鐵路貨車制動管系漏泄故障原因分析及防治

馮春錦

摘要：分析了鐵路貨車制動管系頻繁發(fā)生漏泄故障原因，提出優(yōu)化C62、P62系列車型制動管系技術(shù)、完善廠修制動管外觀檢查手段、制動管實(shí)行壽命管理、提高制動管組裝質(zhì)量和強(qiáng)化制動管試驗質(zhì)量控制等建議性防范措施以減少制動管漏泄現(xiàn)象，確保行車安全。

關(guān)鍵詞：制動管系；漏泄故障；原因分析；防治建議

制動管是一根貫通全列車的壓力空氣、傳遞列車制動、保壓或緩解指令的控制管，司機(jī)通過機(jī)車上的自動制動閥（大閘）不操縱此管中的空氣壓力變化，從而控制全列車各制動機(jī)產(chǎn)生應(yīng)有的動作。目前鐵路貨車制動管系漏泄故障日益突出。當(dāng)制動管系漏泄量大于5kPa時造成車輛管系壓縮空氣壓力低于副風(fēng)缸壓力，使120型控制閥的主活塞兩側(cè)形成壓力差，推動主活塞移動到制動位，使副風(fēng)缸的壓力空氣進(jìn)入制動缸產(chǎn)生制動抱閘現(xiàn)象，不僅擾亂了正常的鐵路運(yùn)輸秩序，而且嚴(yán)重危及鐵路運(yùn)輸安全。因此，必須最大極限地減少制動管系漏泄故障的發(fā)生，才能有效地確保鐵路貨車運(yùn)行的安全、暢通、快捷。

1 漏泄原因分析

1.1 C62、P62系列車型制動管系制造有缺陷

1）腐蝕性能差。C62系列車型、P62系列車型的制動管系采用HT150鑄鐵鑄造， 腐蝕性能欠缺。貨車在運(yùn)行中制動管與空氣中水分形成一層水珠， 同時空氣中的CO2、SO2、NO2溶解在水珠增中形成電解質(zhì)溶液并與鐵、碳、硫、其它金屬和雜物形成腐蝕電池，陽極為鐵，陰極為雜物，鐵與雜物緊密接觸，制動管產(chǎn)生腐蝕，特別是碳含量是3%至3.4%，超過了0.12%（碳含量越高則碳化物就越多，碳化物與基本構(gòu)成的腐蝕電池越多，腐蝕速度就越快），使得原電池反應(yīng)不斷進(jìn)行，腐蝕便不斷擴(kuò)展。加上裝載帶有腐蝕性貨物粘在制動管上，進(jìn)而加劇了腐蝕進(jìn)度，運(yùn)行一定時間后造成制動管腐蝕穿孔而漏泄。

（a）當(dāng)電解液呈酸性的時候，電化學(xué)腐蝕為析氫腐蝕。

陽極（Fe）發(fā)生氧化反應(yīng)：Fe=Fe2++2e

Fe2++2H2O=Fe（OH）2+2H+

陰極（其他雜質(zhì)）：2H++2e=H2

電池總的化學(xué)反應(yīng)式為：Fe+2H2O=Fe（OH）2+H2↑

（b）當(dāng)電解液呈堿性的時候，電化學(xué)腐蝕為吸氧腐蝕。

陽極（Fe）：Fe=Fe2++2e

陰極（其他雜質(zhì)）：O2+2H2O+4e=4OH

電池總的化學(xué)反應(yīng)式為：：2Fe+O2+2H2O=2Fe（OH）2

（c）析氫腐蝕與吸氧腐蝕生成的Fe（OH）2被氧原子所氧化，由于二價鐵離子Fe2+的化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，會繼續(xù)失去一個電子氧化成生成三價鐵離子Fe3+：

4Fe（OH）2+2H2O+O2=4Fe（OH）3↓

Fe（OH）3脫水生成Fe2O3，稱為鐵銹。

2）C62系列車型、P62系列車型的制動管系采用HT150鑄鐵鑄造，在鑄造過程中產(chǎn)生球化不良、縮松、氣孔、裂紋和夾渣等缺陷，這些缺陷在配件內(nèi)表面，在檢驗過程很難發(fā)現(xiàn)，潛在行車安全隱患。HT150鑄鐵鑄造的制動管疲勞可靠性差。制動管制造時未在導(dǎo)框及根部等關(guān)鍵部位進(jìn)行特殊工藝處理。上述疊加造成在運(yùn)用過程中難免產(chǎn)生細(xì)小瑕疵和缺陷，進(jìn)而產(chǎn)生應(yīng)力集中。在運(yùn)行中在綜合外力的作用下隨著時間延長，漸漸形成裂紋源后，裂紋就會迅速擴(kuò)展，直至斷裂，導(dǎo)致制動管系漏泄。

