對(duì)鐵路貨車水浸軸承處置的探索

曹新志

(中國(guó)鐵路鄭州局集團(tuán)有限公司 鄭州北車輛段,河南 鄭州 450000)

2021年7月,鄭州及周邊地區(qū)遭受罕見(jiàn)特大水害,造成停留在中國(guó)鐵路鄭州局集團(tuán)有限公司管內(nèi)千余輛鐵路貨車遭遇水浸,給鐵路運(yùn)輸埋下安全隱患。鄭州局及鄭州北車輛段在中國(guó)國(guó)家鐵路集團(tuán)有限公司機(jī)輛部的指導(dǎo)下,及時(shí)果斷采取措施對(duì)水浸軸承車輛進(jìn)行了處置,消除了安全隱患。本文將對(duì)水浸軸承故障的判別、處置、預(yù)防進(jìn)行歸納和總結(jié),以期為處理類似故障提供參考。

1 水浸軸承的危害

輪軸是鐵路貨車的重要零部件,既承擔(dān)著車輛的載重,也是車輛正常運(yùn)轉(zhuǎn)的保障,其技術(shù)狀態(tài)和性能好壞直接關(guān)系著列車運(yùn)行安全。列車在運(yùn)行過(guò)程中不可避免地會(huì)遇到風(fēng)雪、暴雨等惡劣天氣的影響,雖然軸承在結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)有密封裝置,但若長(zhǎng)時(shí)間在雨水中浸泡,雨水及污垢仍然會(huì)侵入軸承內(nèi)部,引發(fā)軸承內(nèi)外圈及滾子、潤(rùn)滑脂等發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)和物理變化,導(dǎo)致軸承的性能發(fā)生改變,產(chǎn)生運(yùn)用故障。

雨水主要成分是水,并含有少量二氧化碳、二氧化氮、浮塵及其他雜質(zhì),發(fā)生暴雨等較大自然災(zāi)害時(shí),雨水還會(huì)摻雜較多生活垃圾、污水等,使其具有一定腐蝕性。軸承被水浸泡后,一方面會(huì)引起潤(rùn)滑脂變稀、變質(zhì),改變其技術(shù)性能,影響潤(rùn)滑脂的黏度和正常流動(dòng)性,造成潤(rùn)滑不良等問(wèn)題;另一方面水及其含有的酸性物質(zhì)與軸承零件接觸,使軸承內(nèi)外圈及滾子表面形成局部微電蝕,發(fā)生化學(xué)反應(yīng),逐漸氧化產(chǎn)生疏松易剝落的鐵銹,致使軸承滾道表面形成腐蝕坑。這些變化改變了軸承的接觸狀態(tài),降低了軸承的接觸強(qiáng)度,隨著軸承的運(yùn)轉(zhuǎn),軸承滾道逐漸產(chǎn)生剝離,剝離的金屬碎屑進(jìn)一步破壞滾子與內(nèi)外圈工作面間的油膜,造成軸承滾道劃傷、凹痕等故障,嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成熱軸、切軸,甚至導(dǎo)致車輛脫軌。對(duì)鄭州北車輛段水浸軸承退卸分解鑒定結(jié)果進(jìn)行分析后,認(rèn)為水浸軸承危害演變大致可分為四個(gè)階段:

第一階段危害初期,潤(rùn)滑脂變稀、變質(zhì),軸承內(nèi)外圈滾道及滾子出現(xiàn)少量麻點(diǎn);

第二階段危害中期,軸承內(nèi)外圈滾道及滾子發(fā)生局部剝離、小面積腐蝕坑;

第三階段危害后期,軸承內(nèi)外圈滾道及滾子發(fā)生大面積剝離,軸承異常升溫;

第四階段危險(xiǎn)期,剝離的金屬碎屑進(jìn)入滾子與內(nèi)外圈之間,形成硬質(zhì)點(diǎn),咯傷滾子及內(nèi)外圈工作面,破壞油膜,造成熱軸、切軸,甚至有可能發(fā)生車輛脫軌的安全事故。

2 水浸軸承的判定

通過(guò)觀察2021年7月20日鄭州地區(qū)水浸車輛表象,發(fā)現(xiàn)車輛底部配件遭遇水浸后具有明顯的水痕印記,這是水浸車輛一種比較直觀且十分有效的初步判定方式。水浸車輛在車輪輻板、側(cè)架表面、制動(dòng)缸等部位會(huì)形成水淹水位高度的水痕印記,在導(dǎo)框、搖枕孔等空隙部位以及搖枕、側(cè)架上平面殘留有雜質(zhì),查驗(yàn)水痕印記高于軸承下表面的可初步判定軸承已遭遇水浸(圖1)。

