淺析接觸網不銹鋼銷釘斷裂原因及對策

朱建平

（南寧局集團公司供電部， 工程師 廣西 南寧 530000）

接觸網為機車和動車組提供動力，是電氣化鐵路的重要行車設備。接觸網上的任何零部件發生故障，都可能影響鐵路運輸秩序或行車安全。近幾年來，全路發生了多起接觸網不銹鋼銷釘斷裂故障，輕則干擾運輸秩序，重則釀成弓網事故，其負面影響比較突出，值得深入分析研究其成因，并采取切實有效的管理和技術對策，徹底解決這一問題，以提升接觸網供電的運行品質。

1 接觸網不銹鋼銷釘斷裂故障概況

2013年以來，全路發生了多起接觸網不銹鋼銷釘斷裂故障，比較典型的有以下幾起（見表1）。

表1 接觸網不銹鋼銷釘斷裂故障統計表

分析具體故障部位可以得出，斷裂的不銹鋼銷釘集中在接觸網末端下錨支柱附近，尤其是補償裝置與線索隔離件（絕緣子、杵環桿等）之間連接的各部位非常突出。

2 接觸網不銹鋼銷釘斷裂原因探析

2.1 產品材質存在缺陷 經第三方專業檢驗機構對斷裂的和同批次抽樣的不銹鋼銷釘檢驗，結果顯示產品材質普遍存在缺陷（不建議今后上線使用）。以2014 年7 月19 日寧杭線斷裂的不銹鋼銷釘檢驗結果為例，首先，不銹鋼銷釘材料中的化學成分Cr、Ni 含量均超出設計材料牌號為06Cr19Ni10 奧氏體不銹鋼的標準規定。Cr 是不銹鋼耐腐蝕和抗氧化的決定性元素，Ni具有提高耐腐蝕和抗氧化性能［1］。這兩項元素超標，降低了銷釘的耐腐蝕性和抗氧化性，與斷裂和運營中發現的不銹鋼銷釘表面明顯銹蝕相吻合。其次，不銹鋼銷釘材料中檢測出了長度和寬度均超出標準規定尺寸的B 類夾雜物，即氧化鋁、氧化鎂等氧化物類夾雜物［2］。氧化物的存在，破壞了不銹鋼基體的連續性并導致了應力集中，從而降低了不銹鋼的塑性、韌性和抗疲勞性能［3］。不銹鋼銷釘先從局部缺陷處形成微小裂紋，裂紋尖端處的應力集中使裂紋逐漸擴展，加之接觸網振動、環境腐蝕等因素影響，促使裂紋進一步擴展，當裂紋尺寸達到臨界尺寸時，量變發展為質變，銷釘就徹底斷裂。從斷裂的不銹鋼銷釘斷面看（見圖2），60%左右的面積呈現已氧化的舊痕跡，40%左右呈現新痕跡，印證了銷釘斷裂不是突然形成的，而是由缺陷逐漸發展形成的。

圖1 斷裂的不銹鋼銷釘斷面圖

2.2 不符合相關標準 首先，經過對銷釘材料的全部化學成分進行檢驗和比對，發現斷裂的不銹鋼銷釘化學成分普遍介于GB/T 1220-2007［4］規定的不銹鋼牌號12Cr17Ni7和12Cr18Ni9之間，不是標準牌號的奧氏體不銹鋼。其次，《電氣化鐵路接觸網零部件》（TB/T 2075-2010）規定接觸線終端錨固線夾、動滑輪、平衡輪與其他部件的連接件采用“螺栓銷”，而“銷釘”結構形式與鐵標規定的標準件不相符（見圖2）。其三，TB/T 2075-2010 規定接觸線終端錨固線夾、動滑輪、平衡輪的連接件即螺栓銷是按照GB/T 700-2006［5］采用牌號Q 235 A的碳素結構鋼材料，其屈服強度不小于235 N/mm2［5］；實際應用的卻是奧氏體不銹鋼材料，其屈服強度最大為205 N/mm2［6］；兩相比較，無論是材料，還是主要力學指標，都不符合鐵標規定。

圖2 螺栓銷和銷釘實物結構圖

2.3 檢測維修存在死角 接觸網6 C系統的檢測監測范圍目前還存在盲區和死角，如4 C 裝置僅拍攝到接觸網線索、支撐、定位裝置等，無法拍攝到螺栓、銷釘等細小零部件。同時還因為不銹鋼銷釘本身體積小、數量大、安裝部位有遮擋零部件，檢修不方便，容易造成檢查、維修不全面、留死角，進而導致銷釘銹蝕、裂損等早期缺陷發現和處理不及時，這也是造成銷釘最終斷裂的一個原因。如2015 年7 月14 日宜萬線巴東至長陽間1552#支柱處接觸網補償裝置的不銹鋼銷釘斷裂故障，經查5月11日設備管理單位在該區間進行了補償裝置檢修作業，但未發現不銹鋼銷釘方面的問題。

