Дефекты рельсов — трещины, изломы, дефекты металла

Все дефекты рельсов в зависимости от их вида, места расположения, причин происхождения классифицированы и имеют свой трехзначный код. Первая цифра кода определяет вид дефекта рельса и место его появления по элементам сечения рельса (головка, шейка, подошва); вторая цифра определяет разновидность дефекта с учетом основной причины его зарождения и развития; третья цифра, отделенная точкой от первых двух, указывает на место расположения дефекта по длине рельса.

Типы дефектов или повреждений рельсов (обозначаемые первой цифрой) подразделяются следующим образом: 
1, 2, 3, 4 — дефект расположен в головке рельса: 
1 — отслоение или выкрашивание металла на поверхности катания головки рельса; 
2 — поперечные трещины в головке и изломы по ним; 
3 — продольные, вертикальные и горизонтальные трещины в головке; 
4 — смятие и неравномерный износ головки; 
5 — дефект или повреждение в шейке; 
6 — дефект в подошве; 
7 — излом по всему сечению профиля рельса; 
8 — изгиб рельса в вертикальной или горизонтальной плоскости; 
9 — прочие дефекты и повреждения.

Вторая цифра обозначает разновидность дефекта или повреждения с учетом основной причины, вызвавшей дефект этой разновидности. Разновидности дефектов (обозначаемые второй цифрой) классифицируются так: 
0 — дефекты и повреждения, возникшие из-за недостатков в технологи изготовления рельсов; 
1 — недостаточная контактно-усталостная прочность металла: 
2 — недостатки в профиле рельсов или в конструкции стыковою скрепления; 
3 — недостатки в текущем содержании пути; 
4 — ненормальное воздействие на рельсы подвижного состава (боксование, ползуны и др.); 
5 — удары инструментом и другие механические воздействия; 
6 — нарушена технология сварки; 
7 — дефекты в технологии закалки; 
8 — недостатки в технологии на плавки рельсов или в приварке рельсовых соединителей;

• Отслоение и выкрашивание металла на поверхности катания головки рельса появляются обычно при нарушении технологии изготовления рельсов.
• Выкрашивание металла на боковой рабочей выкружке головки рельса происходит в основном из-за недостаточной контактной прочности рельса при загрязненности металла неметаллическими включениями, вытянутыми вдоль направления прокатки в виде дорожек, расположенных на глубине 3-8,5 мм от поверхности катания.
• Выбоксовины и закалочные трещины в местах боксования колеи образуются на рельсах, расположенных перед входными сигналами на станционных путях, особенно у водонапорных колонок, на тормозных участках пути и т. п.
• Выкрашивание и отслоение металла на поверхности катания в закаленном слое головки рельса возникают и развиваются из-за неудовлетворительного качества закалки рельсов.
• Поперечные трещины усталости в головке (светлые или темные пятна) и изломы из-за них — наиболее опасный дефект контактно-усталостного происхождения. Возникает и развивается внутри головки рельса без каких-либо внешних признаков.
• Поперечные трещины в головке возникают из-за различных механических повреждений: при проходе колес с большими ползунами, от ударов по головке рельса путевым инструментом, рельса о рельс и т. п.
• Вертикальное расслоение головки и шейки рельса — одна из групп опасных дефектов. Они чаще всего возникают в средней части головки в любом месте по длине рельса. Подобные трещины нередко обнаруживаются в шейке рельса. Основные причины вертикального расслоения головки и шейки — остатки усадочной раковины в рельсе, неметаллические включения и скопления примесей серы и фосфора.
• Горизонтальные расслоения головки рельса возникают и развиваются обычно в средней части по высоте головки. Этот дефект может быть в любом месте по длине рельса. Основная причина горизонтального расслоения головки, кроме загрязнения металла неметаллическими включениями — газовые пузыри и флокены, вытянутые вдоль прокатки.
• Косые или продольные трещины в шейке от болтовых и других отверстий образуются в том случае, когда стык — наименее прочная часть рельсовой нити — подвергается наибольшим воздействиям,вызываемым ударами колес при проходе стыковых зазоров. На участках пути, где рельсовые стыки содержатся плохо (толчки, выплески, провисают концы рельсов, ненормальные стыковые зазоры, лопнувшие накладки. неплотная затяжка гаек у стыковых болтов и т. п.), напряжения в стыковых частях рельсов в несколько раз больше,чем в хорошо содержащихся стыках.
• Косые или продольные трещины в шейке вне стыковой части рельса возникают и развиваются в шейке в местах маркировочных знаков или повреждений от ударов путевым инструментом. Развитые дефекты такого вида можно обнаружить при внимательном внешнем осмотре. В ранней стадии развития трещины выявляются только ультразвуковыми дефектоскопами.
• Волосовины в подошве, трещины и выколы части подошвы — один из распространенных и опасных дефектов. Продольные трещины в подошве часто приводят к выколу подошвы рельса или внезапному хрупкому его излому при движении поезда. Хрупкие изломы рельсов происходят вблизи шпалы у края подкладки, а выколы подошвы — обычно на шпале.
• Закалочные трещины возникают в основном в головке рельсов из-за нарушения технологии закалки на металлургических заводах, например при неравномерном нагреве и охлаждении их в процессе закалки. Выявить такие трещины можно только магнитными дефектоскопами.
• Трещины в головке из-за приварки рельсовых соединителей возникают и развиваются из-за неправильно выполненных сварочных работ. В местах приварки образуются небольшие сварочные трещины, которые впоследствии развиваются в поперечные, а иногда в продольные, приводящие к излому или отколам головки рельсов.
• Продольные трещины в местах перехода головки в шейку и шейки в подошву наиболее часто встречаются в старых типах рельсов. Трещины очень тонкие и в начальной стадии развития представляют собой серию небольших надрывов пилообразного вида.
• Коррозионно-усталостные трещины в подошве рельса — новый и весьма опасный дефект. Вид повреждения возникает и развивается на участках пути с раздельным скреплением в местах, где между подкладкой и подошвой рельса уложены прокладки, обладающие большой влагоемкостью, например деревянные. Впитывающаяся в прокладку влага вызывает интенсивную коррозию подошвы рельса: на ней образуются каверны, концентрирующие напряжения и, как следствие — поперечные трещины усталости. Опасность таких трещин особенно велика, так как они находятся в растянутой зоне, что приводит к излому рельса даже при небольших по площади трещинах. Коррозионно-усталостные поперечные трещины, расположенные в подошве под шейкой, могут быть выявлены при ультразвуковом контроле рельсов.
• Трещины в сварных стыках возникают из-за наличия в сварных соединениях силикатных включений, пузырей, рыхлостей, непроваров, кратерных усадок и неудовлетворительной обработки сварного шва.
• Поперечные трещины в подошве рельса возникают из-за различных механических повреждений. При ударах инструментом, рельса о рельс и других механических повреждениях на их поверхности появляются насечки.
• Поперечные хрупкие изломы рельсов без видимых дефектов в изломе происходят главным образом в первые годы службы рельсов, обычно под поездами внезапно, поэтому предупредить их заблаговременно изъятием из пути опасных рельсов невозможно. Основная причина — нарушение нормального процесса их изготовления.