對鐵路貨車水浸軸承處置的探索

曹新志

(中國鐵路鄭州局集團有限公司 鄭州北車輛段,河南 鄭州 450000)

2021年7月,鄭州及周邊地區(qū)遭受罕見特大水害,造成停留在中國鐵路鄭州局集團有限公司管內千余輛鐵路貨車遭遇水浸,給鐵路運輸埋下安全隱患。鄭州局及鄭州北車輛段在中國國家鐵路集團有限公司機輛部的指導下,及時果斷采取措施對水浸軸承車輛進行了處置,消除了安全隱患。本文將對水浸軸承故障的判別、處置、預防進行歸納和總結,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,既承擔著車輛的載重,也是車輛正常運轉的保障,其技術狀態(tài)和性能好壞直接關系著列車運行安全。列車在運行過程中不可避免地會遇到風雪、暴雨等惡劣天氣的影響,雖然軸承在結構上設計有密封裝置,但若長時間在雨水中浸泡,雨水及污垢仍然會侵入軸承內部,引發(fā)軸承內外圈及滾子、潤滑脂等發(fā)生一系列化學反應和物理變化,導致軸承的性能發(fā)生改變,產生運用故障。

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,發(fā)生暴雨等較大自然災害時,雨水還會摻雜較多生活垃圾、污水等,使其具有一定腐蝕性。軸承被水浸泡后,一方面會引起潤滑脂變稀、變質,改變其技術性能,影響潤滑脂的黏度和正常流動性,造成潤滑不良等問題;另一方面水及其含有的酸性物質與軸承零件接觸,使軸承內外圈及滾子表面形成局部微電蝕,發(fā)生化學反應,逐漸氧化產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度,隨著軸承的運轉,軸承滾道逐漸產生剝離,剝離的金屬碎屑進一步破壞滾子與內外圈工作面間的油膜,造成軸承滾道劃傷、凹痕等故障,嚴重時會造成熱軸、切軸,甚至導致車輛脫軌。對鄭州北車輛段水浸軸承退卸分解鑒定結果進行分析后,認為水浸軸承危害演變大致可分為四個階段:

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

第二階段危害中期,軸承內外圈滾道及滾子發(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;

第四階段危險期,剝離的金屬碎屑進入滾子與內外圈之間,形成硬質點,咯傷滾子及內外圈工作面,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、側架表面、制動缸等部位會形成水淹水位高度的水痕印記,在導框、搖枕孔等空隙部位以及搖枕、側架上平面殘留有雜質,查驗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

為進一步準確判定水浸軸承,對遭遇水浸1～2天的軸承取樣,進行外觀技術狀態(tài)檢查和分解鑒定,軸承外部及內部故障特征狀態(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)。轉動軸承檢查正常,無卡滯、異音,無滲油、甩油現(xiàn)象。此時單從轉動檢查可判定軸承內部無異狀。

圖2 軸承外觀

(2) 打開軸承前蓋,軸端面、前蓋內表面有水珠、雜質存在,個別嚴重的有雨水直接流出。對開蓋軸承再次轉動檢查,軸承密封部位可能會出現(xiàn)溢水現(xiàn)象。

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

3 水浸軸承的運用故障表征

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

(1) 多套軸承密封罩出現(xiàn)滲油現(xiàn)象,轉動檢查有異音,施壓緩慢轉動明顯感覺滾道面不平整,潤滑脂欠缺。快速轉動軸承,則伴有嘩啦啦的聲響。

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

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

圖3 軸承潤滑脂外觀

圖4 軸承內外圈外觀

軸承遭遇水浸后出現(xiàn)的化學反應和物理變化較為復雜,同時受水浸程度、運行環(huán)境等因素影響,出現(xiàn)故障的時間、方式、表征不可能完全一致,以上故障特征僅供參考。

4 水浸軸承的預防和處置建議

軸承故障預防處理一直是車輛系統(tǒng)關注的重點和關鍵問題,軸承故障危及鐵路運輸安全,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) 加強愛車宣傳教育,做好事前防范。各鐵路局集團公司、貨車車輛段要組織進行愛車宣傳和教育,加強對水浸軸承危害的認識,提示各車務段(車站、專用線、貨場等)、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、車務工作人員發(fā)現(xiàn)車輛軸承被淹時,要及時向當?shù)剀囕v工作人員通報,由車輛工作人員檢查確認處置。

(2) 做好雨中、雨后愛車巡視檢查。貨車運用車間要建立轄區(qū)內貨車防洪處所基礎信息庫,從自然天氣、地質地貌、周邊環(huán)境、管理制度、維護維修、歷年水害、人員管理等方面研判鐵路貨車水浸軸承風險,制定雨中、雨后愛車巡視檢查制度。遇風雪、暴雨等惡劣天氣時,根據(jù)管內雨情、水情,安排專人對管內處于低洼及易產生水淹的站場、貨場、企業(yè)專用線等進行雨中、雨后愛車巡視,發(fā)現(xiàn)水淹車輛時,現(xiàn)場對車輛進行全面檢查,對水痕印記高于軸承下表面的水浸車輛,及時扣修并保證回送安全,防范水浸軸承貨車帶故障上線運行。

(3) 貨車廠、段、臨修時,需按照有關規(guī)章要求查詢5T信息,指導檢修作業(yè)。發(fā)現(xiàn)TADS預報軸承故障的,核查該車歷史運行信息,發(fā)現(xiàn)車輛曾在暴雨區(qū)停留時應對全車軸承及車輛各部位進行全面檢查,發(fā)現(xiàn)軸承有水浸痕跡時,必須更換全車輪軸,并進一步檢查鑒定。

(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、側架表面、制動缸等部位形成水淹水位高度的水痕印記,或在導框、搖枕孔等空隙部位以及搖枕、側架上平面殘留有洪水中的雜質等特征時,要組織班工長、技術管理人員進行鑒定,查詢HMIS施修記錄、車輛裝卸處所、運行軌跡并結合天氣預報等信息,判斷可能造成水浸軸承的處所,確認為水浸軸承貨車時立即扣修。回送時在車輛上涂打相應標記并落實水浸車輛限速等要求。

(5) 站修作業(yè)場檢查防范和施修。一是對列檢作業(yè)場扣修的水浸軸承貨車,站修作業(yè)場要組織對輪軸進行更換,并在輪軸卡片上進行記錄。二是對水痕印記高于制動缸下表面的水浸車輛,要同步分解制動缸,若發(fā)現(xiàn)內部存在水汽凝結,還需對制動缸進行清洗,對制動閥進行更換,防范因水汽進入制動管系影響空氣制動性能;同時做好基礎制動裝置各圓銷連接部位的清潔和油潤,防范基礎制動裝置銹蝕、卡滯造成車輛抱閘。三是汛期對列檢作業(yè)場扣修的其他車輛,站修作業(yè)場在預檢預修時也應全面檢查,及時發(fā)現(xiàn)和施修水浸軸承貨車。

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

(7) 退卸軸承需及時鑒定和送檢。由于水浸軸承易形成酸性環(huán)境,會繼續(xù)腐蝕軸承內部金屬,所以對現(xiàn)車卸下的水浸軸承要及時組織鑒定,并按修程安排大修、一般檢修或報廢,防止軸承內部故障進一步惡化。