книги из ГПНТБ / Коррозия и защита сооружений на электрифицированных железных дорогах

а)

- го-

6)

/51

Рис. 38. Изменение £/р_ п и U р_ 3 от метеорологических условий:

к рельсу). При положительных значениях потенциалов рельс— земля и отсутствии металлических контактов один и тот же ток утечки вызывает двойную потерю металла с рельсов, подкладок и других элементов. Такая существенная двойная потеря метал­ ла особенно наблюдается в тоннелях, где переходные сопротив­ ления между рельсами и подкладками, между рельсами и ко­ стылями и переходные сопротивления самих элементов цз-за постоянного увлажнения верхнего строения пути малы.

-Л .

100

ют эквивалентные электрические схемы замещения для костыль­ ного скрепления (рис. 41,а).

значительно снижаются и иногда становятся меньше 1 Ом, а утечка тока с рельса будет определяться только переходными сопротивлениями подкладки ( Й Щш ) и костылей { ( R Klш , R к2ш)« Поэтому в условиях тоннелей, где поверхность шпал и

Рис. 41. Эквивалентные схемы сопротивления цепей утечки тягового тока через элементы рельсовых скреплений

102

костыли и шурупы находятся в одинаковых условиях. Но у шу­ рупов особенно разрушается электрокоррозией нарезка, она как бы сглаживается, поэтому их свойства как деталей скрепления при одном и том же токе утечки теряются быстрее.

В последние годы для предохранения шпалы от разрушения между прокладкой и шпалой начинают укладывать амортизи­ рующие прокладки (гамбелит, резина). При этом подкладка не будет уже длительное время углубляться в шпалу и металличе­ ские контакты между рельсом и подкладкой и между подклад­ кой и шурупами (костылями) на деревянных шпалах сохра­ нятся более долго. Благодаря этому рельсы будут в лучшем по­ ложении, т. е. реже создаются условия для стекания тягового тока непосредственно с них.

Шурупы (костыли) более длительно будут находиться под потенциалом рельсов, а следовательно, и сильнее подвергаться разрушению токами утечки.

/

104

Рельсовы е скрепления на ж елезобетонны х ш палах

Скрепление КБ наиболее распространено на участках, элек­ трифицированных на постоянном токе. Эквивалентная схема приведена на рис. 41,6. Сопротивление цепи утечки тягового то­ ка рельс—металлическая подрельсовая прокладка ( R p n + R m б) изменяется в чрезвычайно широких пределах (табл. 13); вели­

цепи утечки тока с рельсов значительно снижается от увлажне­ ния шпалы и деталей рельсовых скреплений; так, на новых же­ лезобетонных шпалах падает до 4200 Ом.

Т а б л и ц а 13

Такое снижение сопротивления объясняется резким уменьше­ нием поверхностного * сопротивления резиновой прокладки и изолирующих втулок. Изменение сопротивления между рельса­ ми (на одной шпале) при различном состоянии изолирующих элементов показано на рис. 44.

При рельсовом скреплении КБ (как и при К-2) непродолжи­ тельное время отсутствует контакт рельса с подкладкой (только во время прохождения поезда — рис. 39,6). Следовательно, тя­ говый ток может вызывать электрокоррозию, стекая с металли­ ческой подкладки, с закладных болтов и опорных шайб (внутри шпалы). Стекание значительного тока с закладных болтов и шайб возможно только при сильном понижении изолирующих свойств втулок. Однако, как показали многочисленные измере­ ния, уровень изоляции втулок в самых худших условиях не сни­ жался ниже нескольких килоОм. Отсутствие же изолирующей втулки на закладном болте может привести к снижению сопро­ тивления цепи утечки с одного рельса в пределах одной шпалы

уложены без изолирующих прокладок, измерения показали, что ток утечки распределялся следующим образом: через подошву рельса от 20 до 76%, через пружинную клемму с изоляцией— от 6,8 до 21%, через клемму без изоляции — от 46 до 62%.

Данные измерений сопротивлений цепей утечки тока через рельсы и клеммы приведены в табл. 14.

в-анодных и знакопеременных зонах имеет место сильная элек­ трокоррозия двухслойных пружинных клемм.'

В катодных зонах (район тяговой подстанции) никаких сле­ дов электрокоррозии на клеммах не обнаружено. По мере уда­ ления от тяговой подстанции интенсивность разрушения клемм растет. Наибольшие разрушения наблюдались на участках, рас­ положенных ближе к середине межподстанционной зоны. Тол­ щина некоторых клемм на поврежденной части уменьшалась на 2 мм. Встречалось разрушение клемм в виде трещин и излома. Часто наибольшие коррозионные повреждения соответствовали местам повреждения изолирующих прокладок (дефекты из-за механического износа).

При скреплении ЖБ сопротивления цепей утечки также силь­ но угленьшаются от увлажнения изолирующих элементов. Эта зависимость хорошо видна на рис. 44. Обследования изолирую­ щих элементов скрепления ЖБ показали, что в эксплуатацион­ ных условиях нередки случаи смещения и механических повреж­ дений подрельсовых прокладок, что создает условия для интен­ сивной электрокоррозии рельсов. На некоторых подрельсовых

107

прокладках сквозные канавки рифления были забиты грязью и продуктами коррозии. В этом случае возможно стекание тока с подошвы рельса через загрязнения канавок в шпалу и балласт даже без механического износа прокладок. На некоторых рель­ сах продукты коррозии повторяли рисунок рифления, т. е. харак­ тер отложения продуктов коррозий соответствовал расположе­ нию канавок на резине.

