Партнерский проект с компанией Руспроектэксперт

Тел.: 8-495-771-14-07

Проектирование


МЕТАЛЛ И МЕТАЛЛОИЗДЕЛИЯ ДЛЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА СНГ. ДОСТИЖЕНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ

Проанализированы проведенные в последние годы мероприятия по повышению надежности и перспективные направления дальнейшего повышения работоспособности наиболее металлоемких изделий черной металлургии СНГ для железнодорожного транспорта: рельсы и рельсовые скрепления; колеса, бандажи, оси вагонов и локомотивов; стали для изготовления кузовов железнодорожного подвижного состава. Показана важность для принятия правильного решения о выборе приоритетного направления совершенствования качества изделия у потребителя. Обобщены статистически достоверные данные о наиболее типичных видах отказов у потребителя

Технический прогресс на железнодорожном транспорте ' тесно связан с работоспособностью используемых металлических материалов и металлоизделий. Последнее во многом определяется внедрением наиболее эффективных научнотехнических разработок на предприятиях черной металлургии — крупного поставщика металлов и металлоизделий для железных дорог. Ежегодный объем поставок металлургов для железных дорог России превышает 2млн.т стали.

Наиболее металлоемкими изделиями черной металлургии для железнодорожного транспорта являются рельсы и рельсовые скрепления; колеса, бандажи, оси вагонов и локомотивов; стали для изготовления кузовов железнодорожного подвижного состава. Наиболее эффективными путями повышения надежности железнодорожных рельсов, реализованными за последние десятилетия, были следующие.

Увеличение массы 1 м длины рельса (до 65—75 кг) и момента сопротивления рельсов, что привело к существенному снижению рабочих напряжений и резкому уменьшению повреждаемости подоигвы и шейки рельсов.

Термическое упрочнение рельсов по всей длине. В зависимости от принятого метода термической обработки (поверхностной или объемной) упрочнение распространяется на головку или на все поперечное сечение рельса. Введение термического упрочнения рельсов повысило их твердость с НВ 260 до НВ 350, временное сопротивление с 940 до 1280 МПа, относительное сужение с 10 до 38%, ударную вязкость с 1,5 до 3,2МДж/м2, предел выносливости с 300 до 480 МПа, статическую трещиностойкость (вязкость разрушения) с 34 до 52МПа*м1/2.

По масштабам производства и эксплуатации термоупрочненных рельсов страны СНГ занимают ведущее место в мире: протяженность пу * ти, на котором они уложены, превысила 100 тыс,км.

Уменьшается загрязненность рельсовой стали неметаллическими включениями типа глинозема и высокоглиноземистых силикатов, оказывающих наиболее вредное влияние на сопротивление контактной усталости. Повышение чистоты рельсовой стали было достигнуто за счет изменения технологии' ее раскисления, был осуществлен переход от раскисления алюминия на раскисление комплексными лигатурами, содержащими кальций и кремний с одновременным модифицированием и микролегиро влнием ванадием, титаном и цирконием.

Введение сплошного неразрушающего контроля всех рельсов, выпускаемых на металлургических заводах. До настоящего времени промышленное внедрение получил ультразвуковой контроль внутренних дефектов, на очереди внедрение токовихревого контроля наружных дефектов, твердости, концевой, местной и общей прямолинейности, а также других параметров качества рельсов.

Оптимизация эпюры остаточных напряжений рода в рельсах за счет совершенствования способов правки на роликоправильных машинах, внедрение "безмоментного" способа правки. Перспективными направЛЬниями дальнейшего повышения работоспособности рельсов являются: 1) вакуумирование и другие рафинирующие способы внепечной обработки жидкой рельсовой стали, в том числе с использованием порошков и электрошлакового переплава для части рельсов; 2) непрерывная разливка; прокатка в универсальных ^клетях; внедрение новых микролегированных сталей, в том числе с карбонитридным упрочнением и специальных заэвтектоидных сталей для рельсов, предназначенных для укладки на участках с повышенным боковым износом;новые способы механической обработки, правки и отделки, обеспечивающие существенное повышение геометрического качества рельсов.

Наиболее важными направлениями совершенствования рельсовых скреплений являются следующие.

Разработка усовершенствованных конструкций упругих екрсллений для повышения надежности работы стыков (тарельчатые шайбы) и прикрепления рельсов к подкладкам и подкладок к шпалам и создание и внедрение соответствующих технологических процессов для изготовления упругих скреплений.

2. Внедрение объемноповерхностной закалки подкладок.

В результате изменений условий эксплуатации в последние годы наблюдается снижение доли тормозных дефектов и увеличение доли износов на колесах и бандажах вагонов и локомотивов. Особенно это относится к боковому износу гребней колес.

Основные направления повышения работоспособности колес вагонов и бандажей локомотивов таковы.

Повышение прочностных характеристик колес за счет микролегирования, модифицирования и использования сталей с карбонитридным упрочнением, а также повышения содержания углерода.

Внедрение поштучной термической обработки бандажей и совершенствование термообработки колес.

Введение сплошного неразрушающего * контроля колес и бандажей.

Разработка и внедрение местной восстанавливающей и упрочняющей обработки изношенных колес и бандажей.

В настоящее время основными конструкционными материалами для изготовления кузо вов железнодорожного подвижного состава являются низколегированные стали: 09Г2 (09Г2Д) — основные несущие элементы рамы всех типов вагонов; 09Г2С — котлы нефтебензиновых цистерн; 10ХНДП — обшива полувагона, крытых грузовых вагонов, вагонов хопперов; малоуглеродистые стали 10, 08 (КП, ПС) — обшива пассажирских и пригородных вагонов.

Опыт эксплуатации железнодорожного подвижного состава свидетельствует о том, что коррозия кузовов является основной причиной дорогостЬящих ремонтов и преждевременного исключения из эксплуатации (при нормативном сроке службы 25—30 лет). Некоторые элементы кузовов повреждаются в результате коррозионной усталости, коррозионномеханического износа.

Расширение областей применения нержавеющих сталей, алюминиевых сплавов, композиционных материалов в вагоностроении должно привести к увеличению ресурса подвижного состава, снижению расхода на ремонты, снижению массы тары, обеспечению сохранности качества перевозимых грузов.

Многолетняя организация взаимодействия в системе производитель—потребитель применительно к черной металлургии и железнодорожному транспорту свидетельствует о важности обратной связи. Для того чтобы принять правильное решение о выборе приоритетного направления по совершенствованию качества изделий, производитель должен каждый момент времени иметь статистически достоверные данные о преимущественных и наиболее типичных видах отказов у потребителя

СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ Черная металлургия России и стран СНГ в XXI веке. Т о м 5, Москва 1994

Экспертиза

на главную