浅析接触网不锈钢销钉断裂原因及对策

2019-06-17朱建平

铁道运营技术 2019年2期

朱建平

（南宁局集团公司供电部，工程师广西南宁 530000）

接触网为机车和动车组提供动力，是电气化铁路的重要行车设备。接触网上的任何零部件发生故障，都可能影响铁路运输秩序或行车安全。近几年来，全路发生了多起接触网不锈钢销钉断裂故障，轻则干扰运输秩序，重则酿成弓网事故，其负面影响比较突出，值得深入分析研究其成因，并采取切实有效的管理和技术对策，彻底解决这一问题，以提升接触网供电的运行品质。

1 接触网不锈钢销钉断裂故障概况

2013年以来，全路发生了多起接触网不锈钢销钉断裂故障，比较典型的有以下几起（见表1）。

表1 接触网不锈钢销钉断裂故障统计表

分析具体故障部位可以得出，断裂的不锈钢销钉集中在接触网末端下锚支柱附近，尤其是补偿装置与线索隔离件（绝缘子、杵环杆等）之间连接的各部位非常突出。

2 接触网不锈钢销钉断裂原因探析

2.1 产品材质存在缺陷经第三方专业检验机构对断裂的和同批次抽样的不锈钢销钉检验，结果显示产品材质普遍存在缺陷（不建议今后上线使用）。以2014 年7 月19 日宁杭线断裂的不锈钢销钉检验结果为例，首先，不锈钢销钉材料中的化学成分Cr、Ni 含量均超出设计材料牌号为06Cr19Ni10 奥氏体不锈钢的标准规定。Cr 是不锈钢耐腐蚀和抗氧化的决定性元素，Ni具有提高耐腐蚀和抗氧化性能［1］。这两项元素超标，降低了销钉的耐腐蚀性和抗氧化性，与断裂和运营中发现的不锈钢销钉表面明显锈蚀相吻合。其次，不锈钢销钉材料中检测出了长度和宽度均超出标准规定尺寸的B 类夹杂物，即氧化铝、氧化镁等氧化物类夹杂物［2］。氧化物的存在，破坏了不锈钢基体的连续性并导致了应力集中，从而降低了不锈钢的塑性、韧性和抗疲劳性能［3］。不锈钢销钉先从局部缺陷处形成微小裂纹，裂纹尖端处的应力集中使裂纹逐渐扩展，加之接触网振动、环境腐蚀等因素影响，促使裂纹进一步扩展，当裂纹尺寸达到临界尺寸时，量变发展为质变，销钉就彻底断裂。从断裂的不锈钢销钉断面看（见图2），60%左右的面积呈现已氧化的旧痕迹，40%左右呈现新痕迹，印证了销钉断裂不是突然形成的，而是由缺陷逐渐发展形成的。

图1 断裂的不锈钢销钉断面图

2.2 不符合相关标准首先，经过对销钉材料的全部化学成分进行检验和比对，发现断裂的不锈钢销钉化学成分普遍介于GB/T 1220-2007［4］规定的不锈钢牌号12Cr17Ni7和12Cr18Ni9之间，不是标准牌号的奥氏体不锈钢。其次，《电气化铁路接触网零部件》（TB/T 2075-2010）规定接触线终端锚固线夹、动滑轮、平衡轮与其他部件的连接件采用“螺栓销”，而“销钉”结构形式与铁标规定的标准件不相符（见图2）。其三，TB/T 2075-2010 规定接触线终端锚固线夹、动滑轮、平衡轮的连接件即螺栓销是按照GB/T 700-2006［5］采用牌号Q 235 A的碳素结构钢材料，其屈服强度不小于235 N/mm2［5］；实际应用的却是奥氏体不锈钢材料，其屈服强度最大为205 N/mm2［6］；两相比较，无论是材料，还是主要力学指标，都不符合铁标规定。

图2 螺栓销和销钉实物结构图

2.3 检测维修存在死角接触网6 C系统的检测监测范围目前还存在盲区和死角，如4 C 装置仅拍摄到接触网线索、支撑、定位装置等，无法拍摄到螺栓、销钉等细小零部件。同时还因为不锈钢销钉本身体积小、数量大、安装部位有遮挡零部件，检修不方便，容易造成检查、维修不全面、留死角，进而导致销钉锈蚀、裂损等早期缺陷发现和处理不及时，这也是造成销钉最终断裂的一个原因。如2015 年7 月14 日宜万线巴东至长阳间1552#支柱处接触网补偿装置的不锈钢销钉断裂故障，经查5月11日设备管理单位在该区间进行了补偿装置检修作业，但未发现不锈钢销钉方面的问题。

