淺析接觸網(wǎng)不銹鋼銷釘斷裂原因及對策

朱建平

（南寧局集團(tuán)公司供電部， 工程師 廣西 南寧 530000）

接觸網(wǎng)為機(jī)車和動車組提供動力，是電氣化鐵路的重要行車設(shè)備。接觸網(wǎng)上的任何零部件發(fā)生故障，都可能影響鐵路運(yùn)輸秩序或行車安全。近幾年來，全路發(fā)生了多起接觸網(wǎng)不銹鋼銷釘斷裂故障，輕則干擾運(yùn)輸秩序，重則釀成弓網(wǎng)事故，其負(fù)面影響比較突出，值得深入分析研究其成因，并采取切實(shí)有效的管理和技術(shù)對策，徹底解決這一問題，以提升接觸網(wǎng)供電的運(yùn)行品質(zhì)。

1 接觸網(wǎng)不銹鋼銷釘斷裂故障概況

2013年以來，全路發(fā)生了多起接觸網(wǎng)不銹鋼銷釘斷裂故障，比較典型的有以下幾起（見表1）。

表1 接觸網(wǎng)不銹鋼銷釘斷裂故障統(tǒng)計(jì)表

分析具體故障部位可以得出，斷裂的不銹鋼銷釘集中在接觸網(wǎng)末端下錨支柱附近，尤其是補(bǔ)償裝置與線索隔離件（絕緣子、杵環(huán)桿等）之間連接的各部位非常突出。

2 接觸網(wǎng)不銹鋼銷釘斷裂原因探析

2.1 產(chǎn)品材質(zhì)存在缺陷 經(jīng)第三方專業(yè)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)對斷裂的和同批次抽樣的不銹鋼銷釘檢驗(yàn)，結(jié)果顯示產(chǎn)品材質(zhì)普遍存在缺陷（不建議今后上線使用）。以2014 年7 月19 日寧杭線斷裂的不銹鋼銷釘檢驗(yàn)結(jié)果為例，首先，不銹鋼銷釘材料中的化學(xué)成分Cr、Ni 含量均超出設(shè)計(jì)材料牌號為06Cr19Ni10 奧氏體不銹鋼的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。Cr 是不銹鋼耐腐蝕和抗氧化的決定性元素，Ni具有提高耐腐蝕和抗氧化性能［1］。這兩項(xiàng)元素超標(biāo)，降低了銷釘?shù)哪透g性和抗氧化性，與斷裂和運(yùn)營中發(fā)現(xiàn)的不銹鋼銷釘表面明顯銹蝕相吻合。其次，不銹鋼銷釘材料中檢測出了長度和寬度均超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定尺寸的B 類夾雜物，即氧化鋁、氧化鎂等氧化物類夾雜物［2］。氧化物的存在，破壞了不銹鋼基體的連續(xù)性并導(dǎo)致了應(yīng)力集中，從而降低了不銹鋼的塑性、韌性和抗疲勞性能［3］。不銹鋼銷釘先從局部缺陷處形成微小裂紋，裂紋尖端處的應(yīng)力集中使裂紋逐漸擴(kuò)展，加之接觸網(wǎng)振動、環(huán)境腐蝕等因素影響，促使裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展，當(dāng)裂紋尺寸達(dá)到臨界尺寸時(shí)，量變發(fā)展為質(zhì)變，銷釘就徹底斷裂。從斷裂的不銹鋼銷釘斷面看（見圖2），60%左右的面積呈現(xiàn)已氧化的舊痕跡，40%左右呈現(xiàn)新痕跡，印證了銷釘斷裂不是突然形成的，而是由缺陷逐漸發(fā)展形成的。