Все это показывает, что бесподкладочные скрепления ЖБ более электрокоррозионно опасны, чем подкладочные, и поэтому при применении их на электрифицированных участках постоян­ ного тока следует усилить требования к изолирующим элемен­ там в части исключения смещения их относительно шпалы и обеспечения сплошности до капитального ремонта, так как про­ верка целостности изолирующих прокладок на линии практи­ чески невозможна. Принятая система смены изолирующих про­ кладок по внешнему осмотру не отражает действительного поло­ жения вещей и допускает наличие в эксплуатации прокладок с потерей изолирующих свойств.

'Д ля железобетонных шпал высказываются пожелания о за­ мене изолирующей втулки на болте изоляцией закладной шайбы от бетона. Для этих целей изолирующее покрытие предлагается

лись до 1800 Ом, а при заполнении водой болтового отверстия сопротивление закладного болта снижалось до 400 Ом.

Измерения, произведенные в различных условиях, показали, что закладная шайба с изолирующим покрытием недостаточно надежно обеспечивает нужный уровень изоляции при интенсив­ ном увлажнении и загрязнении болтовых отверстий, в результа­ те чего такое положение может отрицательно сказаться на ра­ боте автоблокировки. При продолжительном увлажнении, осо­ бенно когда болтовые отверстия загрязнены, возможна электро­ коррозия болтов, так как последние, если отсутствует изолирую­ щая втулка, будут находиться под потенциалом рельсов.

Кроме того, при разрушении с течением времени изолирую­ щего покрытия шайбы по поверхности перемещения головки за­ кладного болта следует ожидать стекания тягового тока с этого' участка шайбы через загрязнения (мостики проводимости) в балласт, а затем в землю. Поэтому перенесение изолирующих функций с втулки на шайбу нельзя считать с позиции' защиты от электрокоррозии полезной.

Но, учитывая чрезвычайно ответственную роль, которую иг­ рает изолирующая втулка, и опыт эксплуатации, из которого установлено, что на железных дорогах примерно около 1% вту­ лок находятся в неисправном состоянии, целесообразно для по­ вышения надежности изоляции закладного болта применение

1 0 8

изолирующего покрытия на закладных шайбах одной рельсовой нити. Это мероприятие совершенно исключит или сделает мало­ вероятным замыкание обеих нитей на одной шцале из-за неис­ правностей втулок.

Как уже отмечалось, снижение уровня изоляции на железо­ бетонных шпалах происходит в основном при увлажнении и заг­ рязнении поверхностей изолирующих элементов. В связи с этим увеличение поверхностного сопротивления изолирующих эле­ ментов можно рассматривать как один из способов повышения уровня изоляции рельсов. Идти по пути увеличения площади резиновых прокладок дорого и нецелесообразно. Более простым для этой цели является нанесение изолирующего покрытия на поверхность шпалы.

Результаты эффективности этого мероприятия при различ­ ных вариантах покрытия поверхности шпалы отражены на рис. 44. Наибольшая эффективность достигается при покрытии изо­ ляцией болтовых отверстий, тогда при интенсивном увлажнении и загрязнении сопротивление изоляции между рельсами на од­ ной шпале снижается до 17 кОм.

Применение на железобетонных шпалах раздельного скреп­ ления с жесткими клеммами и шурупами, ввертываемыми в де­ ревянные вкладыши (дюбеля), признано нецелесообразным, так как вкладыши не обеспечивают необходимого уровня изоляции для надежной работы рельсовых цепей. Кроме того, деревянные вкладыши в процессе эксплуатации, в особенности в кривых участках пути, сравнительно быстро разрабатываются, что при­ водит к ослаблению прикрепления подкладок к шпалам.

Поэтому этот тип скрепления как неперспективный не оцени­ вался с точки зрения надежности от электрокоррозии.

На железобетонных подрельсовых основаниях применяются рельсовые раздельные скрепления с закладными болтами. Все недостатки, которыми обладают эти скрепления на шпалах, имеются и на железобетонных подрельсовых основаниях. Одна­ ко следует только отметить возможную опасность электрокор­ розии рельсов, могущую возникнуть при загрязнении и увлаж­ нении зазора между подошвой рельса и бетоном подрельсового основания. 'Поэтому во время эксплуатации особое внимание должно быть уделено соблюдению этого зазора.

Влияние состояния шпал и балласта на сопротивление цепи утечки тока через элементы рельсового скрепления. Величину переходного сопротивления шпала — балласт (R Шб ) можно с достаточной точностью установить, определяя переходное соп­ ротивление арматуры шпалы включением измерителя заземле­ ния между рельсом и арматурой шпалы, на которой рельс спе­ циально изолирован от всех элементов скрепления. Многочис­ ленные измерения, произведенные в эксплуатационных усло­ виях, показали, что большие величины /?Шб наблюдались на но­ вом сухом балласте, который ни разу не подвергался увлажне-

109