Defekty szyn i ich klasyfikacja. Struktura oznaczenia wady szyny

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 10:38

Istnieje dość duża liczba różnych wad szyn. Wszystkie występują z różnych powodów. W sumie istnieją cztery główne rodzaje niedoborów, w wyniku których następuje awaria. Słaba technologia produkcji torów i spawanie jest pierwszą przyczyną zużycia. Drugim powodem jest to, że zawartość ścieżki jest zbyt niska. Materiał posiada taki parametr jak kontaktowa wytrzymałość zmęczeniowa, a jeśli ten parametr nie jest wystarczająco wysoki, to szyny również stają się bezużyteczne. Ostatnim powodem awarii tych obiektów jest wpływ przemieszczającego się po nich taboru kolejowego.

Przyczyny niepowodzenia

Podczas eksploatacji wady szyn i ich prawdopodobieństwo wystąpienia są obliczane na podstawie kilku faktów. Po pierwsze, ważnym czynnikiem jest wielkość tonażu, który przejechał na odcinku trasy. Po drugie, pewną rolę odgrywa obciążenie osi taboru. Prędkość pociągów może również wpływać na stan szyn. Praktyka i obserwacja pokazują, żew ciepłym sezonie, czyli wiosną i latem, zmniejsza się liczba zerwanych torów. Jesienią wskaźnik ten nieznacznie wzrasta, a zimą wzrasta 2-3 razy w porównaniu z ciepłym sezonem. Jest na to wytłumaczenie i polega na tym, że w niskich temperaturach metal charakteryzuje się zwiększoną kruchością. Innymi słowy, jego udarność jest zredukowana do minimum. Największy odsetek awarii torów spowodowanych usterkami szyn występuje w marcu, jeśli mówimy o europejskiej części kraju, a także w kwietniu, jeśli dotyczy to regionów wschodnich i syberyjskich.

Detektory wad służą do wykrywania takich problemów. 96,5% wszystkich zidentyfikowanych problemów można zidentyfikować za pomocą urządzeń wymiennych lub przenośnych. Kolejne 2% wykrywane są za pomocą defektoskopów samochodowych, a kolejne 1% za pomocą innych modeli tego urządzenia. Bardzo ważne jest, aby pamiętać, że istnieje klasyfikacja wad szyn i ich opis za pomocą numerów. Dokonano tego, aby móc przeprowadzić statyczne rozliczanie szyn.

Klasyfikacja

Wszelkie uszkodzenia, przerwy lub wady na odcinkach toru są wskazywane za pomocą ujednoliconego systemu liczb. Dwie pierwsze liczby są głównymi, a trzecia pomocniczymi. Pierwsza cyfra wskazuje rodzaj wady lub uszkodzenia szyny. Ponadto wskazuje również lokalizację problemu na odcinku kolejowym. Druga cyfra opisuje rodzaj wady lub opisuje uszkodzenie, biorąc pod uwagę przyczynę jej powstaniapojawił się. Trzecia cyfra pomocnicza wskazuje lokalizację wady lub uszkodzenia na długości szyny. Bardziej szczegółowo, wady szyny i ich klasyfikacja są opisane liczbami od 1 do 9 dla pierwszego znaku.

• Jeżeli pierwsza cyfra to 1, oznacza to, że nastąpiło wykruszenie i łuszczenie się metalu na powierzchni tocznej główki szyny.
• Jeżeli liczba wynosi 2, oznacza to, że na odcinku toru znaleziono poprzeczne pęknięcia główki szyny.
• Liczba 3 wskazuje również na obecność pęknięć w główce szyny, ale typu podłużnego.
• Liczba 4 wskazuje, że nastąpiły zmiany plastyczne, to znaczy zgniecenie, pionowe, boczne lub nierównomierne zużycie głowy.
• 5 to uszkodzenia szyn i wady wpływające na szyję.
• 6 to awaria lub uszkodzenie podeszwy szyn.
• 7 - jest to dość silna deformacja, ponieważ liczba ta wskazuje na występowanie załamań na całym odcinku linii kolejowej.
• Jeżeli przerwy występują w płaszczyźnie pionowej i poziomej, to zamiast pierwszej przypisywana jest liczba 8.
• Wszystkie inne wady szyny, uszkodzenia itp., które nie mieszczą się w żadnej z powyższych kategorii, są oznaczone numerem 9.

