АМЕРИКАНСКОЕ ОБЩЕСТВО ГРАЖДАНСКИХ ИНЖЕНЕРОВ

ОСНОВАНО В 1852 Г.

ТРУДЫ

Доклад № 1177

ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЙ ОТЧЕТ СПЕЦИАЛЬНОГО КОМИТЕТА ПО ПРОФИЛЯМ РЕЛЬСОВ. [A]

Ваш Специальный комитет по стальным рельсам с момента своего назначения в 1902 году провел многочисленные заседания не только в рамках своего состава, но и в ходе совещаний с комитетами, представляющими другие общества и производителей стальных рельсов. Результаты их обсуждений были представлены Обществу в отчетах, представленных —

January | 21st, | 1903[B]
" | 18th, | 1905
" | 17th, | 1906
" | 16th, | 1907
July | 9th, | 1907
December | 6th, | 1907
" | 18th, | 1908
November | 30th, | 1909

Как сообщалось вам ранее, Комитет по рельсам Американской ассоциации инженерного обеспечения железных дорог и содержания путей также действует от имени Американской железнодорожной ассоциации; последняя организация гарантировала ему выделение необходимых средств для проведения исчерпывающих испытаний и наблюдений за износом, изломами и т. д. стальных рельсов. Эта работа ведется и по необходимости потребует нескольких лет.

Ваш Комитет считает, что ему нечего добавить к нескольким отчетам, которые он представил Обществу, тем более что основные принципы, изложенные в них, на данный момент практически соблюдаются в ряде используемых и предлагаемых технических условий и профилей рельсов.

Ввиду вышеизложенного ваш Комитет почтительно просит распустить его, чтобы поле деятельности оставалось свободным на случай, если Общество в будущем пожелает снова передать этот вопрос в ведение комитета.

Джозеф Т. Ричардс, К. В. Буххольц, Э. К. Картер, С. М. Фелтон, Роберт В. Хант, Джон Д. Айзекс, Ричард Монтфорт, Х. Г. Праут, Персивал Робертс-младший, Джордж Э. Теккрей, Эдмунд К. Тернер,

Одобрено в связи с прилагаемым отчетом:

Уильям Р. Вебстер.

Июнь 1910 г.

Филадельфия, 1 июня 1910 г.

Я подписал Отчет Комитета по рельсам Американского общества гражданских инженеров с пометкой «Одобрено в связи с прилагаемым отчетом», так как считаю, что отчет слишком сжат и предполагает, что все знакомы с ситуацией по рельсам, особенно с тем, что было сделано другими обществами.

Работа, предпринятая этим Комитетом, была делегирована Американской железнодорожной ассоциацией Комитету по рельсам Американской ассоциации инженерного обеспечения железных дорог и содержания путей, и поэтому представляется целесообразным предоставить результаты их работы на текущий момент нашим членам в удобной для справок форме, тем более что наши технические условия на рельсы не использовались, а они предложили лучшие технические условия, которые будут применяться и, несомненно, широко использоваться членами этого Общества. Технические условия прилагаются к данному отчету.

Представляя эти технические условия на Ежегодном собрании в Чикаго в марте прошлого года, Комитет заявил: [C]

«В настоящее время не следует предлагать новые технические условия без тщательного рассмотрения. Насколько нам известно, ни одна железнодорожная компания не закупала рельсы по техническим условиям, одобренным Американской железнодорожной ассоциацией и переданным нам; также нам не известно ни об одной железнодорожной компании, которой удалось бы за последние два года закупить рельсы в соответствии с техническими условиями, полностью удовлетворяющими железнодорожную компанию. Мы полагаем, что все технические условия, по которым прокатывались рельсы, были компромиссными для обеих сторон, с общим результатом, что ни одна из сторон не удовлетворена полностью. Наш опыт за год выявил некоторые недостатки во всех имеющихся у нас технических условиях, и, действуя под впечатлением того, что существует четкое мнение о необходимости пересмотра наших технических условий, мы предлагаем прилагаемые технические условия для вашего рассмотрения. У нашей Ассоциации нет технических условий на рельсы из мартеновской стали, и для выполнения инструкций включены технические условия на рельсы из мартеновской стали.

«Мы считаем необходимым представить скользящую шкалу для процентного содержания углерода и фосфора, которая предусматривает увеличение содержания углерода по мере уменьшения содержания фосфора. Правильное установление этой шкалы требует осторожности, и мы признаем, что наши знания по этому вопросу ограничены. В технических условиях Американской железнодорожной ассоциации на этот вопрос обращается внимание следующими словами: «Когда может быть обеспечено более низкое содержание фосфора, следует производить соответствующее пропорциональное увеличение содержания углерода». Величина увеличения в технических условиях не предусмотрена, и нам это представляется необходимым для обеспечения единообразия практики; в противном случае установление этих процентов становится вопросом специальной договоренности. Рельсы из бессемеровской стали регулярно поставляются с содержанием фосфора ниже максимально допустимого, и там, где это делается, содержание углерода должно быть повышено выше верхнего предела, установленного в настоящее время в наших технических условиях, иначе результатом будет мягкий и плохо изнашивающийся рельс; однако это условие не было полностью учтено в рельсах, поставляемых по существующим техническим условиям. Нижний и верхний пределы содержания углерода до сих пор устанавливались с намерением, чтобы заводы поставляли рельсы с составом как можно ближе к среднему между двумя пределами. Однако заводы, чтобы с наименьшими трудностями соответствовать предписанным испытаниям на падение груза, поддерживают содержание как углерода, так и марганца как можно ближе к нижним пределам, с соответствующим результатом, что поставляется рельс, который в целом плохо изнашивается.

