимой повышается в 2-3 раза, по сравнению с теплым временем года. Этому есть объяснение и заключается оно в том, что при низких температурах металл характеризуется повышенной хрупкостью. Другими словами, его ударная вязкость уменьшается до минимума. Наибольший процент выхода из строя путей, по причине возникновения дефектов рельсов, приходится на март, если говорить о европейской части страны, а также на апрель, если это касается восточных и сибирских районов.

Для выявления таких проблем используются дефектоскопы. 96,5% от всех выявляемых проблем удается определить при помощи съемных или же переносных устройств. Еще 2% выявляются при помощи вагонных дефектоскопов и еще 1% с применением прочих моделей этого устройства. Очень важно отметить, что существует классификация дефектов рельсов и их описание при помощи цифр. Это сделано для того, чтобы была возможность проводить статический учет рельсов.

Классификация

Любые повреждения, изломы или дефекты участков пути обозначаются при помощи унифицированной системы цифр. Первые два числа являются основными, а третье вспомогательным. Цифра, стоящая первая, указывает на вид дефекта или повреждение рельс. Кроме того, она также указывает и на местоположение проблемы на участке железной дороги. Вторая цифра описывает разновидность дефекта или же описывает повреждение с учетом причины, из-за которого оно появилось. Третья вспомогательная цифра указывает на местоположение дефекта или повреждения по длине рельс. Более подробно дефекты рельс и их классификация описывается цифрами от 1 до 9 для первого знака.

• Если первое число 1, то это значит, что произошло выкрашивание и отслоение металла на поверхности катания головки рельса.
• Если стоит число 2, то это значит, что на отрезке пути были обнаружены поперечные трещины в головке рельса.
• Цифра 3 также указывает на наличие трещин в головке рельса, но уже продольного типа.
• Цифра 4 указывает на то, что произошли пластические изменения, то есть смятие, вертикальный, боковой или неравномерный износ головки.
• Под номером 5 идут повреждения и дефекты рельс, затрагивающие шейку.
• 6 – это выход из строя или повреждения подошвы рельсов.
• 7 – это достаточно сильная деформация, так как указывает эта цифра на возникновение изломов по всему сечению ж/д дороги.
• Если возникают изломы в вертикальной и горизонтальной плоскости, то присваивается цифра 8 на место первой.
• Все остальные дефекты рельсов, повреждения и т. д., которые не входят ни в одну из выше перечисленных категорий, обозначаются цифрой 9.

Определение значение цифр

Вторая из основных цифр для кода дефектов рельсов также имеет множество значений, а точнее, от 0 до 9.

• Если второй цифрой идет 0, то это значит, что дефект возник из-за того, что при создании этого участка железной дороги были отступления от технологии производства.
• Цифра 1 указывает на то, что металлургическое качество стали, которая применялась для производства рельсов, было недостаточным. Возможно также то, что прочность стали была ниже, чем необходимо для нормальной работы.
• 2 – указывает на то, что во время обработки торцов были допущены ошибки, из-за которых участок пути и вышел из строя. Кроме того, сюда входят также некоторые недостатки, которые возникают при обработке профилей рельсов.
• 3 – это дефекты рельсов железнодорожного пути, которые возникли из-за того, что были нарушены требования инструкции по текущему содержанию объекта. Также сюда относят повреждения, вызванные тем, что были нарушены принципы технологии обработки болтовых отверстий на металлургическом комбинате.
• Если второй идет цифра 4, то это означает, что проблемы с рельсами возникли из-за специфического воздействия на них со стороны подвижного состава, к примеру, из-за буксования. Сюда же относят повреждения, возникающие из-за того, что подвижной состав не проходит надлежащую проверку или нарушаются режимы вождения.
• Под цифру 5 попадают все повреждения, которые вызваны любыми механическими воздействиями со стороны, к примеру, удар инструментом, удар рельса об рельс и т. д.
• Довольно распространенными являются дефекты сварки рельсов, которые вызваны нарушениями в процессе работы сварочного аппарата. Возникают они в сварных стыках и нумеруются цифрой 6.
• 7 – проблемы, связанные с работой рельсов в местах стыков.
• 8 – это изъяны, возникающие из-за наплавки рельсов, а также из-за неправильной приварки рельсовых соединений.
• Все проблемы, вызванные коррозией, нумеруются цифрой 9.

