对铁路货车水浸轴承处置的探索

曹新志

(中国铁路郑州局集团有限公司 郑州北车辆段,河南 郑州 450000)

2021年7月,郑州及周边地区遭受罕见特大水害,造成停留在中国铁路郑州局集团有限公司管内千余辆铁路货车遭遇水浸,给铁路运输埋下安全隐患。郑州局及郑州北车辆段在中国国家铁路集团有限公司机辆部的指导下,及时果断采取措施对水浸轴承车辆进行了处置,消除了安全隐患。本文将对水浸轴承故障的判别、处置、预防进行归纳和总结,以期为处理类似故障提供参考。

1 水浸轴承的危害

轮轴是铁路货车的重要零部件,既承担着车辆的载重,也是车辆正常运转的保障,其技术状态和性能好坏直接关系着列车运行安全。列车在运行过程中不可避免地会遇到风雪、暴雨等恶劣天气的影响,虽然轴承在结构上设计有密封装置,但若长时间在雨水中浸泡,雨水及污垢仍然会侵入轴承内部,引发轴承内外圈及滚子、润滑脂等发生一系列化学反应和物理变化,导致轴承的性能发生改变,产生运用故障。

雨水主要成分是水,并含有少量二氧化碳、二氧化氮、浮尘及其他杂质,发生暴雨等较大自然灾害时,雨水还会掺杂较多生活垃圾、污水等,使其具有一定腐蚀性。轴承被水浸泡后,一方面会引起润滑脂变稀、变质,改变其技术性能,影响润滑脂的黏度和正常流动性,造成润滑不良等问题;另一方面水及其含有的酸性物质与轴承零件接触,使轴承内外圈及滚子表面形成局部微电蚀,发生化学反应,逐渐氧化产生疏松易剥落的铁锈,致使轴承滚道表面形成腐蚀坑。这些变化改变了轴承的接触状态,降低了轴承的接触强度,随着轴承的运转,轴承滚道逐渐产生剥离,剥离的金属碎屑进一步破坏滚子与内外圈工作面间的油膜,造成轴承滚道划伤、凹痕等故障,严重时会造成热轴、切轴,甚至导致车辆脱轨。对郑州北车辆段水浸轴承退卸分解鉴定结果进行分析后,认为水浸轴承危害演变大致可分为四个阶段:

第一阶段危害初期,润滑脂变稀、变质,轴承内外圈滚道及滚子出现少量麻点;

第二阶段危害中期,轴承内外圈滚道及滚子发生局部剥离、小面积腐蚀坑;

第三阶段危害后期,轴承内外圈滚道及滚子发生大面积剥离,轴承异常升温;

第四阶段危险期,剥离的金属碎屑进入滚子与内外圈之间,形成硬质点,咯伤滚子及内外圈工作面,破坏油膜,造成热轴、切轴,甚至有可能发生车辆脱轨的安全事故。

2 水浸轴承的判定

通过观察2021年7月20日郑州地区水浸车辆表象,发现车辆底部配件遭遇水浸后具有明显的水痕印记,这是水浸车辆一种比较直观且十分有效的初步判定方式。水浸车辆在车轮辐板、侧架表面、制动缸等部位会形成水淹水位高度的水痕印记,在导框、摇枕孔等空隙部位以及摇枕、侧架上平面残留有杂质,查验水痕印记高于轴承下表面的可初步判定轴承已遭遇水浸(图1)。

图1 水浸车辆外观

为进一步准确判定水浸轴承,对遭遇水浸1～2天的轴承取样,进行外观技术状态检查和分解鉴定,轴承外部及内部故障特征状态如下:

(1) 轴承外圈表面、前盖、后挡出现锈迹,呈浮锈状态(图2)。转动轴承检查正常,无卡滞、异音,无渗油、甩油现象。此时单从转动检查可判定轴承内部无异状。

图2 轴承外观

(2) 打开轴承前盖,轴端面、前盖内表面有水珠、杂质存在,个别严重的有雨水直接流出。对开盖轴承再次转动检查,轴承密封部位可能会出现溢水现象。

(3) 分解轴承,滚道面、滚子、保持架、中隔圈、密封装置等个别部位附着有微量水珠,油脂有轻微变色。

3 水浸轴承的运用故障表征

为深入了解水浸轴承运行后出现故障的特征状态,对郑州北车辆段2021年10月份检修的几起水浸轴承(轴承水浸后约运行2～3月)取样,并进行分解鉴定,故障表现如下:

