Неразрушающий контроль рельсов: выявляемые дефекты

Библиографическое описание статьи для цитирования:
Кирищиева В. И. Неразрушающий контроль рельсов: выявляемые дефекты // Научно-методический электронный журнал «Концепт». – 2016. – Т. 11. – С. 461–465. – URL: http://e-koncept.ru/2016/86102.htm.
Аннотация. Неразрушающий контроль для контроля рельсового полотна актуален на сегодняшний день в связи с тем, что не требует сложных процедур проверки, возможно проведение на месте. В работе рассмотрены основные дефекты, выявляемые в рельсах, они классифицированы по группам.
Комментарии
Нет комментариев
Оставить комментарий
Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы комментировать.
Текст статьи
Кирищиева Виктория Игоревна,ассистент кафедры «Путь и путевое хозяйство» ФГБОУ ВО«Ростовский государственный университет путей сообщения», г. РостовнаДонуmilaya_vika@list.ru

Неразрушающий контроль рельсов: выявляемые дефекты

Аннотация. Неразрушающий контроль для контроля рельсового полотна актуален на сегодняшний день в связи с тем, что не требует сложных процедур проверки и возможно проведение на месте. В работе рассмотрены основные дефекты, выявляемые в рельсах и классифицированы по группам.Ключевые слова:неразрушающий контроль, дефектоскопы, дефектный рельс.

Неразрушающий контроль рельсов позволяет выявлять и классифицировать дефекты, устранение которых позволяет повысить надежность и безопасность железнодорожных перевозок как грузов, так и пассажиров[1].Выявляемые дефекты рельсового полотна имеют индивидуальный код и классифицируются по группам, зависящим от места расположения дефекта, причин их возникновения, вида.К основным видам дефектов относятсяповреждение, деформация, которые, в свою очередь делятся на трещины, отслоения, выкрашивания, смятия, истирания, наплывы, коррозия металла, механические повреждения рельсов в виде изгибов, пробуксовин, выкола подошвы, головки, внутренние усталостные дефекты, в металле рельса и т.д.В зависимости от степени дефектности рельсы подразделяются на два типа (рисунок 1).

Рис.1.Виды дефектности рельсовДефекты в рельсах классифицируются по восьми группам. Каждая группа состоит нескольких дефектов, которые в свою очередь описаны, приведеныпричины появления и развития, способы выявления, особые указания по эксплуатации дефектного рельса[2].К первой группе относятся такие дефекты как:–отслоение и выкрашивание металла на поверхности катания головки изза волосовин, закатов, плен и др.Появляются в результате изготовления, связанные с недостатками технологического процесса. Проявляются на рельсах как волосовины, закаты. На заводе, при приемке рельсов, эти дефекты не заметны. При этомв результате эксплуатации вызывают отслоения, выкрашивания металла на поверхности катания. Данные дефекты выявляются при внешнем осмотре рельсов и требуют постоянного наблюдения за их развитием. При больших нагрузках рельс подлежит замене, отправляется рекламация заводуизготовителю.–выкрашивание на боковой рабочей выкружке головки изза недостаточной контактноусталостной прочности металла. Появляются в процессе производства изза наличия большого скопления неметаллических включений, расположенных в виде дорожек вдоль прокатки. Выявляются на ранних стадиях развития с применение ультразвуковой дефектоскопии. Проявляется данный дефект в виде темных пятен, расположенных вблизи рабочей выкружки головки рельса с наплывом металла. Рельсы с данным дефектом подлежат замене в плановом порядке;–пробуксовка рельсов колесами локомотивов. Появляются в результате буксирования колесами состава, образуются впадины на головках, а также возможно выкрашивание металла рельсов. Выявляются в результате внешнего осмотре и с применением специальных измерительных инструментов. Наличие данных дефектов в рельсовом полотне не способствует срочной замене, т. е. они меняются в порядке плана;–отслоение и выкрашивание металла закаленного слоя на поверхности катания головки рельса.Возникают в рельсах в связи с недостаточной закалкой материала на производстве. Появляются расслоения металла, выкрашивания в местах прокатки и дальнейшее искривление рельсового полотна.Данные дефекты выявляются при внешнем осмотре. Подлежат замене в плановом порядке. В случае сильного искривления выставляется рекламация заводупроизводителю и дефектные рельсы отправляются на замену;–выкрашивание наплавленного слоя на поверхности катания головки рельса.