Стоит отметить, что выход из строя участка пути из-за поломки рельсов – это следствие воздействия нескольких причин одновременно. Чаще всего получается так, что недостаток в уходе за железной дорогой сильно ускоряет развитие тех изъянов, которые были допущены еще в процессе сборки или сварки конструкции. Из-за этого возникает сложность в определении причины, так как необходимо найти именно основной источник поломки. Дефекты рельсов железнодорожного пути, а точнее их нумерация имеет еще и третью цифру.

• 0 указывает на то, что проблема присутствует по всей длине рельса.
• 1 означает, что проблема в стыке, в нескольких местах. Возможно нарушен болтовой стык, который находится на расстоянии минимум в 750 мм от торца рельса. Если речь идет о сварном стыке, то на расстоянии в 200 мм симметрично по 100 мм в каждую из сторон от оси сварного шва.
• 2 указывает на то, что проблемы где-то вне стыка. Если речь идет о болтовом соединении, то искать нужно на расстоянии 440 мм симметрично по 220 мм с каждой стороны от оси сварного шва в подошве рельса.

Дефекты сварки рельсов и прочие повреждения также разделяются на четыре категории, в зависимости от степени их развития. Существует степень ДП, Д1, Д2 и Д3. Наиболее опасные – это ДП. Данное обозначение указывает на то, что повреждение достигло критических значений или размеров. Такие участки должны быть заменены первые. Дефекты, которые классифицируются, как Д1 и Д2, будут устраняться в соответствии с установленным порядком, который берет в расчет интенсивность развития проблемы. Рельсы с изъянами, относящимися к категории Д3, заменяются лишь в том случае, если так решит начальник дистанции путей. Решение принимается на основе данных, которые передает бригадир, после проведения плановой проверки и учетом степени развития дефекта. В итоге получается, что коды дефектов рельс состоят из трех цифр, а также из обозначения степени их развития на участке.

Дефектоскопирование

Дефектоскопирование – это процедура выявления изъянов в структуре железной дороги при помощи специальных приборов дефектоскопии. Стоит отметить, что через эту процедуру рельсы проходят несколько раз. Первое дефектоскопирование осуществляется еще на рельсопрокатном заводе, когда необходимо оценить качество готовой работы. Следующий процесс проверки проходит уже в эксплуатационных условиях, то есть в пути. Дополнительно проверка осуществляется в рельсосварочных мастерских, где выполняется процесс сварки не только новых, но и ремонт или сварка старогодных конструкций.

Процедура дефектоскопирования предназначена в первую очередь для того, чтобы выявлять те опасные дефекты рельсов, которые имеются внутри структуры, то есть еще не имеющих изъянов снаружи. Это дает возможность своевременной замены поврежденной конструкции.

Типы проблем

В настоящее время все виды дефектов, способы их устранения, причины их появления, средства их определения и прочее представлено в "Нормативно-технической документации НТД/ЦП 2002". Кроме того, стоит отметить, что имеется еще и опытная документация, а также классификация дефектов рельс НТД/ЦП 1-93, по которой все проблемные участки железной дороги делятся на остродефектные (ОД) и дефектные (Д). Именно категория изъянов Д при помощи НТД/ЦП 2002 разделяется на большое количество видов, в зависимости от причины появления, степени распространения и нахождении на участке пути.

К остродефектным рельсам относят те, которые несут прямую угрозу движению поезда, так как из-за влияния изъяна они могут разрушиться прямо под колесами поезда или же стать причиной схода подвижного состава с пути. При обнаружении подобного участка его необходимо незамедлительно менять либо на новый, либо на старогодный из покилометрового запаса. Если новые дефекты ж/д рельсов были обнаружены до того, как истек гарантийный срок их использования или же через них было пропущено меньше тоннажа, чем указывалось в документации, то к металлургическому комбинату, где они были изготовлены, предъявляется рекламация. Если недостаток был выявлен на сварном стыке также раньше положенного срока, то рекламация предъявляется рельсосварочному заводу.