Określanie znaczenia liczb

Druga z głównych cyfr kodu wady szyny również ma wiele wartości, a dokładniej od 0 do 9.

• Jeżeli druga cyfra to 0, oznacza to, że wada powstała na skutek odchyleń od technologii przy tworzeniu tego odcinka linii kolejowejprodukcja.
• Liczba 1 wskazuje, że jakość metalurgiczna stali użytej do produkcji szyn była niewystarczająca. Możliwe jest również, że wytrzymałość stali była niższa niż wymagana do normalnej eksploatacji.
• 2 - wskazuje, że podczas przetwarzania końcówek popełniono błędy, w wyniku których odcinek ścieżki nie powiódł się. Ponadto zawiera również niektóre wady, które pojawiają się podczas obróbki profili szynowych.
• 3 - są to wady szyn toru kolejowego, które powstały w związku z naruszeniem wymagań instrukcji bieżącego utrzymania obiektu. Obejmuje to również szkody spowodowane naruszeniem zasad technologii obróbki otworów na śruby w hucie.
• Jeżeli druga liczba to 4, oznacza to, że problemy z szynami powstały w wyniku specyficznego uderzenia na nie przez tabor, na przykład z powodu poślizgu. Obejmuje to również uszkodzenia, które powstają w wyniku tego, że tabor nie przechodzi odpowiednich kontroli lub naruszane są tryby jazdy.
• Liczba 5 obejmuje wszystkie uszkodzenia spowodowane przez jakiekolwiek mechaniczne uderzenia z zewnątrz, na przykład uderzenie narzędziem, uderzenie szyny o szynę itp.
• Całe wady zgrzewania szyn typu common rail są spowodowane nieprawidłowościami w działaniu zgrzewarki. Występują w złączach spawanych i są ponumerowane 6.
• 7 - problemy związane z działaniem szyn na połączeniach.
• 8 - są to wady, które powstają w wyniku napawania szyn, a takżez powodu niewłaściwego spawania połączeń szyn.
• Wszystkie problemy spowodowane korozją są ponumerowane 9.

Warto zauważyć, że awaria odcinka toru spowodowana awarią szyn jest konsekwencją oddziaływania kilku przyczyn jednocześnie. Najczęściej okazuje się, że brak konserwacji kolei znacznie przyspiesza rozwój tych wad, które powstały podczas montażu lub spawania konstrukcji. Z tego powodu ustalenie przyczyny staje się trudne, ponieważ konieczne jest znalezienie dokładnie głównego źródła awarii. Wady w szynach toru kolejowego, a raczej ich numeracja ma również trzecią cyfrę.

• 0 oznacza, że problem występuje na całej długości szyny.
• 1 oznacza, że problem dotyczy stawu w kilku miejscach. Być może pęknięte jest połączenie śrubowe, które znajduje się w odległości co najmniej 750 mm od końca szyny. Jeśli mówimy o połączeniu spawanym, to w odległości 200 mm symetrycznie po 100 mm z każdej strony osi spoiny.
• 2 wskazuje, że problemy występują gdzieś poza stawem. Jeśli mówimy o połączeniu śrubowym, to trzeba spojrzeć na odległość 440 mm symetrycznie 220 mm po każdej stronie osi spoiny w stopce szyny.