2.4 专项排查整治不到位 2014 年宁杭高铁接触线终端锚固线夹不锈钢销钉断裂后，铁路总公司运输局供电部下发《关于立即开展高铁接触网不锈钢材质零部件隐患排查整治的通知》（运供供电电〔2014〕1681号），后又联合物资管理部下发《关于严格接触网不锈钢零部件上道检验的通知》（物资电〔2014〕157号），先后对接触网不锈钢零部件隐患排查整治和上道检验做出安排和要求。2017 年南广线接触线终端锚固线夹不锈钢销钉断裂后，供电部向管理单位下发《专业安全管理预警通知书》（运供预警〔2017〕1 号），并抄送全路有关单位共抓落实。可是，同类型的故障并未彻底消除，仍然断断续续地发生，说明故障教训汲取不深刻，排查整治工作不到位，落实总公司文电要求还不全面、不理想。

3 对策建议

3.1 强化产品源头质量控制对于新建、大修及更改接触网工程料产品，建议建设单位组织业务主管、设备管理、验收、设计、监理、施工等单位，共同对设计方案、设备选型、技术条件、标书条款等关键事宜进行联合审查，充分发挥各单位在产品质量把关方面的专业优势，及时发现问题和提出意见，督促有关单位在产品设计、选型、材质、技术条件、生产资质等方面均符合国家和铁路相关标准，并明确产品检验依据、比例、项目、标准及实施单位，从采购供应源头上堵塞产品质量漏洞，杜绝非标不合格产品流入铁路。对于设备管理单位日常采购的接触网维修料产品，建议验收、技术部门主动配合材料部门，切实发挥产品质量检验和技术把关作用，严格按照TB/T 2075-2010规定进行入库前检查、审核和验收，确保入库的储备产品质量合规、合格。

3.2 开展人工定期普查检修目前6 C系统对接触网的检测监测范围还做不到全方位、无死角“扫描”，所以，不能完全依赖技防措施发现设备缺陷。人防措施作为“三位一体”安全保障体系的组成部分，是对技防措施的有效弥补，其重点是技防覆盖不到的盲区和死角。因此，建议对接触网不锈钢销钉等有遮挡的隐蔽零部件进行仔细、周密地梳理，建立清单台账，实施人工定期普查检修制度，确保隐蔽的接触网零部件不漏检、不失修。同时，健全接触网检修各级岗位人员安全生产责任制，细化完善接触网运行维修规则规定的记名修制度，确保隐蔽零部件的人工定期普查检修工作真正落实到具体岗位和具体人员，以责任落实保障检修质量。

3.3 加快不锈钢销钉隐患整治为杜绝接触网不锈钢销钉断裂的隐患，建议设备管理单位增强紧迫感，进一步贯彻落实总公司关于接触网不锈钢销钉等不锈钢零部件的文电要求，对不锈钢销钉开展线上、线下全范围、无死角地普查和整治，发现锈蚀、变形、裂损等外观质量缺陷的，要提高敏感性，深挖出同一批次的全部产品，将问题产品更换为合格的标准件产品。对无外观质量缺陷的不锈钢销钉，要严格按照按照《电气化铁道接触网器材检验细则》的规定比例进行抽样，送第三方专业检验机构进行化学成分和机械性能检验，确定合格后方准继续使用。

3.4 探索建立预防性抽查检验制度接触网上的零部件长期承受着拉伸、压缩、滑动、振动等各种复杂而反复的应力，加上电气和环境因素的影响，零部件的机械性能会从内部逐渐降低，这种变化不一定表现在外观上。为提前发现运营零部件机械性能降低且可能危及接触网安全运行的问题，建议探索接触网运营零部件预防性抽查检验制度，重点研究受力较大的终端零部件和振动频繁的定位零部件，在实际工况下其机械性能衰减的规律，超前预测安全风险，及时采取加强、更换等积极有效应对措施，消除潜在的安全隐患。