Практику наплавки гребней стоит восстановить?

Сергей Калетин, президент АО «СГ-транс» (Москва)

На сегодняшний день на рынке железнодорожных перевозок сложилась достаточно напряженная обстановка, связанная с дефицитом новых колес для грузовых вагонов. Это обусловлено несколькими факторами. С одной стороны, парк пагонов, обращающихся на пространстве колеи 1520 мм, в последние годы демонстрирует устойчивый прирост темпов обновления благодаря вводу нового подвижного состава. С другой стороны, владелец инфраструктуры в это же время активно модернизирует путевое хозяйство, заменяя старогодние рельсы на современные – с увеличением сроком эксплуатации за счет из повышенной твердости, что приводит к ускоренному износу гребней колес вагонов.

Указанные факторы привели к резкому увеличению спроса на новые колеса, что не могло не отразиться на стоимости этого важнейшего элемента конструкции вагона. За последние 5 лет стоимость колесного диска выросла более чем в 2 раза.

В этой связи владельцы подвижного состава вынуждены искать различные пути повышения эффективности использования комплектующих. При этом рассматриваются не только новые технические решения. Очень внимательно анализируется опыт соседних стран, где уже давно допускаются к эксплуатации колеса с более тонким гребнем, а также прорабатываются вопросы использования ранее разработанных в России технических решений и технологий.

В частности, для снижения стоимости жизненного цикла цельнокатаных колес колесных пар тележек грузовых вагонов рассматривается предложение возобновить восстановление гребней автоматической дуговой наплавки под флюсом. Эта технология разработана три десятилетия назад в ведущем отечественном отраслевом институте – ВНИИЖТ и активном применялась на сети железнодорожных дорог в конце 90-х годов.

Во ВНИИЖТ были проведены углубленные исследования свариваемости колесной стали марки 2, разработана технология и нормативно-техническая документация по наплавке гребней колесных пар вагонов и локомотивов. Осуществлялся постоянный авторский надзор за внедрением технологии в вагонных депо.

На пике внедрения технологии на 16 железнодорожных дорогах России (кроме Южно-Сахалинской) было организовано 123 наплавочных участка. С 1989 по 2007 год на сети железнодорожных дорог России было наплавлено по гребням 1млн. 200 тыс. колесных пар грузовых вагонов, 7840 колесных пар пассажирских вагонов и более 3000 бандажей локомотивов. При этом следует отметить, что не было зафиксировано ни одного случая отказа в эксплуатации наплавленного колеса.

Работа по исследованию, разработке технологии, оборудования, материалов и вспомогательных средств для восстановления электродуговой автоматической наплавки изношенных гребней колес подвижного состава и массовому их внедрению на сети железных дорог России была удостоена премии правительства в области науки и техники. Разработчикам была присуждена премия Правительства Российской Федерации 1998 года в области науки и техники (Постановление Правительства РФ от 17 марта 1999 года в области науки и техники (Постановление Правительства РФ от 17 марта 1999 года №306).

В 2004 году институтом разработана Унифицированная технологическая инструкция по автоматической наплавке под флюсом гребней вагонных колесных пар (ТИ-5-02-02У). Однако срок ее действия истек в 2009 году.

В 2004 году была утверждена новая редакция ГОСТ 10791 «Колеса цельнокатаные. Технические условия», в соответствии с п. 11.2 которой гарантии изготовителя не распространяются на колеса, подвергнутые: сварке; наплавке; лазерной обработке; нагреву газовой горелкой, плазмой, токами высокой частоты или иным способом; металлизации; нанесению электролитических или химических покрытий при ремонте и техническом обслуживании колесных пар у потребителя. 
Таким образом, теряется гарантия изготовителя в случае наплавки гребней колес и ответственность за них переходит на ремонтное предприятие. Существовавшая на тот момент Центральная дирекция по ремонту грузовых вагонов – филиал ОАО «РЖД» не захотела брать на себя ответственность изготовителя и перестала выполнять восстановление профиля катания колеса с наплавкой гребня. 

В связи с тем, что данная технология перестала применяться при ремонте грузовых вагонов, восстановление профиля поверхности катания колеса наплавкой было исключено из Инструкции по сварке и наплавке при ремонте грузовых вагонов и руководящего документа (РД) ВНИИЖТ 27.05.01-2017 при ее пересмотре, а также и из утвержденного Советом по железнодорожному транспорту государств – участников Содружества Руководящего документа по ремонту и техническому обслуживанию колесных пар с буксовыми узлами грузовых вагонов магистральных железных дорог колеи 1520 (1524) мм. 

В настоящее время в п. 10.2 ГОСТ 10791 в редакции 2011 года о гарантии изготовителя записано, что на колеса, подвергнутые сварке, наплавке, лазерной обработке, металлизации , нагреву газовой горелкой, плазмой или токами высокой частоты, нанесению электролитических или химических покрытий при ремонте и техническом обслуживании колесных пар, гарантии изготовителя не распространяются, кроме случаев применения технологий, согласованных с изготовителем колес. 

АО «ВНИИЖТ» для снижения количества отцепок грузовых вагонов в ТОР по причине тонкого гребня предлагает восстановить практику наплавки гребней цельнокатаных колес. Дуговая наплавка изношенных гребней цельнокатаных колес по технологии ВНИИЖТ позволяет получить увеличенный экономический эффект благодаря повышению в 4 раза износостойкости наплавленного гребня, а также за счёт снижения количества снимаемого металла при последующей станочной обработке до ремонтного профиля по поверхности катания колеса. При этом гарантированно обеспечивается увеличение межремонтного пробега колеса и значительно снижается вероятность отцепки грузового вагона в ТОР по причине тонкого гребня колеса. 

На сегодняшний день статистика показывает, что в среднем колесо проходит между обточками около 80 тыс. км, что соответствует примерно году эксплуатации. С учетом того, что при механической обработке, направленной на восстановление поверхности профиля катания, снимается около 12 мм металла, можно говорить о том, что в среднем колесо подвергается обточки 5 раз, а его общий рабочий цикл составляет 6 лет. 

За счет наплавки гребня обточка поверхности катания колеса до ремонтного профиля происходит со снятием меньшего объема металла. При этом наплавленный металл обладает повышенными триботехническими свойствами, его износостойкость выше в 4 раза по сравнению с износостойкостью колесной стали марки 2. Это могло бы увеличить ресурс колеса в 4 раза. 

Все эти факторы позволят существенно снизить стоимость жизненного цикла колеса, а также сократить потребность в новых колесных парах у перевозчиков, что повысит экономическую эффективность перевозок. 

Описанная выше технология не использовалось 10 лет, что является ограничением для ее быстрого восстановления. За прошедший период изменились и механические свойства рельсов, и нагрузки на колесо, поэтому необходимо проведение дополнительной работы и накопление новой статистической базы. Уже сейчас определены предприятия, на которых сохранилось оборудование для наплавки, можно начать изучение вопросов восстановления его работоспособности и подготовки специалистов, которые смогут его использовать. 

Если в современных условиях наплавки подтвердит высокую экономическую эффективность и снижение эксплуатационных расходов, то перевозчики и владельцы подвижного состава поднимут вопрос о пересмотре документации и внесении изменений в нормативную базу для возрождения данной технологии, которая не потеряла своей актуальности. 

 РСП ЭКСПЕРТ