Defekty w spawaniu szyn i inne uszkodzenia są również podzielone na cztery kategorie, w zależności od stopnia ich rozwoju. Istnieje stopień DP, D1, D2 i D3. Najbardziej niebezpieczne są DP. To oznaczenie wskazuje, że uszkodzenie osiągnęło krytyczne wartości lub rozmiary. Takie obszary powinnybyć wymieniony jako pierwszy. Defekty sklasyfikowane jako D1 i D2 zostaną naprawione zgodnie z ustaloną procedurą, która uwzględnia intensywność problemu. Szyny z usterkami związanymi z kategorią D3 są wymieniane tylko wtedy, gdy tak zdecyduje szef rozstawu torów. Decyzję podejmuje się na podstawie danych przekazanych przez brygadzistę po zaplanowanej kontroli i z uwzględnieniem stopnia zaawansowania wady. W efekcie okazuje się, że kody wad szyn składają się z trzech cyfr, a także wskazania stopnia ich rozwoju na odcinku.

Wykrywanie usterek

Wykrywanie wad to procedura identyfikacji wad w konstrukcji linii kolejowej za pomocą specjalnych urządzeń do wykrywania wad. Warto zauważyć, że szyny przechodzą tę procedurę kilkakrotnie. Pierwsza detekcja defektów przeprowadzana jest w walcowni kolejowej, gdy konieczna jest ocena jakości wykonanej pracy. Kolejny proces weryfikacji odbywa się już w warunkach operacyjnych, czyli w drodze. Dodatkowo weryfikacja przeprowadzana jest w warsztatach spawalniczych szyn, gdzie prowadzony jest proces spawania nie tylko nowych, ale również napraw lub spawania starych konstrukcji.

Procedura wykrywania wad ma na celu przede wszystkim identyfikację niebezpiecznych wad szyn, które znajdują się wewnątrz konstrukcji, to znaczy, że nie mają jeszcze wad na zewnątrz. Umożliwia to szybką wymianę uszkodzonej konstrukcji.

Rodzaje problemów

Obecnie wszelkiego rodzaju wady, sposoby ich eliminacji, przyczyny ich występowania,sposoby ich wyznaczania itp. przedstawione są w „Dokumentacji regulacyjno-technicznej NTD/TsP 2002”. Ponadto warto zauważyć, że istnieje również dokumentacja eksperymentalna, a także klasyfikacja wad szyn NTD/TsP 1-93, zgodnie z którą wszystkie problemowe odcinki linii kolejowej dzieli się na ostro wadliwe (OD) i wadliwe (D). Jest to kategoria wad D za pomocą NTD/CPU 2002, która jest podzielona na dużą liczbę typów, w zależności od przyczyny wystąpienia, stopnia rozmieszczenia i lokalizacji na trasie.

Do ostro uszkodzonych szyn zalicza się takie, które stanowią bezpośrednie zagrożenie dla ruchu pociągu, ponieważ pod wpływem wady mogą zapaść się pod koła pociągu lub spowodować, że tabor opuści tor. Jeśli taki odcinek zostanie znaleziony, należy go natychmiast wymienić na nowy lub na stary z magazynu kilometrowego. Jeżeli nowe wady w szynach kolejowych zostały wykryte przed upływem okresu gwarancji na ich użytkowanie lub jeżeli przeszły przez nie mniejsze tonaż niż wskazano w dokumentacji, wówczas reklamacja jest kierowana do zakładu metalurgicznego, w którym zostały wyprodukowane. Jeżeli wada w złączu spawanym została wykryta również przed terminem, reklamacja jest zgłaszana do spawalni szyn.

Wadliwe szyny obejmują te odcinki toru, które z powodu długiej żywotności zaczęły stawać się bezużyteczne. Oczekuje się powstawania wad w takich obszarach. Jednak nadal muszą zapewnić bezpieczny przejazd taboru. Chociaż wW niektórych przypadkach podczas mijania takiego odcinka ścieżki wprowadzane jest ograniczenie prędkości. Nowa edycja wad szyn i ich klasyfikacja jest dokładnie przedstawiona w dokumencie normatywno-technicznym NTD/CPU 2002. Powyżej przedstawiono wartości kodów możliwych problemów.