圖1 斷裂的不銹鋼銷釘斷面圖

2.2 不符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 首先，經(jīng)過對銷釘材料的全部化學(xué)成分進(jìn)行檢驗(yàn)和比對，發(fā)現(xiàn)斷裂的不銹鋼銷釘化學(xué)成分普遍介于GB/T 1220-2007［4］規(guī)定的不銹鋼牌號12Cr17Ni7和12Cr18Ni9之間，不是標(biāo)準(zhǔn)牌號的奧氏體不銹鋼。其次，《電氣化鐵路接觸網(wǎng)零部件》（TB/T 2075-2010）規(guī)定接觸線終端錨固線夾、動滑輪、平衡輪與其他部件的連接件采用“螺栓銷”，而“銷釘”結(jié)構(gòu)形式與鐵標(biāo)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)件不相符（見圖2）。其三，TB/T 2075-2010 規(guī)定接觸線終端錨固線夾、動滑輪、平衡輪的連接件即螺栓銷是按照GB/T 700-2006［5］采用牌號Q 235 A的碳素結(jié)構(gòu)鋼材料，其屈服強(qiáng)度不小于235 N/mm2［5］；實(shí)際應(yīng)用的卻是奧氏體不銹鋼材料，其屈服強(qiáng)度最大為205 N/mm2［6］；兩相比較，無論是材料，還是主要力學(xué)指標(biāo)，都不符合鐵標(biāo)規(guī)定。

圖2 螺栓銷和銷釘實(shí)物結(jié)構(gòu)圖

2.3 檢測維修存在死角 接觸網(wǎng)6 C系統(tǒng)的檢測監(jiān)測范圍目前還存在盲區(qū)和死角，如4 C 裝置僅拍攝到接觸網(wǎng)線索、支撐、定位裝置等，無法拍攝到螺栓、銷釘?shù)燃?xì)小零部件。同時(shí)還因?yàn)椴讳P鋼銷釘本身體積小、數(shù)量大、安裝部位有遮擋零部件，檢修不方便，容易造成檢查、維修不全面、留死角，進(jìn)而導(dǎo)致銷釘銹蝕、裂損等早期缺陷發(fā)現(xiàn)和處理不及時(shí)，這也是造成銷釘最終斷裂的一個(gè)原因。如2015 年7 月14 日宜萬線巴東至長陽間1552#支柱處接觸網(wǎng)補(bǔ)償裝置的不銹鋼銷釘斷裂故障，經(jīng)查5月11日設(shè)備管理單位在該區(qū)間進(jìn)行了補(bǔ)償裝置檢修作業(yè)，但未發(fā)現(xiàn)不銹鋼銷釘方面的問題。

2.4 專項(xiàng)排查整治不到位 2014 年寧杭高鐵接觸線終端錨固線夾不銹鋼銷釘斷裂后，鐵路總公司運(yùn)輸局供電部下發(fā)《關(guān)于立即開展高鐵接觸網(wǎng)不銹鋼材質(zhì)零部件隱患排查整治的通知》（運(yùn)供供電電〔2014〕1681號），后又聯(lián)合物資管理部下發(fā)《關(guān)于嚴(yán)格接觸網(wǎng)不銹鋼零部件上道檢驗(yàn)的通知》（物資電〔2014〕157號），先后對接觸網(wǎng)不銹鋼零部件隱患排查整治和上道檢驗(yàn)做出安排和要求。2017 年南廣線接觸線終端錨固線夾不銹鋼銷釘斷裂后，供電部向管理單位下發(fā)《專業(yè)安全管理預(yù)警通知書》（運(yùn)供預(yù)警〔2017〕1 號），并抄送全路有關(guān)單位共抓落實(shí)?？墒?，同類型的故障并未徹底消除，仍然斷斷續(xù)續(xù)地發(fā)生，說明故障教訓(xùn)汲取不深刻，排查整治工作不到位，落實(shí)總公司文電要求還不全面、不理想。

3 對策建議

3.1 強(qiáng)化產(chǎn)品源頭質(zhì)量控制 對于新建、大修及更改接觸網(wǎng)工程料產(chǎn)品，建議建設(shè)單位組織業(yè)務(wù)主管、設(shè)備管理、驗(yàn)收、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工等單位，共同對設(shè)計(jì)方案、設(shè)備選型、技術(shù)條件、標(biāo)書條款等關(guān)鍵事宜進(jìn)行聯(lián)合審查，充分發(fā)揮各單位在產(chǎn)品質(zhì)量把關(guān)方面的專業(yè)優(yōu)勢，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題和提出意見，督促有關(guān)單位在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、選型、材質(zhì)、技術(shù)條件、生產(chǎn)資質(zhì)等方面均符合國家和鐵路相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并明確產(chǎn)品檢驗(yàn)依據(jù)、比例、項(xiàng)目、標(biāo)準(zhǔn)及實(shí)施單位，從采購供應(yīng)源頭上堵塞產(chǎn)品質(zhì)量漏洞，杜絕非標(biāo)不合格產(chǎn)品流入鐵路。對于設(shè)備管理單位日常采購的接觸網(wǎng)維修料產(chǎn)品，建議驗(yàn)收、技術(shù)部門主動配合材料部門，切實(shí)發(fā)揮產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)和技術(shù)把關(guān)作用，嚴(yán)格按照TB/T 2075-2010規(guī)定進(jìn)行入庫前檢查、審核和驗(yàn)收，確保入庫的儲備產(chǎn)品質(zhì)量合規(guī)、合格。