(1) 多套轴承密封罩出现渗油现象,转动检查有异音,施压缓慢转动明显感觉滚道面不平整,润滑脂欠缺。快速转动轴承,则伴有哗啦啦的声响。

(2) 打开轴承前盖,发现前盖与轴承贴合部位存在润滑脂,且变色。

(3) 分解轴承。①轴承润滑脂严重变色、变质,呈黄色浑浊状,黏性几乎消失(图3);②轴承内外圈滚道面出现麻点、划痕、凹坑、剥离,润滑脂中混有剥离碎片和金属粉末,轴承滚子滚动面出现环形划痕、划伤(图4)。

图3 轴承润滑脂外观

图4 轴承内外圈外观

轴承遭遇水浸后出现的化学反应和物理变化较为复杂,同时受水浸程度、运行环境等因素影响,出现故障的时间、方式、表征不可能完全一致,以上故障特征仅供参考。

4 水浸轴承的预防和处置建议

轴承故障预防处理一直是车辆系统关注的重点和关键问题,轴承故障危及铁路运输安全,一旦发现有水浸轴承必须立即组织扣车施修,消除故障隐患。

(1) 加强爱车宣传教育,做好事前防范。各铁路局集团公司、货车车辆段要组织进行爱车宣传和教育,加强对水浸轴承危害的认识,提示各车务段(车站、专用线、货场等)、各厂矿企业在雨前、汛前做好防范,减少或避免货车车辆停留在驼峰底部、低洼、排水不畅、泄洪通道等处所。各车站、车务工作人员发现车辆轴承被淹时,要及时向当地车辆工作人员通报,由车辆工作人员检查确认处置。

(2) 做好雨中、雨后爱车巡视检查。货车运用车间要建立辖区内货车防洪处所基础信息库,从自然天气、地质地貌、周边环境、管理制度、维护维修、历年水害、人员管理等方面研判铁路货车水浸轴承风险,制定雨中、雨后爱车巡视检查制度。遇风雪、暴雨等恶劣天气时,根据管内雨情、水情,安排专人对管内处于低洼及易产生水淹的站场、货场、企业专用线等进行雨中、雨后爱车巡视,发现水淹车辆时,现场对车辆进行全面检查,对水痕印记高于轴承下表面的水浸车辆,及时扣修并保证回送安全,防范水浸轴承货车带故障上线运行。

(3) 货车厂、段、临修时,需按照有关规章要求查询5T信息,指导检修作业。发现TADS预报轴承故障的,核查该车历史运行信息,发现车辆曾在暴雨区停留时应对全车轴承及车辆各部位进行全面检查,发现轴承有水浸痕迹时,必须更换全车轮轴,并进一步检查鉴定。

(4) 列检作业检查防范和扣修水浸轴承货车。列检作业发现在车轮辐板、侧架表面、制动缸等部位形成水淹水位高度的水痕印记,或在导框、摇枕孔等空隙部位以及摇枕、侧架上平面残留有洪水中的杂质等特征时,要组织班工长、技术管理人员进行鉴定,查询HMIS施修记录、车辆装卸处所、运行轨迹并结合天气预报等信息,判断可能造成水浸轴承的处所,确认为水浸轴承货车时立即扣修。回送时在车辆上涂打相应标记并落实水浸车辆限速等要求。

(5) 站修作业场检查防范和施修。一是对列检作业场扣修的水浸轴承货车,站修作业场要组织对轮轴进行更换,并在轮轴卡片上进行记录。二是对水痕印记高于制动缸下表面的水浸车辆,要同步分解制动缸,若发现内部存在水汽凝结,还需对制动缸进行清洗,对制动阀进行更换,防范因水汽进入制动管系影响空气制动性能;同时做好基础制动装置各圆销连接部位的清洁和油润,防范基础制动装置锈蚀、卡滞造成车辆抱闸。三是汛期对列检作业场扣修的其他车辆,站修作业场在预检预修时也应全面检查,及时发现和施修水浸轴承货车。

(6) 货车检修车间对水浸轴承进行分解和施修。一是对站修作业场更换下的水浸轮轴,检修或车轮车间要根据轮轴卡片信息进行退卸,按照三级修标准正常检修;轴承前盖、后挡、外圈锈蚀严重的要进行拍照留存,及时将信息上报上级部门。二是对扣修的检修车辆或更换下的其他轮轴,也要在施修前进行外观检查和鉴定,防范水浸轴承未施修装车使用。

(7) 退卸轴承需及时鉴定和送检。由于水浸轴承易形成酸性环境,会继续腐蚀轴承内部金属,所以对现车卸下的水浸轴承要及时组织鉴定,并按修程安排大修、一般检修或报废,防止轴承内部故障进一步恶化。