Podział na obszary mocno uszkodzone i wadliwe

Dokumentacja wskazuje prędkość, z jaką pociąg może poruszać się po określonym odcinku toru. Jeżeli stopień rozwoju wady należy do grupy DP, prędkość ruchu nie przekracza 40 km / h do momentu eliminacji. Kategoria D1 dopuszcza prędkość nie większą niż 70 km / h, D2 - nie większą niż 100 km / h. Wady należące do grupy D3 nie powodują ograniczenia prędkości ruchu taboru.

Ponadto istnieje ustalony czas wymiany każdej grupy uszkodzonych szyn. Jeżeli w wyznaczonym terminie nie nastąpi zastąpienie, kategoria zostaje zastąpiona wyższą. Innymi słowy, DP3 przechodzi do D2, D2 do D1, D1 do DP. Oczywiście z każdym przejściem terminy wymiany stają się coraz bardziej rygorystyczne, a także zwiększa się ograniczenie prędkości ruchu, zgodnie z ustalonymi normami.

Defekty w szynach i ich nowa klasyfikacja zgodnie z NTD/CPU definiują również problemy, które zmieniają odcinek toru w stan dotkliwie uszkodzonych lub po prostu uszkodzonych torów. Do OD należą takie problemy jak:

• Występowanie pęknięć poprzecznych, wzdłużnych lub bocznych w główkach szyn. Najczęściej awarie należą do drugiej i trzeciej grupy, a ich kody to 20, 21, 24, 25.
• Pękanie w otworach na śruby zkod 53, a także pęknięcia w szyjce szyny, niezależnie od wielkości, a także o kodach 50, 55, 59 i 56.1.
• Występowanie korozji lub miejscowego zużycia szyn o kodzie 69 pęknięć powstałych w wyniku zmęczenia korozyjnego, wykruszenia podeszwy szyn o kodzie 60, 64, 65, 66 oraz pęknięć poprzecznych szyn.

Wystąpienie którejkolwiek z tych nowych usterek prowadzi do tego, że nawet nowy odcinek linii kolejowej przechodzi w stan ML i musi zostać pilnie wymieniony. Istnieje kilka znaków, za pomocą których identyfikowane są uszkodzone szyny na torach odbiorczych i odjazdowych. Należą do nich:

• przekroczenie znormalizowanego zredukowanego kodu 41+44, kodu bocznego 44 lub zużycia główki szyny pionowej;
• odpryski metalu, jeśli głębokość nie przekracza 3 mm, a długość wynosi 25 mm;
• obecność poślizgu na kołach taboru, falujące zużycie.

Warto również dodać, że największy procent przejścia normalnych szyn do kategorii wadliwej występuje ze względu na brak stykowej wytrzymałości zmęczeniowej materiału. Takie problemy wad w szynach i elementach rozjazdów, które są również montowane na szynach, są klasyfikowane jako kody 11 i 21. Również dość często przyczyną jest problem 44, który oznacza duże zużycie boczne główki szyny. Dość często dochodzi do korozji podeszwy szyny - 69.

Szczególnie niebezpieczne wady i przyczyny

Przede wszystkim podczas sprawdzania szyn należy zwrócić uwagę na awarie spowodowane przez„zmęczenie” metalu. Są uważane za najbardziej niebezpieczne. Bardziej szczegółowo wygląda to tak. Podczas ruchu koło pociągu styka się z szyną na dość małej powierzchni. To właśnie przez ten mały obszar przesyłana jest ogromna ilość napięcia, które wytwarza poruszający się pociąg. To właśnie te naprężenia stykowe, zwłaszcza jeśli występują w bezpośrednim sąsiedztwie główki szyny, powodują jej odpryski lub prowadzą do wykruszania się metalu. Im więcej kół przejeżdża przez ten obszar, tym bardziej metal się „zmęczy”. Z tego powodu wady 11.1-2 są spowodowane takim problemem jak niska wytrzymałość styku materiału. Aby uniknąć tego problemu, a przynajmniej sprawić, by szyny wytrzymywały więcej ruchów, konieczne jest zwiększenie wytrzymałości surowca.

Rozwarstwianie lub odpryskiwanie metalu może być również spowodowane obecnością linii włosów, zachodów słońca lub niewoli, które mogą pojawić się na powierzchni szyn podczas toczenia.