Возникает в связи с нарушением технологии производства и связано с некачественным сварным соединением металлов. В результате данных дефектов при движении подвижного состава происходит образование поперечных трещин, выкрашивание или отслаивание. Выявляться данные дефекты могут как при внешнем осмотре, так и сприменением средств ультразвуковой дефектоскопии. Рельсовое полотно с приведенными дефектами меняется в плановом порядке.Вторая группа дефектов объединяет:–поперечные трещины в головке (в виде светлых или темных пятен) и изломы изза них, вызванные внутренними пороками. Данные дефекты образуются, в первую очередь, изза трещинфлокенов, характеризующихся зернистыми надрывами. Врезультате движения подвижного состава по данным рельсам развиваются усталостные трещины. Проверка рельсов с данным дефектом осуществляются с применением дефектоскопов. Не зависимо от величины трещины необходима срочная замена рельс;–поперечные трещины в головке (в виде светлых или темных пятен) и изломы изза них, вследствии недостаточной контактноусталостной прочности. Дефекты данного типа возникают изза наличия в металле (стали) неметаллических соединений. Во время движения подвижного состава появляется продольная трещина, в дальнейшем приводящая к отслоению металла или поперечной трещине. Выявление данных дефектов приводится дефектоскопами. Замена рельс с данным дефектом должна проводится сразу после их выявления;–поперечные трещины в головке и изломы изза них, вследствии боксования, юза, прохода колес с ползунами или выбоинами. Дефекты данного вида возникают в рельсах в связи с боксованием, юзом при движении подвижного состава, а также в связи с проходом бракованными колесами. Поперечные трещины приводят к хрупкому излому, чаще это происходим в холодное время года, при низких температурах. Определить данные дефекты можно при внешнем визуальном осмотре или применяя дефектоскопы. Замена рельса должна быть произведена незамедлительно;–поперечные трещины в головке и изломы изза них, вследствии ударов по рельсу (инструментом, рельсом о рельс и др.). Трещины данного типа развиваются быстро и приводят к излому рельса. Выявляются визуальным осмотром или средствами дефектоскопии. Замена рельса должна быть произведена незамедлительно;–поперечные трещины в головке и изломы изза нарушений технологии сварки рельсов в следствие чего появляются пузыри. Определяются при внешнем осмотре или с применением дефектоскопов. Требуется срочная замена бракованного рельса, либо замена дефектного куска;–закалочные трещины в закаленном слое металла головки и изломы изза них. Появляются в процессе изготовления рельса изза неравномерного изменения температур во время закалки. Выявить такой дефект можно только дефектоскопами. Замена рельса должна быть произведена незамедлительно, а также выставлена рекламация заводуизготовителю.Третья группа дефектов характеризуется:–вертикальное расслоение головки изза остатков усадочной раковины выражается в виде ликвации и заворотов корки. Возникают в процессе производства. Определяются при внешнем осмотре или с применением дефектоскопов. Требуется незамедлительная замена дефектного рельса и выставление рекламации заводуизготовителю;–горизонтальное расслоение головки изза наличия скоплений неметаллических включений, возникающие еще на стадии производства. Чаще всего появляются вдоль прокатки. Дефекты данного вида можно найти при визуальном осмотре или с применением дефектоскопов. Требуется незамедлительная замена дефектного рельса и выставление рекламации заводуизготовителю;–трещины в головке близ приварного рельсового соединителя. В результате неправильной приварки рельсов возникают, сначала, небольшие сварочные трещины, которые в последствии могут трансформироваться в поперечные или продольные с дальнейшим выколом головки рельса. Достаточно внешнего осмотра, чтобы выявить такой дефект и сообщить о срочной замене рельса.Четвертая группа дефектов рельсов:–волнообразная деформация головки (волны длиной 25150 см). Возникают на заводахизготовителях при прокатке и правке рельса в результате вибраций и биений прокатной клетки. Применение рельсов с данным дефектом способствует образованию и развитию неровностей волнообразного вида. Выявить волнообразные дефекты можно при внешнем осмотре, и также с применением измерительных приборов. Возможна шлифовка головки рельсового полотна рельсошлифовочным поездом. Если данная процедура невозможна требуется плановая замена дефектного рельса;–смятие и вертикальный износ головки изза недостаточной прочности металла. В связи с недостаточной прочностью метала во время эксплуатации и прохождения железнодорожного