Развитие железнодорожной инфраструктуры стимулирует инновации. ЕВРАЗ совместно с ОАО "РЖД" внедряет новую продуктовую линейку рельсов и проводит научные исследования для создания рельсов будущего. Они позволят повысить эффективность перевозок и реализовать стратегические задачи, стоящие сейчас перед отраслью.

Запросы времени

Сегодня одна из ключевых задач ОАО "РЖД" и производителей продукции для железнодорожной отрасли – повышение эффективности перевозок. Стратегия развития железнодорожной отрасли предусматривает повышение объема грузоперевозок на Восточном полигоне до 180 млн тонн к 2025 году и свыше 200 млн тонн к 2030-му, увеличение надежности и пропускной способности железнодорожного пути на подходах к портам Северного и Азово-Черноморского бассейнов, развитие припортовых станций и "последней мили" на подходе к портам Приморья – Ванино, Совгавани. Для реализации стратегии необходимы современные, качественные рельсы, причем рельсы разные, так как условия их эксплуатации на сети имеют значительные отличия.

Запросы ОАО "РЖД" звучат вполне определенно: рельсы должны обеспечивать снижение износа в кривых и горно-перевальных участках пути, уменьшение отказов по дефектам поверхности головки при одновременном росте грузонапряженности и веса поездов, малообслуживаемость пути и снижение временных затрат на технологические "окна". Отдельный запрос существует на рельсы с высокой стойкостью к хрупким изломам при пониженных температурах.

От металлургов требуется не только соответствие этим запросам, но и ритмичность, бесперебойность поставок, чтобы обеспечить плановое проведение сезонных ремонтных работ и соблюдение графиков реализации проектов. ЕВРАЗ активно вовлечен в реализацию крупных инфраструктурных проектов "Российских железных дорог".

"Выполнение годового заказа ОАО "РЖД" в рамках стратегического развития инфраструктуры страны – приоритетная задача ЕВРАЗа, над выполнением которой постоянно работает высококвалифицированная, сплоченная команда, – говорит директор ЕВРАЗ ТК по взаимодействию с компаниями с государственным участием Ксения Нэх. – В IV квартале этого года мы начали поставки рельсов нового поколения – категории ДТ400ИК повышенной износостойкости и контактно-усталостной выносливости и рельсов повышенной твердости ДТ370 общего назначения".

Рельсы ДТ400ИК подтвердили эффективность на эксплуатационных испытаниях в особо тяжелых условиях горно-перевальных участков Восточно-Сибирской и Забайкальской железных дорог, в кривых малых радиусов. Их износостойкость выше на 16%, а период эксплуатации до замены по износу на 23% выше по сравнению с базовыми рельсами ДТ350. Они также более эффективны в сравнении с рельсами ДТ370ИК с точки зрения снижения затрат на эксплуатацию кривых участков пути.

Директор ЕВРАЗ ТК по развитию рельсового проката Алексей Борц отмечает, что стремительный рост грузонапряженности, увеличение количества большегрузных инновационных вагонов, более мощных локомотивов поставили перед металлургами задачи по созданию более совершенного и прочного рельса, удовлетворяющего запросам на увеличение межремонтного периода и снижение эксплуатационной дефектности.

В результате научных исследований, корректировки технологии производства, работ по освоению серийного производства специалисты ЕВРАЗа создали новый рельс общего назначения ДТ370, который по сравнению со своим предшественником ДТ350 обеспечит повышение стойкости к дефектам на 20-30%. Это достигается за счет повышения прочности и твердости до уровня износостойких рельсов ДТ370ИК при одновременном повышении ударной вязкости и пластичности на 60% и 50% соответственно.

Предполагается, что широкое внедрение ДТ370 и ДТ400ИК создаст мощные предпосылки для снижения затрат на содержание пути, повышения объема грузоперевозок и эффективности железнодорожного транспорта, как на приоритетных направлениях, так и на сети в целом, за счет более высокого уровня надежности и безотказности пути.

Для тяжелых поездов

Есть и еще одна задача – повышение мощности верхнего строения пути, в котором рельс является основным конструктивным элементом. Она возникла из-за высокой интенсивности тяжеловесного движения поездов повышенной длины, увеличения пропуска сдвоенных поездов, сокращения времени между поездами. Для решения задачи ЕВРАЗ планирует в 2024 году освоить производство рельсов более тяжелого типа Р71 категории ДТ350.