Takie grupy defektów szyn jak 20.1-2 i 21.1-2 są uważane za bardzo niebezpieczne. Jeśli chodzi o drugą grupę wad, dość często występują one w postaci pęknięć wewnętrznych w głowie lub pęknięć zewnętrznych, które pojawiają się w okolicy fileta w głowie. Jeśli taki problem wystąpi, szyna może następnie pęknąć pod ciężarem jadącego pociągu na wiele małych kawałków. Oczywiście doprowadzi to do wypadku i najprawdopodobniej pociąg zjedzie z torów. Jeśli chodzi o problemy z kodem 20.1-2, onipowstają w samej głowie, a głównym powodem ich pojawienia się są niedociągnięcia w technologii wytwarzania.

Defekty kolejowe z powodu złej kontroli

Warto zauważyć, że 23 października 2014 została zatwierdzona klasyfikacja wad szyny 2499 NTD/CPU. Dokument ten wszedł w życie 1 września 2015 r., a sam dokument zawiera 140 stron. Ponadto przyjęto również nową instrukcję utrzymania torów 2288. Dokument ten wszedł w życie 03.01.2017.

Takie wady jak 11.1-2 i 21.1-2 są również dość często spowodowane faktem, że brygadziści drogowi źle monitorują stan szyn. Jeżeli w pierwszym okresie eksploatacji wystąpi nieprawidłowe nachylenie szyny, to główne naprężenie przesunie się ze środka odcinka na krawędź, na której znajduje się główka, co oczywiście doprowadzi do jej szybkiego zużycia. Częstość występowania defektów znacznie wzrasta również w przypadku naruszenia gładkości wątków szynowych. Ponadto należy zauważyć, że proces narastania pojawiania się tych problemów jest silnie związany nie tylko z niewłaściwą konserwacją torów, ale także z naruszeniami w pielęgnacji części tocznej samego pociągu. Jeśli na kołach samochodu pojawiają się wyszczerbienia, suwaki i inne wady, to znacznie wpływa to na wytrzymałość zmęczeniową metalu i jego rozwój.

Oprócz główki, często występują problemy w szyjce szyn - pęknięcia w okolicy otworów na śruby, główny problem. Najczęściej pęknięcie powstaje w obrysie połączenia śrubowego, a następnie opuszcza się pod kątem 45 stopni do horyzontu. Skuteczny sposób zwalczania takich pęknięćto zawartość jakościowa stawów. Innymi słowy, konieczne jest jak najmocniejsze dokręcenie śrub, aby zapobiec zwisaniu szyn lub ich osiadaniu. Pęknięcia na szyi często pojawiają się również w miejscach, w których główka szyny przechodzi w podeszwę. Głównym powodem pojawienia się takiego defektu jest niewłaściwie dobrany podskok szyny.

Jeśli chodzi o samą podeszwę, to tutaj najczęściej pojawiają się nie tylko pęknięcia, ale także przebicia, włoski. Wszystko to prowadzi do zerwania torów kolejowych, pojawienia się pęknięć podłużnych i przyspiesza proces korozji. Najlepszym sposobem radzenia sobie z wieloma wadami podeszwy jest zainstalowanie sprężystej podkładki, która jest umieszczana bezpośrednio pod podeszwą szyny.

Lokalizacja usterek i ich nazwy

Obecnie istnieją dość duże tabele, które wskazują główne defekty szyn, które mogą wystąpić. Wskazują również miejsce, w którym występuje to lub inne uszkodzenie, kod problemu jest dokładnie wskazany. Takie tabele wyglądają tak.