К дефектным рельсам принадлежат те участки пути, которые в связи с продолжительным сроком эксплуатации начали приходить в негодность. Образование изъянов на таких участках ожидаемо. При этом они все еще должны обеспечивать безопасный проезд подвижного состава. Хотя в некоторых случаях вводится ограничение по скорости при прохождении такого отрезка пути. Новая редакция дефектов рельсов и их классификация представлена именно в нормативно-техническом документе НТД/ЦП 2002. Кодовые значения возможных проблем были представлены выше.

Разделение на остродефектные и дефектные участки

В документации указана скорость, с которой разрешается движение поезда по тому или иному участку пути. Если степень развития дефекта принадлежит к группе ДП, то скорость движения не более 40 км/ч до момента устранения. Категория Д1 допускает скорость движения не выше 70 км/ч, Д2 – не более 100 км/ч. Изъяны, принадлежащие к группе Д3, не создают ограничение по скорости перемещения подвижного состава.

Кроме того, существуют установленные сроки замены каждой группы дефектных рельс. Если в течение установленного срока замены не происходит, то категория заменяется на более высокую. Другими словами, ДП3 переходит в Д2, Д2 в Д1, Д1 в ДП. Естественно, что при каждом переходе сроки замены сильнее ужесточаются, а также увеличивается ограничение по скорости передвижения, в соответствии с установленными нормами.

Дефекты рельсов и их новая классификация по НТД/ЦП определяют также проблемы, которые переводят участок пути в состояние остродефектных или просто дефектных путей. К ОД принадлежат такие проблемы, как:

• Возникновение поперечных, продольных или боковых трещин в головке рельсов. Чаще всего поломки относятся к второй и третьей группе, а их коды 20, 21, 24, 25.
• Возникновение трещин в болтовых отверстиях с кодом 53, а также трещины в шейке рельса независимо от размеров, а также с кодом 50, 55, 59 и 56.1.
• Возникновении коррозии или местного износа рельс с кодом 69 трещины, которые возникли по причине коррозионной усталости, выколы подошвы рельса с кодом 60, 64, 65, 66, а также поперечные изломы рельс.

Возникновение любого из этих новых дефектов приводит к тому, что даже новый участок железной дороги переходит в состояние ОД и должен быть срочно заменен. Есть несколько признаков, по которым в приемоотправочных путях определяют дефектные рельсы. Сюда можно отнести:

• превышение нормированного приведенного кода 41+44, бокового кода 44, или же вертикальные износ головки рельс;
• выкрашивание металла, если глубина не превысила 3 мм, а длина 25 мм;
• наличие пробуксовки от колес подвижного состава, волонообразный износ.

Стоит также добавить, что наибольший процент перехода нормальных рельс в категорию дефектных, происходит из-за того, что появляется недостаток контактно-усталостной прочности материала. Такие проблемы дефектов рельсов и элементов стрелочных переводов, которые также устанавливаются на рельсы, классифицируются, как код 11 и 21. Также достаточно часто причиной становится проблема 44, которая означает сильный боковой износ головки рельс. Достаточно часто возникает коррозия подошвы рельсы – 69.

Особо опасные дефекты и причины возникновения

Прежде всего, при проверке рельс необходимо обращать внимание на те поломки, которые вызваны "усталостью" металла. Они считаются наиболее опасными. Если рассматривать более подробно, то выглядит это следующим образом. Колесо состава контактирует с рельсом на достаточно маленькой площадке во время движения. Именно через эту небольшую площадку и передается то огромное количество напряжения, которое создает движущийся поезд. Именно это контактные напряжения, особенно если они возникают в непосредственной близости от головки рельсов, вызывают ее скалывание или приводят к выкрашиванию металла. Чем больше колес проходит по этому участку, тем сильнее "устает" металл. Именно из-за этого дефекты 11.1-2 вызваны такой проблемой, как низкая контактная прочность материала. Чтобы избежать этой проблемы или хотя бы сделать так, чтобы рельсы выдерживали большее количество движений, необходимо повышать прочность сырья.

К расслоению или выкрашиванию металла может привести также наличие волосовин, закатов или плен, которые могут появляться на поверхности рельсов во время проката.

Очень опасными считаются такие группы дефектов рельсов, как 20.1-2 и 21.1-2. Что касается второй группы изъянов, то они достаточно часто проявляются в виде внутренних трещин головки или же наружных трещин, проявляющихся в зоне выкружки в головке. Если такая проблема возникает, то впоследствии возможен излом рельса под тяжестью движущегося поезда на множество небольших кусочков. Естественно, это приведет к аварии и, скорее всего, сходу состава с пути. Что касается проблем с кодом 20.1-2, то они возникают в самой головке, а основная причина их появления – это недостатки в технологии изготовления.