1.2 廠修制動管外觀檢查手段滯后

在制動管外觀檢查時純屬人工檢查，未采用先進(jìn)的探傷設(shè)備對制動管進(jìn)行探傷檢查。外觀檢查人員受技術(shù)水平、人的意識、身體狀況、心理狀態(tài)、習(xí)慣性違章行為心理、生活事件、工作環(huán)境、檢修工具（設(shè)備）等因素影響，上述因素疊加造成制動管體存在裂紋或制動管與接頭體焊縫存在裂紋、氣孔等故障未發(fā)現(xiàn)，造成貨車在運(yùn)行中制動管漏泄。

1.3 制動管法蘭接頭焊接處漏泄

一是在檢修法蘭接頭焊接處時由于焊工技術(shù)水平有限造成焊接處存在裂紋、氣孔和夾渣等故障。二是試驗者進(jìn)行單車試驗之制動管漏泄試驗時未沿法蘭接頭焊接處一周涂打防銹檢漏劑、未落實(shí)管系敲震檢查潛在漏泄故障未被暴露，造成未能及時發(fā)焊接處裂紋、氣孔等故障。三是工長、質(zhì)檢員和驗收員檢查過程也未能發(fā)現(xiàn)焊接處裂紋、氣孔等故障而交付使用。四是貨車在全國各地運(yùn)行過程中受到綜合外力影響，加上全國各地四季度氣候溫度相差大使法蘭接頭焊接處的膨脹和收縮不均。上述因素疊加造成焊接處裂紋、氣孔漸漸擴(kuò)大而漏泄。

1.4 制動管間連接處漏泄

一是在現(xiàn)場作業(yè)過程中，常因管吊、管座、及主支管長度、形狀等原因，使對接的兩根制動管不在同一軸線上，造成對接處憋勁，對接面不平，通過火陷矯正方式或采用撬杠撬動制動管方式等方式進(jìn)行強(qiáng)力組裝，造成密封橡膠件擠壓，加上車輛在線路上運(yùn)行振動會造成密封圈破損而漏泄或法蘭接頭裂損而漏泄。二是密封圈本身存在質(zhì)量問題，但從外觀無法看出內(nèi)部缺陷，在車輛運(yùn)行過程中出現(xiàn)密封圈老化破損，導(dǎo)致兩法蘭對接處漏泄。三是密封圈組裝不正位，組裝螺栓緊固后造成密封圈擠壓破損，加上車輛在線路上運(yùn)行振動造成兩法蘭對接處漏泄。四是在組裝法蘭接頭螺栓或活接箍接頭時，工作者使用板手或管鉗擰緊，但擰緊力矩全憑個人經(jīng)驗，各人無法一致，有時擰得不夠緊，當(dāng)時檢漏時不漏，但經(jīng)過運(yùn)用一段時間后，兩法蘭對接處組裝螺栓被振松動而漏泄；有時擰得過緊，在運(yùn)行中兩法蘭對接處組裝螺栓受振使絲扣滑扣而松動造成漏泄。

1.5 制動管系未歸屬壽命管理

制動管無制造廠家代號及生產(chǎn)日期，未歸屬壽命管理，此類配件制造日期超過10年以后漸漸出現(xiàn)材質(zhì)疲勞現(xiàn)象，特加是C62、P62系列車型的制動管均采用HT150鑄鐵鑄造而成，普遍存在材質(zhì)疲勞現(xiàn)象。加上全國各地的氣候、環(huán)境差異、運(yùn)行綜合力和帶有腐蝕性貨物粘在此類配件上。造成此類配件在運(yùn)行中出現(xiàn)裂紋、裂損、破損而引起漏泄故障。

2 建議性防范措施

2.1 優(yōu)化C62、P62系列車型制動管系技術(shù)