3.2 開展人工定期普查檢修 目前6 C系統(tǒng)對接觸網(wǎng)的檢測監(jiān)測范圍還做不到全方位、無死角“掃描”，所以，不能完全依賴技防措施發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷。人防措施作為“三位一體”安全保障體系的組成部分，是對技防措施的有效彌補(bǔ)，其重點(diǎn)是技防覆蓋不到的盲區(qū)和死角。因此，建議對接觸網(wǎng)不銹鋼銷釘?shù)扔姓趽醯碾[蔽零部件進(jìn)行仔細(xì)、周密地梳理，建立清單臺賬，實(shí)施人工定期普查檢修制度，確保隱蔽的接觸網(wǎng)零部件不漏檢、不失修。同時(shí)，健全接觸網(wǎng)檢修各級崗位人員安全生產(chǎn)責(zé)任制，細(xì)化完善接觸網(wǎng)運(yùn)行維修規(guī)則規(guī)定的記名修制度，確保隱蔽零部件的人工定期普查檢修工作真正落實(shí)到具體崗位和具體人員，以責(zé)任落實(shí)保障檢修質(zhì)量。

3.3 加快不銹鋼銷釘隱患整治 為杜絕接觸網(wǎng)不銹鋼銷釘斷裂的隱患，建議設(shè)備管理單位增強(qiáng)緊迫感，進(jìn)一步貫徹落實(shí)總公司關(guān)于接觸網(wǎng)不銹鋼銷釘?shù)炔讳P鋼零部件的文電要求，對不銹鋼銷釘開展線上、線下全范圍、無死角地普查和整治，發(fā)現(xiàn)銹蝕、變形、裂損等外觀質(zhì)量缺陷的，要提高敏感性，深挖出同一批次的全部產(chǎn)品，將問題產(chǎn)品更換為合格的標(biāo)準(zhǔn)件產(chǎn)品。對無外觀質(zhì)量缺陷的不銹鋼銷釘，要嚴(yán)格按照按照《電氣化鐵道接觸網(wǎng)器材檢驗(yàn)細(xì)則》的規(guī)定比例進(jìn)行抽樣，送第三方專業(yè)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行化學(xué)成分和機(jī)械性能檢驗(yàn)，確定合格后方準(zhǔn)繼續(xù)使用。

3.4 探索建立預(yù)防性抽查檢驗(yàn)制度 接觸網(wǎng)上的零部件長期承受著拉伸、壓縮、滑動、振動等各種復(fù)雜而反復(fù)的應(yīng)力，加上電氣和環(huán)境因素的影響，零部件的機(jī)械性能會從內(nèi)部逐漸降低，這種變化不一定表現(xiàn)在外觀上。為提前發(fā)現(xiàn)運(yùn)營零部件機(jī)械性能降低且可能危及接觸網(wǎng)安全運(yùn)行的問題，建議探索接觸網(wǎng)運(yùn)營零部件預(yù)防性抽查檢驗(yàn)制度，重點(diǎn)研究受力較大的終端零部件和振動頻繁的定位零部件，在實(shí)際工況下其機(jī)械性能衰減的規(guī)律，超前預(yù)測安全風(fēng)險(xiǎn)，及時(shí)采取加強(qiáng)、更換等積極有效應(yīng)對措施，消除潛在的安全隱患。

4 結(jié)束語

接觸網(wǎng)不銹鋼銷釘斷裂既有銷釘本身材質(zhì)、制造工藝、技術(shù)性能方面的原因，也有運(yùn)營管理單位漏檢失修、敏感性不強(qiáng)、汲取教訓(xùn)不深刻方面的原因。為根治不銹鋼銷釘斷裂等接觸網(wǎng)零部件類似故障，不僅要從產(chǎn)品源頭質(zhì)量方面嚴(yán)抓技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)落實(shí)，還要從運(yùn)營管理方面查漏洞、補(bǔ)短板、強(qiáng)落實(shí)，雙管齊下，才能收到最佳效果。