圖1 水浸車輛外觀

為進(jìn)一步準(zhǔn)確判定水浸軸承,對(duì)遭遇水浸1～2天的軸承取樣,進(jìn)行外觀技術(shù)狀態(tài)檢查和分解鑒定,軸承外部及內(nèi)部故障特征狀態(tài)如下:

(1) 軸承外圈表面、前蓋、后擋出現(xiàn)銹跡,呈浮銹狀態(tài)(圖2)。轉(zhuǎn)動(dòng)軸承檢查正常,無(wú)卡滯、異音,無(wú)滲油、甩油現(xiàn)象。此時(shí)單從轉(zhuǎn)動(dòng)檢查可判定軸承內(nèi)部無(wú)異狀。

圖2 軸承外觀

(2) 打開(kāi)軸承前蓋,軸端面、前蓋內(nèi)表面有水珠、雜質(zhì)存在,個(gè)別嚴(yán)重的有雨水直接流出。對(duì)開(kāi)蓋軸承再次轉(zhuǎn)動(dòng)檢查,軸承密封部位可能會(huì)出現(xiàn)溢水現(xiàn)象。

(3) 分解軸承,滾道面、滾子、保持架、中隔圈、密封裝置等個(gè)別部位附著有微量水珠,油脂有輕微變色。

3 水浸軸承的運(yùn)用故障表征

為深入了解水浸軸承運(yùn)行后出現(xiàn)故障的特征狀態(tài),對(duì)鄭州北車輛段2021年10月份檢修的幾起水浸軸承(軸承水浸后約運(yùn)行2～3月)取樣,并進(jìn)行分解鑒定,故障表現(xiàn)如下:

(1) 多套軸承密封罩出現(xiàn)滲油現(xiàn)象,轉(zhuǎn)動(dòng)檢查有異音,施壓緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)明顯感覺(jué)滾道面不平整,潤(rùn)滑脂欠缺?？焖俎D(zhuǎn)動(dòng)軸承,則伴有嘩啦啦的聲響。

(2) 打開(kāi)軸承前蓋,發(fā)現(xiàn)前蓋與軸承貼合部位存在潤(rùn)滑脂,且變色。

(3) 分解軸承。①軸承潤(rùn)滑脂嚴(yán)重變色、變質(zhì),呈黃色渾濁狀,黏性幾乎消失(圖3);②軸承內(nèi)外圈滾道面出現(xiàn)麻點(diǎn)、劃痕、凹坑、剝離,潤(rùn)滑脂中混有剝離碎片和金屬粉末,軸承滾子滾動(dòng)面出現(xiàn)環(huán)形劃痕、劃傷(圖4)。

圖3 軸承潤(rùn)滑脂外觀

圖4 軸承內(nèi)外圈外觀

軸承遭遇水浸后出現(xiàn)的化學(xué)反應(yīng)和物理變化較為復(fù)雜,同時(shí)受水浸程度、運(yùn)行環(huán)境等因素影響,出現(xiàn)故障的時(shí)間、方式、表征不可能完全一致,以上故障特征僅供參考。

4 水浸軸承的預(yù)防和處置建議

軸承故障預(yù)防處理一直是車輛系統(tǒng)關(guān)注的重點(diǎn)和關(guān)鍵問(wèn)題,軸承故障危及鐵路運(yùn)輸安全,一旦發(fā)現(xiàn)有水浸軸承必須立即組織扣車施修,消除故障隱患。

(1) 加強(qiáng)愛(ài)車宣傳教育,做好事前防范。各鐵路局集團(tuán)公司、貨車車輛段要組織進(jìn)行愛(ài)車宣傳和教育,加強(qiáng)對(duì)水浸軸承危害的認(rèn)識(shí),提示各車務(wù)段(車站、專用線、貨場(chǎng)等)、各廠礦企業(yè)在雨前、汛前做好防范,減少或避免貨車車輛停留在駝峰底部、低洼、排水不暢、泄洪通道等處所。各車站、車務(wù)工作人員發(fā)現(xiàn)車輛軸承被淹時(shí),要及時(shí)向當(dāng)?shù)剀囕v工作人員通報(bào),由車輛工作人員檢查確認(rèn)處置。