一是采用TCS345鐵素體不銹鋼制造制動管。一是在制造過程中，碳含量控制在0.12%以下以提高制動管抗腐蝕性能。因為碳含量超高，碳化物就超多，碳化物與基本構(gòu)成的腐蝕電池超多，腐蝕速度就超快。二是制造時加入磷并且含量控制在0.08%至0.15%范圍內(nèi)能提高制動管耐腐蝕性能。因為磷在鋼中能均勻溶解，有助于形成致密保護(hù)膜。三是制造時加入鉻并且含量控制在0.4%至1%范圍內(nèi)能提高制動管耐腐蝕性能。因為鉻能在鋼表面產(chǎn)生致密的氧化膜，提高鋼的鈍化能力，減緩銹層生長速度。四是現(xiàn)車裝用遠(yuǎn)心集塵器、普通制動管、活接箍接頭的貨車在廠段修時全部更換成不銹鋼制動管、法蘭壓緊式管接頭、不銹鋼防松墊片、不銹鋼組合式集塵器。

2.2 完善廠修制動管外觀檢查手段

廠修制動管外觀檢查須采用便攜式X射線機(jī)對其進(jìn)行全數(shù)全方位的探傷檢查。一是技術(shù)部門須編制探傷崗位作業(yè)指導(dǎo)書并認(rèn)證通過方能實(shí)施，探傷工在探傷過程中須嚴(yán)格按此標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)。二是探傷前須用拋丸除銹器對制動管整體外部除銹，外表面清潔度須達(dá)到Sa2級，局部不低于Sa1級。三是探傷工須持2級及以上相關(guān)專業(yè)證書并經(jīng)過鐵路局考核合格后取得相關(guān)操作證方能進(jìn)行獨(dú)立探傷作業(yè)。四是每班開工前須做探傷機(jī)日常性能校驗和每一季度須做季度性能校驗，由探傷工、探傷工長、質(zhì)檢員和監(jiān)制員共同參加并確認(rèn)合格后方能對制動管進(jìn)行探傷作業(yè)。

2.3 制動管實(shí)行壽命管理

一是制動管制造日期滿10年報廢，壽命期限以制造時間為準(zhǔn)，時間統(tǒng)計精確到月。二是新制造的制動管須有制造時間和制造廠代號標(biāo)記，標(biāo)記應(yīng)清晰。三是制動管當(dāng)剩余壽命不足1個段修期或廠修期時，經(jīng)檢查確認(rèn)質(zhì)量狀態(tài)良好者，可繼續(xù)裝車使用，并由裝用單位承擔(dān)超過使用壽命期的責(zé)任。四是制動管無制造單位、時間標(biāo)記時不得裝用。

2.4提高制動管組裝質(zhì)量

1）兩接頭管不在同一軸線上時必須全面查找制動管、管吊座、缸吊座、管法蘭體的幾何形狀、幾何尺寸、定位尺寸是否達(dá)標(biāo)，查找出問題結(jié)癥所在并對癥下藥，以保證兩對接管在同一軸線上。對接兩管蹩勁或管吊座與制動管間蹩勁時不得使用乙炔火焰對制動管、管吊座進(jìn)行矯正方式或采用撬杠撬動制動管方式等方式進(jìn)行強(qiáng)力組裝。

2）制動管螺紋應(yīng)使用25mm×0.1mm規(guī)格的生料帶，生料帶在制動管螺紋上旋纏時沿螺紋緊固方向旋纏并不得超過管件端部，連接處擰緊后擰入部分不少于10扣并且外露的完整螺紋須3扣及以上。

3）組裝密封圈時，應(yīng)保持安裝面干凈，密封圈應(yīng)落入法蘭體與接頭體間的環(huán)槽中并不應(yīng)傾斜、扭曲、咬邊，密封圈須高出法蘭平面1㎜以上，但不大于2㎜。組裝過程中須保證密封圈正位、質(zhì)量完好。

4）按下列順序組裝：a）組裝法蘭順序：先緊固主管法蘭螺栓（在三通處時沿三通處向兩邊主管順序組裝），后緊固支管法蘭螺栓（在三通處時沿三通處向支管方向順序組裝）。b）組裝管吊卡子順序：先緊固主管管吊座卡子螺栓（在三通處時沿三通處向兩邊主管順序組裝），后緊固支管管吊座卡子螺栓（在三通處時沿三通處向支管方向順序組裝），同一法蘭或制動管吊上的兩個螺母應(yīng)均勻緊固。法蘭螺栓緊固后，兩法蘭面長度方向中部不應(yīng)接觸。六是組裝法蘭螺栓防松墊片時按標(biāo)準(zhǔn)組裝。

