Technologie výroby kolejnic, jejich značení a přejímka – Železniční trať

Během výrobního procesu je nutné zajistit nízký obsah vodíku a oxidů a jednotné chemické složení.

Tekutá kolejnicová ocel se lije do bloků – čtvercových ocelových profilů vhodného průřezu. Pro optimální válcování dlouhých kolejnic s vysokou kvalitou povrchu a také s přísnými rozměrovými tolerancemi je nutné přesně dodržovat teplotní režim. Chlazené kolejnice (Poussin vyrábí kolejnice až do délky 120 m) se rovnají ve válcovací rovnačce tak, aby na povrchu průřezu a v podstavci vznikla minimální vnitřní zbytková tahová napětí. Po narovnání je kolejnice odeslána k technické kontrole, která se provádí automaticky a zahrnuje:

• – ultrazvuková detekce vad;
• — studium povrchu kolejnic pomocí vířivých proudů;
• — definice svislých a vodorovných rovin;
• — posouzení správnosti profilu.

Kolejnice mohou být dodávány ve válcovaném stavu (surové), tj. s přirozenou tvrdostí (bez dodatečného tepelného zpracování). Pro zlepšení vlastností mohou být perlitické ocelové kolejnice podrobeny dodatečnému tepelnému zpracování.

Moderní kolejnice se vyrábějí z vysokouhlíkové martinské oceli. Surovinou pro její výrobu je litina. Litina se získává přetavováním železných rud ve vysokých pecích a je to slitina železa a uhlíku. Litina, která obsahuje nečistoty křemíku od 0,5 do 1,5 %, manganu od 1,2 do 1,5 %, fosforu do 0,3 % a síry do 0,08 %, se používá k výrobě kolejnicové oceli v ingotech. Velikost ingotů se volí v závislosti na kapacitě válcovny kolejnic konkrétního závodu. Při ochlazování ingotu se v celém jeho objemu tvoří bubliny plynu, které se z oceli neuvolnily (bubliny se vyskytují uvnitř ingotu a na jeho povrchu). Při válcování kolejnic se v mnoha případech na povrch kolejnice dostávají bubliny plynu umístěné na samém povrchu ingotu ve formě tzv. vlasy – jemné podélné trhliny. Vlasové trhliny jsou nejnebezpečnější v patě kolejnice, protože často způsobují nebezpečné vady, které vedou k zlomení kolejnice během cesty.

Bubliny plynu uvnitř ingotu jsou hlavním důvodem vzniku tenkých vnitřních kovových trhlin v hlavě kolejnice – flo-kens, z nichž se vyvíjejí vnitřní únavové trhliny ve formě světlých nebo tmavých skvrn atd. Kromě smršťovacích dutin a plynových bublin ingoty vždy obsahují heterogenitu kovu v chemickém složení, která vzniká v důsledku pomalého ochlazování tekuté oceli v ingotu.

Kvalita oceli do značné míry závisí na její kontaminaci nekovovými příměsemi a na obsahu chemických prvků, jako je uhlík, mangan, křemík, fosfor a síra. Nejškodlivější z nich jsou síra a fosfor. S vysokým obsahem síry se ocel při vysokých teplotách stává křehkou. (červenoprsý) a s vysokým obsahem fosforu – křehké při nízkých teplotách (křehký za studena). Povaha a stupeň kontaminace nekovovými vměstky souvisí také se způsobem dezoxidace oceli během jejího tavení. Při dezoxidaci oceli pouze hliníkem v ní zůstávají částice oxidu hlinitého – aluminy -, které se při válcování vytahují do „čar-dráh“, čímž narušují kontinuitu kovu. V oblasti těchto drah vznikají během provozu nebezpečné kontaktní únavové příčné a podélné trhliny. Aby se tomu zabránilo, používají se při dezoxidaci oceli komplexní dezoxidační činidla.

Ve válcovnách kolejnic se proces válcování kolejnic do kolejnicového pásu skládá ze tří po sobě jdoucích operací: lisování ingotu do čtvercového polotovaru, vyříznutí polotovaru (bloomu) z hlavové a zadní části a konečné válcování bloku do kolejnicového pásu. Před válcováním válci válcovacích tratí se kolejnicové ingoty zahřívají ve speciálních pecích, kde se jejich teplota v celém objemu vyrovnává a zahřívá na 1100–1200 °C. Pro získání kolejnice z ingotu je nutné jej mnohokrát protáhnout válci různých kalibrů. Velikosti kalibrů se volí tak, aby se válcovaný pás při přechodu z jednoho kalibru do druhého postupně, bez nadměrného pnutí, které může vést ke vzniku trhlin v kovu, blížil správnému tvaru kolejnice v průřezu. Po opuštění válcovacích válců se kolejnicový pás rozřezává na jednotlivé kolejnice.

Významného zlepšení kvality kolejnicové oceli se dosahuje tepelným kalením neboli kalením. Hutní průmysl v současnosti používá hlavně metodu tepelného kalení kolejnic – objemové kalení, když se kolejnicová ocel kalí současně v hlavě, krku a patě. Tato metoda se používá v hutních závodech Nižnij Tagil a Kuzněck.

