Не спешите наказывать монтера. Стратегия текущего содержания пути в Великобритании. Гидравлический способ удаления покрытий, страница 78

Для дополнительной оценки изнашивания, сопротивляемости образованию поверхностных трещин и свариваемости были изготовлены несколько рельсов из бейнитной стали J6 и уложены на одном из эксплуатируемых участков железной дороги Norfolk Southern (NS) близ Роанока (штат Виргиния) в кривой радиусом 320 м с возвышением наружного рельса 100 мм. По этому участку в основном обращаются со средней скоростью 56 км/ч груженные углем поезда, состоящие из вагонов массой брутто 130 т. Годовой тоннаж, ранее составлявший 54 млн. т брутто, в последнее время уменьшился до 40 млн. т. За время испытаний по апрель 2002 г. измерения проводились в начале и после пропуска 55 млн. т, 77 млн. и 100 млн. т поездной нагрузки.

В опытной кривой выполнили соединения двух рельсов из бейнитной стали методом стыковой электросварки оплавлением и рельса из бейнитной стали с рельсом из перлитной стали методом термитной сварки. Ни стыковая, ни термитная сварка не были оптимизированы применительно к стали J6, поэтому в ходе изучения приемлемости этих методов сварки рельсов для эксплуатационных условий NS ограничились лишь предварительными испытаниями. В результате произошел излом одного из стыков, соединенных стыковой сваркой, и при проходе вагона-дефектоскопа был выявлен дефект во втором стыке, соединенном этим методом. Произошло также два излома стыков, соединенных термитной сваркой. Причины изломов исследовали в целях улучшения свариваемости рельсов из стали J6. Полагают, что эта проблема для рельсов из бейнитной стали не является слишком серьезной, так как они имеют относительно низкое содержание углерода по сравнению с рельсами из перлитной стали. Содержание углерода в стали сильно влияет на свариваемость металла — чем больше содержание углерода, тем труднее получить сварное соединение удовлетворительного качества.

Предварительный анализ эксплуатационных испытаний на NS показал, что состояние поверхности рельсов из бейнитной стали с точки зрения сопротивления трещинообразованию, особенно во внутренних нитях кривых, значительно лучше, чем рельсов из перлитной стали. Иллюстрацией является рисунок, на котором представлен вид поверхности участков рельсов из стали двух разных марок, расположенных по обе стороны сварного стыка во внутренней нити опытной кривой. Эти данные согласуются с результатами, полученными в ходе испытаний на полигоне FAST. Однако характеристики рельсов по износостойкости здесь оказались иными, чем на полигоне. На NS после пропуска 100 млн. т брутто поездной нагрузки износ рельсов из бейнитной стали J6 в наружных нитях кривых был практически таким же (на 0,2 % меньшим), как рельсов из перлитной стали, а во внутренних нитях — существенно меньшим. Интенсивность же износа рельсов с термоупрочненной головкой из перлитной стали на NS оказалась на 24 % выше, чем на полигоне FAST.

Различия в характеристиках износостойкости рельсов между полигоном FAST и участком железной дороги NS можно, по-видимому, объяснить двумя причинами. Во-первых, на эксплуатируемом участке NS, вероятно, лучше смазывают рельсы, что могло повлиять на интенсивность износа. Во-вторых, отнесенный к фактической скорости движения поездов недостаток возвышения на полигоне FAST составил 43 мм, а на NS — 18 мм. В результате этого на NS наружная и внутренняя рельсовые нити нагружались более равномерно, чем на полигоне FAST, где нагрузка на наружную рельсовую нить была относительно выше.

Все это свидетельствует о том, что интенсивность бокового износа рельсов из бейнитной стали J6 может быть такой же, как и рельсов из улучшенной перлитной стали, но при значительно лучшем состоянии рельсов во внутренних нитях кривых, а также о повышенной их сопротивляемости образованию поверхностных трещин. Следует отметить, что повышенная сопротивляемость трещинообразованию наблюдалась и в ходе лабораторных испытаний, в которых моделировали разные условия контакта колеса и рельса. При этом на образцах из стали J6 трещины развивались в среднем в 5 раз медленнее, чем на образцах из перлитной стали.