составаголовка рельса деформируется, изнашивается, а часть металла стекает на боковую грань. При внешнем осмотре возможно выявление дефекта данного типа. При сильным смятиях и наплывах, превышающих допустимые отклонения необходима плановая замена дефектного участка рельсового полотна;–смятие головки внутреннего рельса в кривой изза его перегруза. Данный дефект возникает изза недостатков устройства и содержания пути и вызван неравномерными нагрузками на наружный рельс и внутреннюю нить. Достаточно внешнего осмотра для выявления данного дефекта. Замена рельс осуществляется в плановом порядке;–сверхнормативный боковой износ головки обусловлен недостаточной прочностью материала (металла), из которого изготовлен рельс, а также в связи со скольжением гребней колесных пар во время входа в кривые по боковой поверхности рельса. Выявить дефект данного типа можно как при внешнем осмотре, так и с применением специальных измерительных инструментов. Эксплуатация дефектных рельсов возможна при правильном расположении кривых в плане, а также с применением гребнесмазывателей и рельсосмазывателей. Рельсы следует заменять в порядке плана;–смятие головки в виде седловины в зонесварного стыка изза неравномерности механических свойств металла. В процессе производства и сварки рельсов в металле присутствует неоднородность механических свойств, способствующая одиночному или двойному смятию, т.е. одной или двум седловинам соответственно. Данные дефекты можно выявить при внешнем осмотре или проведя проверку измерительными средствами. Использование рельсов с дефектами указанного типа возможно после выравнивания и шлифовки зоны сварного стыка с дальнейшей плановой заменой;–смятие головки в виде седловины в месте болтового стыка появляется в зоне резкого перехода закаленного и незакаленного металла. При внешнем осмотре возможно выявление дефекта данного типа, а также с использованием специальных измерительных средств. Замена рельсов осуществляется в порядке плана;–короткие (312 см) волнообразные неровности на головке рельса (рифли). Результатом движения подвижного состава, а также скольжения возникают изменения верхних слоев рельса –их стирание. Внешний осмотр и применение измерительных средств может частично или полностью выявить данный вид дефекта. При этом замена рельса происходит в плановом порядке.Пятая группа дефектных рельс состоит из:–расслоение шейки вследствие дефектов технологии изготовленияобуславливается наличием неметаллических включений, остатками усадочной раковины либо недостаточной обрезки рельсовой полосы. Выявляется при внешнем осмотре или с применением дефектоскопов. Замена рельса осуществляется незамедлительно и предъявляется рекламация заводуизготовителю;–продольная трещина и выколи изза нее в местах перехода головки в шейку. Данный вид дефекта обуславливается недостаткамипрофиля, достаточно высокими местными напряжениями. В результате трещина может видоизменяться. Способствует развитию этого дефекта плохое содержание пути. Достаточно внешнего осмотра, чтобы определить такие дефекты, также можно применить дефектоскопы для более подробного осмотра. Срочная замена дефектных рельс не требуется, при условии,что присутствует постоянный контроль. Рельсы меняются в плановом порядке;–трещина в шейке от болтовых и других отверстий. Появление трещин такого типа обуславливается концентрацией напряжений в отверстиях, за счет сверления образуются надрывы на кромках, ускоряющие процесс коррозии и дальнейшее разрушение. Определить данный дефектный рельс можно внешним осмотром со снятием накладок, а также с применением дефектоскопов и ручных вспомогательных инструментов. Замена рельса должна осуществляться незамедлительно;–трещина в шейке в местах маркировочных знакови выколы изза нее обусловливаются механическими повреждениями, в которых концентрируются напряжения. Для определения трещины достаточно внешнего осмотра или применение дефектоскопа. После нахождения дефекта требуется срочная замена рельса;–трещина в шейке в зоне сварного шва вследствии дефектов сварки, т. е. некачественная сварка и обработка сварного шва. Выявление осуществляется как при внешнем осмотре, так и с применением дефектоскопов. Требуется срочная замена дефектного рельса или вырезка бракованного участка и вварка нового;–коррозия шейки рельсов возникает в результате внешних факторов во время эксплуатации, а также при попадании химических веществ. Чаще всего рельс подвержен коррозии в тоннеле, на пути отстоя и загрузки ледников и пр. Коррозию легко заметить визуально. Дефектные рельсы контролируются и меняются в плановом порядке.