Při metodě objemového kalení se kolejnice zahřívají ve speciální peci na teplotu 840-850 °C a poté se přivádějí do kalicí linky naplněné olejem, ve které se postupně ochlazují na teplotu přibližně 100-150 °C. Po kalení se kolejnice přesunou do další pece k opětovnému ohřevu na 400-450 °C a postupnému, po dobu 2-2,5 hodiny, pomalému ochlazování – popouštění. Objemově kalené kolejnice mají ve srovnání s tepelně nekalenými vyšší provozní trvanlivost. Vzhledem k tomu, že v hlavě kolejnice je soustředěno více kovu než v patě, je ochlazování nerovnoměrné po celém profilu kolejnice, takže se kolejnice při ochlazování deformují a po konečném ochlazování jsou zakřivené. Rovnaní kolejnic se provádí na speciálních válcových rovnacích strojích s následným rovnáním na razicích lisech. Po konečném rovnání kolejnic se jejich konce ořezávají na speciálních frézkách.

Kolejnice určené k položení do kolejiště se posílají k vrtačkám, kde se vyvrtávají otvory pro spojovací šrouby.

Na krku na jedné straně každé kolejnice je za horka vyváleno konvexní označení (obr. 2.4), které obsahuje:

• — označení výrobce (například K – Kuzněcký hutní závod, T – Nižnijtagilský hutní závod);
• — měsíc (římskými číslicemi) a rok výroby (arabskými číslicemi); typ kolejnice;
• — označení směru válcování šipkou (hrot šipky ukazuje na přední konec kolejnice ve směru válcování).

Značky by měly být 30 až 40 mm vysoké a vyčnívat 1–3 mm s plynulým přechodem k povrchu krku.

Obr. 2.4. Značení nových kolejnic: a — na konci; b — podél kolejnice (rozměry jsou uvedeny v mm)

Značení se nanáší nejméně na čtyřech místech (na kolejích do délky 12 m – nejméně na dvou místech) po celé délce kolejnice.

Na stojinu každé kolejnice, na stejné straně, kde jsou vyváleny konvexní značkovací znaky, se za tepla nanáší následující:

— tavicí kód, který zahrnuje: označení tavicí metody [pro výrobu oceli v konvertoru (K) a elektrické peci (E).

Tavný kód se nanáší po celé délce kolejnice ve vzdálenosti nejméně 1 m od konců;

• – konvenční označení řídicích kolejnic;
• — konvenční označení tepelně zpevněných kolejnic ve tvaru prstence o průměru 15–20 mm a hloubce nejvýše 1 mm, který se nanáší ve vzdálenosti nejméně 1 m od konce.

Na konec každé přijaté kolejnice jsou přejímací značky umístěny oddělením kontroly kvality výrobního závodu, inspekčním oddělením společnosti JSC Russian Railways nebo jiným spotřebitelem na jeho žádost.

Přijaté kolejnice jsou označeny nesmazatelnou barvou: modrou – na kolejnicích kategorie B; pistáciovou (světle zelenou) – na kolejnicích kategorie T1; žlutou – na kolejnicích kategorie T2; bílou – na kolejnicích kategorie H.

Značení se provádí: na konci kolejnice – vyznačením obrysu hlavy přejímacími značkami; na povrchu hlavy a krku kolejnice – příčným pruhem širokým 15-30 mm ve vzdálenosti 0,5-1,0 m od konce přejímacími značkami.

Kolejnice určené pro pokládku v obloukových úsecích trati jsou dodatečně označeny nesmazatelnou barvou v barvě odpovídající kategorii kolejnice: jedna patka na konci kolejnic o délce 24,92 a 12,46 m; obě patky na konci kolejnic o délce 24,84 a 12,42 m.

U kolejnic různých délek vyrobených pro výhybky a jiné účely je povoleno dodatečné značení nesmazatelnou barvou. Tvar a hlavní (kontrolované) rozměry průřezu nových kolejnic musí odpovídat znázornění na obr. 2.4 a v tabulce 2.1. Umístění, počet a průměr otvorů pro šrouby ve stojině na koncích kolejnic musí odpovídat znázornění na obr. 2.4 a v tabulce 2.3. Otvory pro šrouby musí být kolmé na svislou podélnou rovinu kolejnice. Okraje otvorů pro šrouby musí mít zkosení o šířce 1,5 až 3,0 mm pod úhlem asi 45,5°.

Na povrchu kolejnic určených ke svařování nejsou povoleny zarolované bubliny a vlasové linie v délce menší než 100 mm od konců.

Délka a přípustné odchylky (mm) délky kolejnic 25 m (12,5 m) musí odpovídat údajům: pro kategorii B ±10 (±4); T1 ±9 (±7); T2 ±20 (±15); H ±6 (±6).