(2) 做好雨中、雨后愛(ài)車巡視檢查。貨車運(yùn)用車間要建立轄區(qū)內(nèi)貨車防洪處所基礎(chǔ)信息庫(kù),從自然天氣、地質(zhì)地貌、周邊環(huán)境、管理制度、維護(hù)維修、歷年水害、人員管理等方面研判鐵路貨車水浸軸承風(fēng)險(xiǎn),制定雨中、雨后愛(ài)車巡視檢查制度。遇風(fēng)雪、暴雨等惡劣天氣時(shí),根據(jù)管內(nèi)雨情、水情,安排專人對(duì)管內(nèi)處于低洼及易產(chǎn)生水淹的站場(chǎng)、貨場(chǎng)、企業(yè)專用線等進(jìn)行雨中、雨后愛(ài)車巡視,發(fā)現(xiàn)水淹車輛時(shí),現(xiàn)場(chǎng)對(duì)車輛進(jìn)行全面檢查,對(duì)水痕印記高于軸承下表面的水浸車輛,及時(shí)扣修并保證回送安全,防范水浸軸承貨車帶故障上線運(yùn)行。

(3) 貨車廠、段、臨修時(shí),需按照有關(guān)規(guī)章要求查詢5T信息,指導(dǎo)檢修作業(yè)。發(fā)現(xiàn)TADS預(yù)報(bào)軸承故障的,核查該車歷史運(yùn)行信息,發(fā)現(xiàn)車輛曾在暴雨區(qū)停留時(shí)應(yīng)對(duì)全車軸承及車輛各部位進(jìn)行全面檢查,發(fā)現(xiàn)軸承有水浸痕跡時(shí),必須更換全車輪軸,并進(jìn)一步檢查鑒定。

(4) 列檢作業(yè)檢查防范和扣修水浸軸承貨車。列檢作業(yè)發(fā)現(xiàn)在車輪輻板、側(cè)架表面、制動(dòng)缸等部位形成水淹水位高度的水痕印記,或在導(dǎo)框、搖枕孔等空隙部位以及搖枕、側(cè)架上平面殘留有洪水中的雜質(zhì)等特征時(shí),要組織班工長(zhǎng)、技術(shù)管理人員進(jìn)行鑒定,查詢HMIS施修記錄、車輛裝卸處所、運(yùn)行軌跡并結(jié)合天氣預(yù)報(bào)等信息,判斷可能造成水浸軸承的處所,確認(rèn)為水浸軸承貨車時(shí)立即扣修?；厮蜁r(shí)在車輛上涂打相應(yīng)標(biāo)記并落實(shí)水浸車輛限速等要求。

(5) 站修作業(yè)場(chǎng)檢查防范和施修。一是對(duì)列檢作業(yè)場(chǎng)扣修的水浸軸承貨車,站修作業(yè)場(chǎng)要組織對(duì)輪軸進(jìn)行更換,并在輪軸卡片上進(jìn)行記錄。二是對(duì)水痕印記高于制動(dòng)缸下表面的水浸車輛,要同步分解制動(dòng)缸,若發(fā)現(xiàn)內(nèi)部存在水汽凝結(jié),還需對(duì)制動(dòng)缸進(jìn)行清洗,對(duì)制動(dòng)閥進(jìn)行更換,防范因水汽進(jìn)入制動(dòng)管系影響空氣制動(dòng)性能;同時(shí)做好基礎(chǔ)制動(dòng)裝置各圓銷連接部位的清潔和油潤(rùn),防范基礎(chǔ)制動(dòng)裝置銹蝕、卡滯造成車輛抱閘。三是汛期對(duì)列檢作業(yè)場(chǎng)扣修的其他車輛,站修作業(yè)場(chǎng)在預(yù)檢預(yù)修時(shí)也應(yīng)全面檢查,及時(shí)發(fā)現(xiàn)和施修水浸軸承貨車。

(6) 貨車檢修車間對(duì)水浸軸承進(jìn)行分解和施修。一是對(duì)站修作業(yè)場(chǎng)更換下的水浸輪軸,檢修或車輪車間要根據(jù)輪軸卡片信息進(jìn)行退卸,按照三級(jí)修標(biāo)準(zhǔn)正常檢修;軸承前蓋、后擋、外圈銹蝕嚴(yán)重的要進(jìn)行拍照留存,及時(shí)將信息上報(bào)上級(jí)部門。二是對(duì)扣修的檢修車輛或更換下的其他輪軸,也要在施修前進(jìn)行外觀檢查和鑒定,防范水浸軸承未施修裝車使用。

(7) 退卸軸承需及時(shí)鑒定和送檢。由于水浸軸承易形成酸性環(huán)境,會(huì)繼續(xù)腐蝕軸承內(nèi)部金屬,所以對(duì)現(xiàn)車卸下的水浸軸承要及時(shí)組織鑒定,并按修程安排大修、一般檢修或報(bào)廢,防止軸承內(nèi)部故障進(jìn)一步惡化。