Эволюция повреждаемости рельсов дефектами контактной усталости

摘要

Рассмотрены вопросы и современное состояние повреждаемости рельсов в эксплуатации. Показано, что основным видом повреждаемости рельсов, обуславливающим их изъятие из пути в объеме свыше 50% общего количества изымаемых рельсов, являются дефекты контактно-усталостного характера по кодам 10, 11, 17, 21 в соответствии с действующим каталогом дефектов рельсов. Исследован характер зарождения и развития дефектов контактной усталости рельсов в настоящее время. Показано, что основной причиной их образования является уже не низкая чистота стали по неметаллическим включениям и наличие строчек хрупко разрушенных неметаллических включений в виде алюмосиликатов и других сложных окислов, а деструкция поверхностного слоя металла головки рельса под воздействием циклической пластической деформации. На примере рельсов категории Т1 по ГОСТ Р 51685-2000, эксплуатировавшихся на Экспериментальном кольце ОАО "ВНИИЖТ", определены основные этапы деструкции металла головки рельса и исследованы процессы, протекающие на различных этапах. Установлено, что на этапах деструкции металла головки рельса происходит образование наклепанного слоя с микроструктурой волокнисто-деформированного перлита; образование трещин при деформации уже наклепанного упрочненного слоя с волокнисто-деформированной микроструктурой и пониженным на четверть временным сопротивлением и в 4 раза относительным удлинением; развитие трещин и образование небольших выкрашиваний (питтингов) с их последующим развитием до образования выкрашиваний металла глубиной до 4,0 мм, а также образование продольных трещин глубиной до 6-10 мм с последующим поворотом и развитием поперечных усталостных трещин. Для исследованных рельсов получена зависимость глубины выкрашиваний от пропущенного тоннажа. Предложено периодичность и режимы профилактического шлифования рельсов в пути определять не только на основании интенсивности развития неровностей, но и на основе закономерностей углубления поверхностных трещин и выкрашиваний при увеличении наработки рельсов в данных условиях эксплуатации. Для определения глубины поверхностных трещин необходимо создавать специальную дефектоскопную аппаратуру.