Umístění otvorů pro šrouby v kolejnicích

Přípustné odchylky, mm pro kolejnice kategorie

Kolejnice R65 je jedním z nejoblíbenějších prvků železniční trati v Rusku. Její popularita je dána optimální kombinací pevnosti, odolnosti a cenové efektivity. Podívejme se na hlavní parametry a vlastnosti této důležité součásti železničních tratí.

Hlavní rozměry a vlastnosti

Kolejnice R65 má následující klíčové parametry:

• Hmotnost na běžný metr: 64,72–64,88 kg
• Výška: 180 mm
• Šířka základny kolejnice: 150 mm
• Šířka hlavy: 75 mm
• Plocha průřezu: 82,65–82,79 cm²

Standardní délka kolejnice P65 je 12,5 nebo 25 metrů. To umožňuje optimalizaci procesu pokládky a minimalizaci počtu spojů na koleji. Pro souvislé kolejnice je povoleno použít kolejnice o délce 12,36 m a pro zakřivené úseky 12,42 a 12,46 m.

Návrhové prvky

Kolejnice R65 se skládá ze tří hlavních částí:

1. Hlava přebírá hlavní zatížení od kol kolejových vozidel.
2. Krk – poskytuje konstrukci pevnost a tuhost.
3. Podrážka rozkládá zatížení na pražce a zajišťuje stabilitu kolejnice.

Zvláštní pozornost je věnována profilu kolejnice. Jak poznamenává Sergej Kobzev, hlavní inženýr Ruských drah: „Optimální geometrie kolejnice R65 umožňuje snížit opotřebení párů kol a prodloužit životnost celé železniční infrastruktury.“

Profil kolejnice obsahuje několik důležitých prvků:

• Poloměr hlavy R500 mm – zajišťuje optimální centrování zátěže
• Sklon boční plochy hlavy je 1:20 – odpovídá profilu přírub kola
• Přechodové poloměry R80, R15, R370 mm – lepší rozložení zatížení
• Poloměr zaoblení hran R3 mm – zabraňuje koncentraci napětí

Materiál a výroba

Kolejnice R65 je vyrobena z vysoce kvalitní oceli třídy M76VT s obsahem 0,82 % uhlíku a řadou legujících prvků (křemík, mangan, vanad, titan, zirkonium). To zajišťuje vysokou pevnost, odolnost proti opotřebení a únavovému zatížení.

Kolejnice se vyrábějí v souladu s normami GOST 8161-75, 51685-2000 a 51685-2013. Přísná kontrola kvality zaručuje absenci vad a splnění všech technických parametrů. Kolejnice podléhají ultrazvukovému testování pro zjištění vnitřních vad.

Aplikace a výhody

Kolejnice R 65 se široce používá na hlavních železničních tratích, příjezdových komunikacích a při rekonstrukcích stávajících tratí. Její hlavní výhody:

• Vysoká nosnost
• Dlouhá životnost
• Možnost vytvoření souvislé svařované dráhy
• Kompatibilita s jinými typy kolejnic (např. P75)

Tepelně zpevněná verze kolejnice P65-T1 má zvýšenou pevnost a odolnost proti opotřebení, díky čemuž je ideální pro oblasti s hustou dopravou a vysokým zatížením. Tyto kolejnice vydrží hustotu zatížení až 75 milionů tun na km za rok.

Instalace a údržba

Kolejnice R65 se snadno instalují díky svým standardizovaným rozměrům a možnosti svařování v terénu. To výrazně urychluje proces pokládky a oprav kolejí. Pro spojení kolejnic se používají speciální podložky a šrouby, které zajišťují spolehlivé upevnění.

Pro zpracování kolejnic se používají speciální nástroje. Například vrtání se provádí vrtáky s tvrdostí krčku až 41 HRC na Rockwellově stupnici, což zajišťuje přesnost a trvanlivost spojů. Frézování konců kolejnic se provádí pod úhlem 90° k ose s tolerancí maximálně 1 mm.

Pravidelná údržba a včasná výměna opotřebovaných úseků pomáhá udržovat vysokou kvalitu železniční trati a bezpečnost provozu. Inspekce kolejnic zahrnuje vizuální kontrolu, ultrazvukovou detekci vad a měření geometrických parametrů.

Ekonomická účinnost

Použití kolejnic R65 umožňuje výrazně snížit provozní náklady železnic. Jejich odolnost a schopnost odolávat vysokému zatížení snižují četnost oprav a výměn kolejové infrastruktury. Možnost vytvoření souvislé koleje navíc snižuje dynamické zatížení kolejových vozidel, což zvyšuje životnost vozů a lokomotiv.

Je třeba poznamenat, že kolejnice R 65 je spolehlivým a časem osvědčeným prvkem železniční infrastruktury. Její vlastnosti splňují moderní požadavky na rychlost, bezpečnost a ekonomickou efektivitu železniční dopravy. Neustálé zlepšování technologií výroby a montáže činí tento typ kolejnic žádaným jak při výstavbě nových tratí, tak i při modernizaci stávajících tratí. Kolejnice R65 hrají klíčovou roli v rozvoji dopravního systému země, poskytují spolehlivý základ pro vlakovou dopravu a přispívají k ekonomickému růstu regionů.