2.4 專項排查整治不到位 2014 年寧杭高鐵接觸線終端錨固線夾不銹鋼銷釘斷裂后，鐵路總公司運輸局供電部下發《關于立即開展高鐵接觸網不銹鋼材質零部件隱患排查整治的通知》（運供供電電〔2014〕1681號），后又聯合物資管理部下發《關于嚴格接觸網不銹鋼零部件上道檢驗的通知》（物資電〔2014〕157號），先后對接觸網不銹鋼零部件隱患排查整治和上道檢驗做出安排和要求。2017 年南廣線接觸線終端錨固線夾不銹鋼銷釘斷裂后，供電部向管理單位下發《專業安全管理預警通知書》（運供預警〔2017〕1 號），并抄送全路有關單位共抓落實?？墒?，同類型的故障并未徹底消除，仍然斷斷續續地發生，說明故障教訓汲取不深刻，排查整治工作不到位，落實總公司文電要求還不全面、不理想。

3 對策建議

3.1 強化產品源頭質量控制 對于新建、大修及更改接觸網工程料產品，建議建設單位組織業務主管、設備管理、驗收、設計、監理、施工等單位，共同對設計方案、設備選型、技術條件、標書條款等關鍵事宜進行聯合審查，充分發揮各單位在產品質量把關方面的專業優勢，及時發現問題和提出意見，督促有關單位在產品設計、選型、材質、技術條件、生產資質等方面均符合國家和鐵路相關標準，并明確產品檢驗依據、比例、項目、標準及實施單位，從采購供應源頭上堵塞產品質量漏洞，杜絕非標不合格產品流入鐵路。對于設備管理單位日常采購的接觸網維修料產品，建議驗收、技術部門主動配合材料部門，切實發揮產品質量檢驗和技術把關作用，嚴格按照TB/T 2075-2010規定進行入庫前檢查、審核和驗收，確保入庫的儲備產品質量合規、合格。

3.2 開展人工定期普查檢修 目前6 C系統對接觸網的檢測監測范圍還做不到全方位、無死角“掃描”，所以，不能完全依賴技防措施發現設備缺陷。人防措施作為“三位一體”安全保障體系的組成部分，是對技防措施的有效彌補，其重點是技防覆蓋不到的盲區和死角。因此，建議對接觸網不銹鋼銷釘等有遮擋的隱蔽零部件進行仔細、周密地梳理，建立清單臺賬，實施人工定期普查檢修制度，確保隱蔽的接觸網零部件不漏檢、不失修。同時，健全接觸網檢修各級崗位人員安全生產責任制，細化完善接觸網運行維修規則規定的記名修制度，確保隱蔽零部件的人工定期普查檢修工作真正落實到具體崗位和具體人員，以責任落實保障檢修質量。

3.3 加快不銹鋼銷釘隱患整治 為杜絕接觸網不銹鋼銷釘斷裂的隱患，建議設備管理單位增強緊迫感，進一步貫徹落實總公司關于接觸網不銹鋼銷釘等不銹鋼零部件的文電要求，對不銹鋼銷釘開展線上、線下全范圍、無死角地普查和整治，發現銹蝕、變形、裂損等外觀質量缺陷的，要提高敏感性，深挖出同一批次的全部產品，將問題產品更換為合格的標準件產品。對無外觀質量缺陷的不銹鋼銷釘，要嚴格按照按照《電氣化鐵道接觸網器材檢驗細則》的規定比例進行抽樣，送第三方專業檢驗機構進行化學成分和機械性能檢驗，確定合格后方準繼續使用。

3.4 探索建立預防性抽查檢驗制度 接觸網上的零部件長期承受著拉伸、壓縮、滑動、振動等各種復雜而反復的應力，加上電氣和環境因素的影響，零部件的機械性能會從內部逐漸降低，這種變化不一定表現在外觀上。為提前發現運營零部件機械性能降低且可能危及接觸網安全運行的問題，建議探索接觸網運營零部件預防性抽查檢驗制度，重點研究受力較大的終端零部件和振動頻繁的定位零部件，在實際工況下其機械性能衰減的規律，超前預測安全風險，及時采取加強、更換等積極有效應對措施，消除潛在的安全隱患。

4 結束語

接觸網不銹鋼銷釘斷裂既有銷釘本身材質、制造工藝、技術性能方面的原因，也有運營管理單位漏檢失修、敏感性不強、汲取教訓不深刻方面的原因。為根治不銹鋼銷釘斷裂等接觸網零部件類似故障，不僅要從產品源頭質量方面嚴抓技術標準落實，還要從運營管理方面查漏洞、補短板、強落實，雙管齊下，才能收到最佳效果。