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.
There is discussed current situation and problems of rail damageability in operation. It has been indicated that contact-fatigue defects coded as 10, 11, 17, 21 in the standing catalogue of rail defects represent the main type of rail defects responsible for over 50 % of the total number of cases of rail withdrawal from the track. There was studied character of emergence and development of the contact-fatigue rail defects at present day. Thus it was shown that surface layer destruction of the rail head metal affected by cyclic inelastic deformation (and not non-metallic impurities of steel or presence of brittle-fractured non-metallic inclusions, such as aluminum silicates or other multiple oxides) was mainly responsible for their emergence. Specification of main destruction stages of the rail head metal and investigation of various stage processes was carried out at the JSC VNIIZhT Experimental Loop through the example of the I Class rails T1 (GOST R 51685 - 2000). It was found that at various destruction stages of the rail head metal there take place: formation of the cold-worked layer with fibre-strained pearlite microstructure, reduced by a quarter instantaneous strength and four-times reduced percentage extension; flaw development and formation of small pittings with their further development into chippings with depth up to 4.0 mm; emergence of longitudinal flaws up to 6 - 10 mm in depth with their further turning and developing of lateral fatigue flaws. For investigated rails there was obtained passed tonnage dependence of the chipping depth. It is proposed to determine frequency and regimes of in-track preventive rail grinding not only on the basis of irregularities’ development rate but also on the basis of surface flaw/chipping deepening law in terms of increase in the passed tonnage under specified operating conditions. Also there is noted the necessity of special-purpose flaw-detection equipment creation intended to determine the depth of surface flaws.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.