Стальной аргумент

Переход на высокоскоростное движение требует не только модернизации подвижного состава, но и внедрения новых технологий изготовления рельсового проката.

Работы в этом направлении ведутся в Национальной металлургической академии Украины. Какими должны быть «быстрые» рельсы – в интервью ведущего профессора кафедры металловедения НМетАУ Светланы Губенко.

— Светлана Ивановна, в известном анекдоте по рельсам стучит пи-эр-квадрат. А если серьезно, в чем дело?

— Ответ лежит на поверхности, если точнее – именно на стыке колеса и рельса. Металлоструктура наших рельсов не соответствует той, что у колес. Должна быть в этом стыке одинаковая бейнитная пара – в сложных условиях железнодорожного движения это идеальная пара трения. Такие уже повсеместно используются во Франции и ФРГ, Китае и Японии на линиях высокоскоростных поездов и на грузовых колесных парах.

— Две свежие новости: в Китае суперпоезд «Гармония» установил новый мировой рекорд скорости – 487 км/час. А вторая – местная, почти традиционно плохая: «Укрзалізниця» отменила скоростной поезд Днепропетровск — Харьков из-за неприбыльности. Ваши комментарии?

— Увы, наши «железки» под высокие скорости, как в Европе или Китае, оборудованы плохо. Причем в комплексе: и вагоны, и колеса, и рельсовые пути, которые прокладывались еще в советское время, когда о высоких скоростях не слышали, а потому средний радиус поворотов у нас 500—700 м. А для скоростей в 200 км/ч и более нужен радиус в 1,5—1,7 км, иначе поезд сойдет с рельсов. Чтобы решить проблему, надо спрямлять криволинейные участки, а это очень дорого. Как вариант, можно использовать поезда с принудительным наклоном кузова Pendolino французской фирмы «Альстом»: они могут входить в «старые» повороты на большой скорости. Но цена одного такого поезда – более $170 млн – неподъемная для «Укрзалізниці». Запуск в Украине высокоскоростного движения – капиталоемкое мероприятие, требующее огромных единовременных инвестиций – 7—8 млн евро на 1 км. Также необходимо как можно быстрее наладить выпуск новых, более прочных рельсов и крепежа.

— В условиях перехода на высокие скорости движения проблема качества рельсового проката стоит остро. Причина аварийности – технологическое несовершенство?

— Отвечу вопросом на вопрос. Знаете, почему быстро пошел на дно суперсовременный для начала ХХ века «Титаник»? Скреплявшие листы обшивки заклепки имели внутренние дефекты – включения и искажения микроструктуры. Почему часто лопаются рельсы в самой железнодорожно-аварийной Индии? Потому что производятся по старым технологиям термообработки, и структура стали в головке термо­упрочненных рельсов является мелкодисперсным пластинчатым перлитом. Но возможности повышения качества колеи на основе перлитной микроструктуры практически исчерпаны. Оттого очень важна роль инновационных металловедческих НИОКР по созданию новых, более совершенных и прогрессивных сталей, способных обеспечить длительную прочность рельсов в сложных условиях эксплуатации.

Для высокоскоростных магистралей (ВСМ) необходимы особые, «длинные» бесстыковые рельсы с эластичными соединениями, а также особая калибровка профиля и особое качество стали. Наш анализ разрушения рельсов при службе показал высокий уровень по дефектам контактно-усталостного происхождения, смятию, износу, разным термомеханическим повреждениям. Поэтому и специалисты нашей кафедры, и коллеги в России поняли: есть острая потребность перейти на бейнитные рельсовые стали, у которых существенно выше прочность, твердость, пластичность и ударная вязкость. Кстати, лучшие охотничьи и боевые ножи имеют именно бейнитную микроструктуру.

— То есть необходима модернизация производства этого важнейшего типа металлопроката для рельсов и железнодорожных, и крановых?

— Подкрановые рельсы имеют на много порядков меньшие нагрузки, поэтому для них допустима и известная перлитная структура. Что касается железнодорожного проката, то сегодня проблема создания сталей бейнитного класса для новых рельсов изу­чена еще мало, это развивающаяся область НИОКР как в Украине, так и за рубежом – в Германии, России, КНР.

Переход от традиционных технологий выпуска этого проката из высокоуглеродистых сталей перлитного класса к применению низколегированных сталей бейнитного весьма заманчив и перспективен как для производителей, так и для потребителей рельсового металла. Такой прокат имеет повышенный комплекс мехсвойств, рельсы более технологичны, а при экономном легировании имеют меньшую себестоимость производства. Также новые химсоставы рельсовых сталей исключат экологически вредный и пожароопасный техпроцесс объемной закалки в масле.

— Значит, если мы не обновим техпроцесс выпуска новых рельсов, то высокоскоростных магистралей еще долго не увидим?

— Любые модернизации требуют инвестиций. Особенно в такие капиталоемкие отрасли, как транспорт и металлургия. Запустит Интерпайп на Нижнеднепровском трубопрокатном заводе (НТЗ) новый электросталеплавильный комплекс – значительно улучшится качество колесной стали и, соответственно, колес. То же должно быть и с рельсами: у нас есть прокатные и термические мощности для их выпуска. С учетом финансового потенциала «Укрзалізниці» сейчас важнее реконструировать существующие магистрали с новыми рельсами и повысить скорости до 160 км/час.

Кто быстрее?

Году в 1988-м в про­мыш­ленно-транспорт­ный отдел ГК КПУ в Днепропетровске пришло письмо от одного инженера, серьезно болевшего сердцем и умом за железные дороги в СССР. В первой эйфории от «ускорения-перестройки» этот специалист вопросил без всякого подвоха: «Союз ускоряется и перестраивается, но почему японские поезда ездят многократно быстрее советских?» И приложил стереооткрытку со сверхскоростным «Сэнкайсеном» на фоне Фудзи. Завотделом письмо повертел в руках, отправил его в архив, но ярко-красивую почтовую карточку забрал себе… А колесопрокатный цех на НТЗ все-таки реконструировали.

Справка «УТГ»

В 2012—2017 гг. США потратит на модернизацию своих железных путей, обновление вагонно-локомотивного парка и прокладку новых ВСМ $53 млрд. По плану президента Обамы реконструируют 4 тыс. миль и так вполне без­опасных американских железных дорог. И все же эти предполагаемые затраты несоотносимы с аналогичными инвестициями в КНР: от $450 до $650 млрд в 2011—2015 гг.