5）貨車現(xiàn)車檢修制動管的工作者須配齊扭力扳手（智能扳機(jī)）、扭力管鉗（智能管鉗），組裝法蘭螺栓時確保組裝力矩符合標(biāo)準(zhǔn)、組裝壓緊式管接頭時確保組裝扭矩值符合標(biāo)準(zhǔn)。

2.5 強(qiáng)化制動管試驗質(zhì)量控制

加強(qiáng)試驗過程監(jiān)控，工長、質(zhì)檢員、檢修專職、驗收員按20%、100%、20%、20%的比例進(jìn)行復(fù)檢。

2.5.1 廠段修單車試驗前須對管系進(jìn)行吹塵作業(yè)

主閥、緊急閥分解前關(guān)閉截斷塞門和對邊折角塞門，向主管內(nèi)充風(fēng)，達(dá)到定壓后停止充風(fēng)，使用質(zhì)量不大于0.5Kg的軟木錘對主管及連接法蘭進(jìn)行敲打三次后，手抓住對邊端的制動軟管連接器快速開閉折角塞門三次，對主管進(jìn)行吹塵；關(guān)閉對邊端的折角塞門，卸下集塵器下體，使用軟木錘對主管三通法蘭到組合式集塵器間的支管進(jìn)行敲打三次后快速開閉截斷塞門三次，對支管進(jìn)行吹塵。

2.5.2 單車試驗制動管漏泄量內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定為3Kpa

將單車試驗全車漏泄量標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定為3Kpa，重新編寫單車試驗全車漏泄量軟件程序：將程序中由“if（TempPress<6）then”改為“if（TempPress<4）then”，并在此行上方增加兩行，第一行內(nèi)容為“if TempPress=4 then TempPress：=6；”，第二行內(nèi)容為“if TempPress=5 then TempPress：=7；” 。

2.5.3 優(yōu)化制動管檢漏

一是防銹檢漏劑納入新購配件材料復(fù)驗范圍，入庫前須經(jīng)駐段驗收室與質(zhì)檢科、材料科、相關(guān)車間共同進(jìn)行復(fù)驗。復(fù)驗時必須嚴(yán)格按照國家、行業(yè)頒質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對防銹檢漏劑的檢驗工作。不合格產(chǎn)品不準(zhǔn)入段。二是使用過程中必須保持防銹檢漏劑干凈。三是涂前須清理干凈管接頭處的油垢、銹垢和塵垢方能涂打防銹檢漏劑。四是防銹檢漏劑須沿管接頭處一周涂打，防銹檢漏劑在法蘭體、法蘭體間隙、法蘭體與管接頭體間隙、管接頭體、接頭體與管焊縫處須充分濕潤，同時工作者涂抹防銹檢漏劑后10分鐘左右，需在上述涂打位置須全數(shù)全方位復(fù)查。發(fā)生冒泡的管接頭須按標(biāo)準(zhǔn)處理。

2.6 制動管檢修質(zhì)量納入檢驗人員最重要必檢驗的產(chǎn)品

一是在整車落成時對制動管進(jìn)行全數(shù)、全方位檢驗，對質(zhì)量不合格的貨車拒絕交驗。二是檢驗人員在廠段修時對現(xiàn)車制動管分解、制動管內(nèi)壁清洗、制動管外壁除銹、制動管內(nèi)外壁油垢、銹垢清除、制動管外觀檢查、制動管修理、制動管涂漆、制動管存放、現(xiàn)車制動管組裝、吹塵試驗、過球試驗、制動管漏泄試驗須100%進(jìn)行過程監(jiān)控。

3 結(jié)語

隨著貨車重載、提速技術(shù)的進(jìn)步，制動管系漏泄故障將日益突出，因此。制動管系漏泄故障是一項長期的、務(wù)實(shí)的、艱巨的任務(wù)。但只要不斷完善崗位自控、作業(yè)互控、人機(jī)聯(lián)控機(jī)制就能最大限度地減少制動管系漏泄故障實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)：

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