Дефекты шейки и подошвы рельсов

Дефекты головки рельса. Ввод УЗ колебаний в головку рельса (схема).

Классификация дефектов и повреждений рельсов.

Причины возникновения дефектов рельсов. Причины изломов рельсов.

1) Недостатки технологии изготовления и сварки рельса.

2) Недостатки текущего содержания пути.

3) Недостаточная контакно-усталостная прочность рельсовой стали.

4) Разрушение рельса при воздействии на него подвижного состава.

В процессе эксплуатации в наидольшей степени выход рельсов по излому зависит от:

1)числа пропущенного тоннажа по пути; 2)нагрузки на ось подвижного состава; 3)скорости движения поездов; 4)характер выхода рельсов по изломам и дефектам зависит от времени года (минимум – летом; осенью он всегда повышается; зимой выход по излому в 2-3 раза больше, чем летом; это связано с тем, что сталь при более низких температурах обладает наибольшей хрупкостью (т.е. наименьшей ударной вязкостью); наибольший выход приходится на март в европейской части страны, и в апреле – в восточной и сибирской части страны).

Выход рельсов или излом – весенние оттаивание

96,5% - от общего числа выявляемых дефектов производится съемными или переносными дефектоскопами

2% - вагонами дефектоскопами

1% - прочими дефектоскопами

Классификация дефектов и повреждений рельсов унифицирована и предназначена для проведения статистического учета рельсов, изымаемых из пути в результате развития в них различных дефектов и повреждений. Все повреждения, дефекты и изломы рельсов пронумерованы двузначным основным числом и вспомогательной третьей цифрой (пр.: 17.1; 21.1; 26.3 и т.д.)

1 цифра – вид дефекта или повреждения рельсов, а также место расположения его в сечении рельса;

2 цифра – показывает разновидность дефекта или повреждения с учетом причины его появления.

3 цифра – указывает на место расположения дефекта или повреждения по длине рельса.

Появление дефекта или повреждения рельса часто бывает следствием того, что недостатки текущего содержания пути ускоряют развитие заводских дефектов.

26. Основные зоны рельсового пути.

3 зоны рельсового пути (рис.):

Зона основного металла – это зона между болтовыми или сварными стыками на участках бестыкового пути:

На 1000 метрах располагаются:

960 м – зона основного металла;

34м – зона сварного стыка;

6м – зона болтового стыка.

Головка рельса является наиболее нагруженным элементом в сечении рельса. Особенно большие нагрузки испытывает участок со стороны рабочей грани, т.к. этот участок принимает нагрузки от кеолес подвижного состава. В результате возникают контактно-усталостные трещины кодов 11 и 21 (рисунок):

При проходе колес с большими ползунами могут возникнуть трещины с кодом 24 (25) (рис.):

Дефекты 24 и 25 могут привести к хрупкому излому рельса в особенности при низких температурах.

На снижение прочности и живучести рельсов влияют дефекты заводского происхождения с кодом 17; 10 (рис.):

Наиболее опасными дефектами являются поперечные трещины: коды 21.1-2 (20.1-2); они могут появиться ввиде темно0светлых пятен. Они могут привести к хрупкому излому под проходящим составом.

Началом образования дефектов 21. могут быть: продольные трещины, развитие которых может приводить к отслоению металла (код 11).

Практикой усатновлено, что продольные трещины как правило возникают на выкружке рабочей грани и распространяется вглубь головки рельса на 5 – 10 мм. Поэтому могут развиваться поперечные трещины, которые могут привести к хрупкому излому. Ввод УЗ колебаний в головку рельса.

Для выявления дефектов в головке рельса во всех дефектоскопах используют эхоимпульсный метод с углом ввода α = 58º (рис.):

γ = 34º - угол разворота ПЭП..

Процесс распространения и отображения УЗ колебаний в головке рельса является очень сложным и зависящим от многих факторов: от степени износа рельсов, от вида и ориентации головки рельса, от погрешности установки углов ввода; причиной этого является сложность профиля головки рельса.

1) Дефекты 50.2 – это расслоение шейки рельсов (рис.):

2) Дефект 52.2 – трещины в сечении в зоне сопряжения головки рельса и шейки рельса (рис.):

Если L>30 мм – то это остродефектный рельс и он подлежит замене в плановом порядке.

3) Д.55 – поперчная трещина в шейке рельса; при выявлении такого дефекта рельс подлежит замене (рис.):

4) Д.60 – выколы и волосовины в подошве рельса

Данный рельс является остродефектным.

5) Д.69 – трещины и коррозия в подошве рельса

Р50 = 6мм

h= Р65 = 7 мм - это допустимые величины.

Р75 = 8 мм

Кроме указанных к дефектам в зоне шейки и подошвы относят:

6) Д.59 – коррозия шейки; 7) Д.62 и 65 – трещины и выколы в подошве рельса. Выявление таких дефектов приводит к смене рельсов, т.е. они являются остродефектными. 8) Д. 70 – 79 – поперечные изломы шейки.

Указанные дефекты от общего числа выявленных дефектов составляют не более 10 % от всех дефектов. Некоторые из них могут приводить к излому рельса. В 1994 году на сети ж.д. произошло 492 излома; из них 142 излома произошли по дефектам 5 группы («Дефекты и повреждения шейки») и 143 излома по дефектам 6 группы.

Причины изломов разные: 1) нарушение технологии изготовления рельсов;

2) недостатки профиля рельса.

Т.е. 60% изломов происходит в шейке и подошве рельса.

Д.69 является самым опасным, который может привести к хрупкому излому с высокой вероятностью при низких температурах.

28. УЗ контроль шейки и подошвы рельсов.

В современных дефектоскопах, которые эксплуатируются на ж.д. для контроля шейки и подошвы рельса применяют зеркально-теневой метод УЗ контроля рельсов с помощью прямого ПЭП (т.е. с углом ввода α = 0º). Данный ПЭп работает в совмещенном режиме, т.е. (рис.):

Используется дополнительный и основной ПЭП для избыточности диагностирования рельса.

Первый по ходу движения ПЭП называют основным и он служит для сплошного контроля рельса.

Второй – дополнительный ПЭП; предназначен для того же, что и первый, но не всегда включен.

Когда работают дополнительный и основной ПЭП вместе, то они образуют «УЗ колибр»; при зеркально-теневом методе происходит анализ донных сигналов.

В некоторых случаях в некоторых дефектоскопах в данный конкретный момент времени на экране появляются донные сигналы, анализируются второй и третий сигналы.

О наличии дефекта судят по уменьшении амплитуды донного сигнала ниже заданного порога.

Существует такое понятие: коэффициент выявляемости у реальных дефектов. Он определяется как отношение амплитуды донного сигнала над дефектом (U_д) к амплитуде донного сигнала на бездефектном участке рельса (U_о): К_д = U_д/ U_о.

К_д = 0; 0,6 – если есть дефекты;

К_д = 1 – если нет дефекта.

В некоторых УЗ вагонах-дефектоскопах и автомотриссах (АМО)-дефектоскопах, а также съемных дефектоскопах, кроме зеркально-теневого метода с прямым ПЭП применяют эхо-метод с прямым углом ввода и эхо-метод с двумя ПЭП (наклонными).