Дефекты железной дороги из-за плохого осмотра

Стоит отметить, что 23 октября 2014 года была утверждена классификация дефектов рельс 2499 НТД/ЦП. В силу данный документ вступил с 1 сентября 2015 года, а сам документ содержит 140 страниц. Кроме того, была также принята и новая инструкция по содержанию путей 2288. Этот документ вступил в силу с 01.03.2017.

Такие изъяны, как 11.1-2 и 21.1-2, также достаточно часто возникают именно из-за того, что дорожные бригадиры плохо следят за состоянием рельсов. Если в первом периоде работы возникнет неправильный подуклон рельсов, то основное напряжение сместится с центра участка к краю, где располагается головка, что, естественно, приведет к ее быстрому износу. Значительно увеличивается частота появления дефектов и в том случае, если возникает нарушение плавности рельсовых нитей. Далее важно отметить, что процесс роста появления этих проблем сильно связан не только с ненадлежащим уходом за путями, но и с нарушениями в уходе за подвижной частью самого состава. Если на колесах вагона появляются выщерблены, ползуны и прочие изъяны, то это сильно сказывается на усталостной прочности металла и на ее развитии.

Помимо головки, достаточно часто возникают проблемы в шейке рельсов – трещины в зоне болтовых отверстий, главная проблема. Чаще всего трещина берет свое начало в контуре болтового соединения, а потом уходит под уклоном в 45 градусов к горизонту. Эффективным средством борьбы с такими трещинами является качественное содержание стыков. Другими словами, необходимо максимально туго затягивать болты, не допускать провисания рельсов или их просадок. Трещины шейки также достаточно часто появляются в местах, где головка рельса переходит в подошву. Основная причина появления такого дефекта – это неверно выбранная подуклонка рельса.

Что же касается самой подошвы, то здесь чаще всего встречаются не только трещины, но и выколы, волосовины. Все это приводит к излому железнодорожных путей, к появлению продольных трещин, ускоряет процесс появления коррозии. Наилучший способ борьбы со многими дефектами подошвы – это укладка упругой подкладки, которая размещается непосредственно под подошвой рельса.

Расположение дефектов и их наименование

В настоящее время существуют достаточно большие таблицы, в которых указаны основные дефекты рельсов, которые могут произойти. Также в них указывается на место, где происходит то или иное повреждение, точно указывается код проблемы. Такие таблицы выглядят следующим образом.

Определение дефектов железной дороги

На сегодняшний день единственный метод, который позволяет выявить новые дефекты жд рельсов еще на ранней стадии и предотвратить его, – ультразвуковой способ.

Данный метод неразрушающего контроля позволяет обнаружить повреждения в металлических рельсах, используя для этого ультразвуковые импульсы. Данный метод используется во многих отраслях, где присутствует работа с металлом, однако наибольшей популярностью пользуется именно на железнодорожных станциях, где наиболее важно следить за качеством путей. Ультразвуковая дефектоскопия позволит работникам достаточно быстро и качественно определить скрытые повреждения, при этом никак не влияя и не разрушая объект изучения.

У данного метода определения дефектов рельсов есть несколько неоспоримых преимуществ.

Во-первых, что наиболее важно, это отсутствие каких-либо повреждений или любых других следов, оставленных на исследуемом образце, то есть новых дефектов. Во-вторых, стоимость такого оборудования достаточно низкая, а достоверность данных, полученных в результате его использования, очень высока. Кроме того, достаточно важно, что такое приспособление позволяет проводить поиск новых дефектов рельсов в любое время года, что особенно актуально.

Ультразвуковой способ обнаружения дефектов позволяет найти даже малейшие повреждения в любых металлических изделиях и стыках. По этой причине они также активно используются, чтобы осматривать стрелочные переводы и сварные стыки конструкции. При помощи ультразвукового оборудования можно определить следующие повреждения: возникновение нарушений в однородности структуры; проверить места, поврежденные коррозией; проверить, соответствует или нет химический состав рельса заявленному в документах.