"Рельсы Р71 предназначены для эксплуатации на особо грузонапряженных участках пути с пропуском от 150 до 200 млн тонн брутто в год, – объясняет Алексей Борц. – Рассматривается их применение в важнейшем инфраструктурном проекте ОАО "РЖД" "Путь с межремонтным ресурсом 2,5 млрд тонн брутто". Исследования, проведенные ЕВРАЗом совместно с ВНИИЖТом и СамГУПСом, показали, что рельс Р71 будет служить на 30-35% дольше между смежными видами ремонтов пути. Отказы рельсов снизятся на 40-45%, отказы шпал и расстройства пути уменьшатся на 4-5%.

Результаты исследований обсуждались на совещаниях в Центральной дирекции инфраструктуры, получили одобрение руководства и специалистов, а также были представлены на 139-м заседании некоммерческого партнерства "Рельсовая комиссия" 27-28 сентября в Туле. Для проведения сертификационных испытаний и оценки надежности Р71 их планируется уложить в путь Экспериментального кольца АО "ВНИИЖТ" во второй половине 2024 года.

При низких температурах

С целью повышения стойкости рельсов к изломам в регионах с пониженными температурами при одновременном повышении износостойкости, сопротивления смятию и выкрашиванию металла ЕВРАЗ разработал и осваивает рельсы категории ДТ370НН (низкотемпературной надежности). Это рельсы для участков пути с холодным и умеренно холодным климатом, где перепады между летними и зимними температурами превышают 110 градусов Цельсия. Они получили уникальное сочетание высокой твердости (средняя величина 390 НВ) и высокой ударной вязкости при температуре минус 60 градусов Цельсия (15 Дж/см2). Это обеспечивает высокое сопротивление рельса хрупкому разрушению при действии динамических нагрузок в условиях низких температур и высокую износостойкость. Около 2/3 всех изломов обычных рельсов происходит именно в зимний период.

Особенно важен такой комплекс свойств, которыми обладают рельсы ДТ370 и ДТ370НН, для горно-перевальных участков железнодорожного пути Восточного полигона, в большинстве которых рельсы эксплуатируются в условиях холодного и умеренно холодного климата, при этом подвергаясь интенсивному боковому износу в кривых малых радиусов.

Инновационные рельсы

В рамках перспективных научных разработок, направленных на поиск новых технических решений, ЕВРАЗ проводит лабораторные исследования опытных бейнитных рельсов. Рельсы из стали бейнитного класса, не имеющие широкого применения в мировой практике, характеризуются специфичной, трудно получаемой в серийном производстве, неустойчивой микроструктурой. Тем не менее многие производители видят у них перспективы благодаря сочетанию высоких характеристик ударной вязкости, трещиностойкости и твердости. По своим целевым показателям рельсы бейнитного класса должны лучше сопротивляться эксплуатационным повреждениям (пробуксовки, юз), износу, иметь хорошие показатели сопротивления контактной усталости, являющейся основной причиной эксплуатационной дефектности рельсов.

Сложность получения необходимой бейнитной микроструктуры связана с необходимостью реализации специальных условий охлаждения с выдержкой при постоянной температуре в процессе бейнитного превращения. После завершения лабораторных исследований, подтверждающих стабильность получаемой микроструктуры, бейнитные рельсы будут испытаны на Экспериментальном кольце АО "ВНИИЖТ".

Передовой стандарт

Создавая новые рельсовые продукты, специалисты ЕВРАЗа в первую очередь ориентируются на безусловное обеспечение их соответствия требованиям безопасности, которая является залогом бесперебойной работы железнодорожного транспорта.

"Внимание к вопросам безопасности в приоритете у металлургов на всех этапах: начиная от исследований, разработки, проведения предварительных и приемочных испытаний, позволяющих убедиться в правильности выбранных решений, до изготовления нового рельсового продукта. Все рельсы проходят процедуры обязательной сертификации, подтверждающей, что конструкция и технология производства обеспечивают изготовление и выпуск в обращение на рынке ЕАЭС рельсов, соответствующих требованиям техрегламентов, – рассказывает директор ЕВРАЗ ТК по техническому регулированию железнодорожной продукции Сергей Палкин. – В силу высокой ответственности и чрезвычайной важности безопасного состояния рельсов в эксплуатации процедуры сертификации по длительности во много раз превышают аналогичные работы, выполняемые на локомотивах и грузовых вагонах, элементах верхнего строения пути".

Получению качественных рельсов способствует новый рельсовый стандарт, совместно разработанный железнодорожниками и металлургами в тесном сотрудничестве с научными кругами. Более высокие требования стандарта применяются с августа 2023 года. Положения стандарта вобрали в себя лучшие мировые практики, передовой отечественный опыт. Это обеспечивает полноту компетенций, технологический и индустриальный суверенитет России, а значит, отсутствие потребности в импорте и развитие отечественной железнодорожной отрасли на многие десятилетия вперед.