Шестая группа дефектов характеризуется следующими:–продольные трещины, выкол части подошвы и излом могут появляться во время эксплуатации и движения подвижного состава изза некачественного процесса производства в результате которого возникают такие дефекты как волосовины, закаты и пр., способствующие дальнейшему разрушению рельс. Дефекты данного вида можно найти при визуальном осмотре или с применением дефектоскопов. Требуется срочная замена дефектного рельса, а также отправляется рекламация заводуизготовителю;–выкол подошвы без видимых дефектов в изломе. Данный дефект может появиться в связи с недостатками профиля, отклонением толщины подошвы от нормативного значения, а также изза неравномерной нагрузки подошвы рельсы на подкладку. Для определения выкола подошвы достаточно внешнего осмотра или применениядефектоскопа. При выявлении дефекта рельс следует срочно заменить;–трещины и выколы подошвы появляются изза ударов либо внешних механических повреждениях. При внешнем осмотре возможно выявление трещины и выкола. Дефектный рельс требует срочной замены;–трещины в подошве в сварном шве, обусловленные нарушениями в технологии сварки рельсов, наличием включений, пузырей, неудовлетворительной обработкой сварного шва. Применение дефектоскопов облегчит поиск данных дефектов, но возможен и внешний осмотр. Необходимо заменить дефектный рельс, либо вырезать участок с дефектом и вварить новый;–коррозия подошвы возникает врезультате внешних механических воздействий, климатических условий (влажности, резкого перепада температур), утечки тягового тока и в дальнейшем приводит к трещинам, сколам и изломам. Для выявления коррозии возможет внешний осмотр, но для более тщательного выявления дефекта и причин рекомендуется периодичное одиночное снятие и замена рельса для проверки.В случае обнаружения коррозии рельс заменяется в плановом порядке. Седьмая группа состоит из трех дефектов:–поперечные изломы рельсов изза шлаковых включений и др. дефектов макроструктуры, попадающих в металл на этапе производства. Выявить дефект возможно только применив средства дефектоскопии. Далее производится срочная замена дефектного рельса и направляется рекламация заводупроизводителю;–поперечные изломы рельсов вследствие прохода колес с большими ползунами или выбоинами возникают в процессе эксплуатации в результате движения подвижного состава. Дефекты данного вида можно выявить при визуальном осмотре или с применением дефектоскопов. Требуется срочная замена рельса с дефектом, а также наблюдение за недефектными рельсами на данном участке;–поперечный излом без видимых пороков в нем чаще всего возникает изза некачественным содержанием пути, превышении допустимой нагрузки и пропускной способности. После выявления излома при внешнем осмотре или после проверки дефектоскопами следует незамедлительная замена дефектного рельса.Восьмая группа дефектов в рельсах состоит из:–изгиб при выгрузке с подвижного состава обуславливается некачественной эксплуатацией пути при погрузке, выгрузке и перевозке. Внешний осмотр и применение измерительных средств может частично или полностью выявить данный вид дефекта. Рельсы с небольшими изгибами могут быть выправлены без снятия, если присутствуют резкие искривления требуется срочная замена;–нарушение прямолинейности рельсов в сварном стыкепоявляется в результате сварки невыправленных концов рельса. Выявление осуществляется как при внешнем осмотре, так и с применением специальных измерительных приборов. Возможна какполная замена дефектного рельса, так и вырезка бракованного участка и вварка нового.Таким образом, дефекты в рельсах, изменяющие внешний вид рельсового полотна можно выявлять без применения специальных средств и дефектоскопов, а достаточно внешнего осмотра. При определении такого дефекта, как трещина необходимо срочно заменить бракованный рельс. Если же выявленный дефект возник в процессе производства или некачественного технологического процесса заводуизготовителю выставляется рекламация с требованием заменить дефектный рельс.

Ссылки на источники1. Кирищиева В.И. Неразрушающий контроль в диагностике рельсов: характеристика, необходимость применения / В.И. Кирищиева. –Проблемы и перспективы современной науки: материалы VIIIМеждународной научнопрактической конференции. –Ставрополь: Логос, 2015. –С. 9–16.2. Классификация дефектов рельсов[Электронный ресурс]. –2012. –Режим доступа: http://tatskom.ru/wpcontent/uploads/2012/11/deffecti_rels.pdf