Opis problemu	Lokalizacja uszkodzeń na szynach	Kod wady
Z powodu naruszenia technologii produkcji szyn może wystąpić problem, taki jak pęknięcia lub odpryski metalu na powierzchni tocznej głowicy	Wsuwanie i wychodzenie	W zależności od lokalizacji kod może wynosić odpowiednio 10.1 lub 10.2
Pęknięcia lub odpryski mogą również wystąpić z boku głowy lubna filecie. Powstają od wewnątrz pod wpływem dużej ilości nagromadzeń niemetalicznych	Wsuwanie i wychodzenie	Podobnie jak w poprzednim przypadku kod może być 11.1 lub 11.2 w zależności od lokalizacji uszkodzenia
Na powierzchni bieżnika mogą wystąpić odpryski metalu. Powodem tego jest wzrost efektu dynamicznego w połączeniach śrub	Na skrzyżowaniu	ten kod uszkodzenia to 13.1
Odpryski metalu mogą wystąpić na powierzchni bieżnika głowicy w obszarze złącza spawanego po wygaśnięciu ilości tonażu przekazanej w ramach gwarancji	Wada spoin szynowych	Kod błędu 16.3 i 16.4
Podobny problem z odpryskami, ale zanim gwarantowany tonaż zostanie przepuszczony przez szyny	Połączenie spawane	Defekt 17,3 i 17,4
Możliwe, że w głowie mogą wystąpić pęknięcia poprzeczne pod wpływem efektów termomechanicznych spowodowanych np. poślizgiem lub poślizgiem	Występuje zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz szwu	24.1 i 24.2
Z powodu naruszenia technologii spawania lub naruszenia procesu obróbki spawów w głowicy mogą wystąpić pęknięcia poprzeczne. Należy dodać, że może to prowadzić do awarii kolei natychmiast po pominięciu tonażu gwarancyjnego	Połączenie spawane	26,3 i 26,4
Jeśli wystąpi ten sam problem, co w poprzednim przypadku, ale zanim został pominiętygwarantowany tonaż, wówczas problem zostaje przeniesiony do innej kategorii	Połączenie spawane pozostaje jako lokalizacja	Kod błędu zmienia się na 27,3 i 27,4
Jeśli technologia produkcji szyn zostanie naruszona, w główkach szyn mogą powstać pęknięcia wzdłużne lub poprzeczne.	Zdarza się to zarówno w stawie, jak i poza stawem	Kod uszkodzenia 30.1 lub 30.2

Wyznaczanie wad kolejowych

Dziś jedyną metodą, która pozwala na wczesne wykrywanie nowych usterek w szynach kolejowych i zapobieganie im, jest metoda ultradźwiękowa.

Ta nieniszcząca metoda testowania umożliwia wykrywanie uszkodzeń w metalowych szynach za pomocą impulsów ultradźwiękowych. Metoda ta stosowana jest w wielu gałęziach przemysłu, gdzie odbywa się praca z metalem, jednak najbardziej popularna jest na dworcach kolejowych, gdzie najważniejsze jest monitorowanie jakości torów. Ultradźwiękowe wykrywanie wad pozwoli pracownikom szybko i dokładnie zidentyfikować ukryte uszkodzenia, jednocześnie nie wpływając na badany obiekt ani go nie niszcząc.

Ta metoda wykrywania wad szyn ma kilka niezaprzeczalnych zalet.

Pierwszym i najważniejszym jest brak jakichkolwiek uszkodzeń lub innych śladów pozostawionych na próbce, tj. nowych defektów. Po drugie, koszt takiego sprzętu jest dość niski, a wiarygodność danych uzyskanych w wyniku jego użytkowania jest bardzo wysoka. Co więcej, ważne jest, abytakie urządzenie pozwala na wyszukiwanie nowych usterek szyn o każdej porze roku, co jest szczególnie ważne.

Ultradźwiękowa metoda wykrywania wad pozwala wykryć nawet najmniejsze uszkodzenia w dowolnych metalowych produktach i złączach. Z tego powodu są również aktywnie wykorzystywane do kontroli rozjazdów i spoin konstrukcyjnych. Za pomocą sprzętu ultradźwiękowego można określić następujące uszkodzenia: występowanie naruszeń jednorodności konstrukcji; sprawdź miejsca uszkodzone przez korozję; sprawdź, czy skład chemiczny szyny odpowiada podanemu w dokumentach.