«Некоторые дороги предписали пределы прогиба, допустимые при испытании на падение груза. С нашими нынешними знаниями мы считаем, что должны установить минимальный прогиб, чтобы исключить хрупкие рельсы и обеспечить большую однородность продукции; а также максимальный прогиб, чтобы исключить мягкие рельсы. В настоящее время мы не можем установить эти пределы, но нашей конечной целью будет определение и установление таких пределов для технических условий.

«Что касается величины обрези, времени выдержки в ковше, размера литников и других подобных деталей производства или оборудования, мы придерживаемся мнения, что следует предписать требуемые физические и химические испытания и что мы должны следить за тем, чтобы материал, представленный для приемки, соответствовал предписанным испытаниям. Мы не должны диктовать производителям количество обрези, которое должно быть удалено с верхней части слитка, так как это должно варьироваться в зависимости от осторожности и времени, затрачиваемого на различных заводах. Железные дороги не должны просить принимать ничего, кроме качественного материала в своих рельсах. Заводы могут поставлять такой качественный материал, если при изготовлении слитков проявляется должная осторожность и затрачивается достаточное время. Информация, полученная в результате испытаний, проводимых в Арсенале в Уотертауне, определенно показывает, что качественные рельсы не могут быть изготовлены из некачественных слитков и что, следовательно, главным условием получения качественного рельса является прежде всего получение качественного слитка.

«Мы рекомендуем изъять действующие Технические условия на стальные рельсы из Руководства по рекомендуемой практике Ассоциации, так как они более не отражают современный уровень техники.

«Мы представляем здесь в качестве Приложения 'А' форму технических условий. Она будет время от времени дополняться по мере получения нами дополнительной информации по этому вопросу».

Упомянутые выше технические условия были изменены и представлены на Собрании в Дополнении к Бюллетеню № 121 от марта 1910 года и в этой окончательной форме прилагаются к настоящему документу.

Эти технические условия не представляют собой работу какого-либо одного Общества или работу какого-либо одного Комитета, а являются результатом всей работы различных Общества, поскольку члены всех них настолько переплетены, что любая работа, выполняемая в любом одном Обществе или Комитетом Общества, очень естественно и к счастью была перенесена в другие.

На Собрании в Чикаго эти технические условия были приняты без единого изменения, что является очень необычным и показывает, насколько они были общеприемлемы, поскольку на Собрании присутствовали члены всех Комитетов по рельсам. Основные пункты этих технических условий были обсуждены и согласованы членами Комитета и Комитетом по рельсам производителей, которые сотрудничали с ними в этой работе.

В вопросе о профилях рельсов Комитет по рельсам Американской ассоциации инженерного обеспечения железных дорог и содержания путей не пришел к каким-либо окончательным выводам. Новые профили «A» и «B» Американской железнодорожной ассоциации не дали таких хороших результатов, как от них ожидалось, и весь вопрос все еще находится на рассмотрении. Комитет сообщил следующее: [D]

«Инструкции Американской железнодорожной ассоциации требуют от нас изучить используемые профили А. Ж. А. «A» и «B» и представить единый тип в качестве стандартного. Из-за условий, существовавших в 1908 году, было уложено очень мало рельсов, и практически ни одного профиля А. Ж. А., таким образом, чтобы дать необходимую информацию. В этом году несколько дорог уложили рельсы профилей А. Ж. А. с целью определения относительных достоинств соответствующих профилей. Эти рельсы находились в пути так мало времени, что мы не вправе делать какие-либо выводы о том, какой из типов А. Ж. А., «A» или «B», или лучше ли какой-либо из них, чем профили А. О. Г. И.

«Бюллетень № 116, выпущенный в октябре 1909 года, содержит статистику изломов рельсов за шесть месяцев с 31 октября 1908 года по 30 апреля 1909 года, как сообщалось Комитету. Эта статистика действительно показывает, что разница в профиле может быть полностью нивелирована разницей в химическом составе и обработкой в печи и на стане.

«Результаты, полученные до сих пор от тяжелых профилей А. Ж. А. с широким основанием, разочаровывают, так как мы получили с заводов некоторые рельсы нового профиля, которые были такими же плохими, как и старые профили А. О. Г. И., что показывает, что качество рельса не зависит полностью от профиля.

«Испытания, которые должны быть начаты Комитетом, в сочетании с результатами испытаний в Уотертауне и эксплуатационными характеристиками рельса в пути, дадут нам ценные данные, которые помогут нам прийти к окончательному выводу».

Тщательное изучение результатов, уже полученных как по рельсам из бессемеровской, так и из мартеновской стали, указывает на то, что следующим необходимым шагом будет использование гораздо более тяжелого рельса, и я думаю, что чем скорее это будет признано и будут прокатаны пробные партии, скажем, по 1000 тонн каждая, рельсов весом 110, 120 и 130 фунтов из бессемеровской и мартеновской стали и введены в эксплуатацию в самых суровых условиях, тем скорее мы избавимся от нынешних трудностей с нашими рельсами.

Уильям Р. Вебстер.

«Технические условия на стальные рельсы. [E]

Process of manufacture.

«1. Весь процесс производства должен соответствовать современному уровню техники.

«(a) Слитки должны храниться в вертикальном положении до готовности к прокатке или до тех пор, пока металл внутри не успеет затвердеть.

«(b) Слитки с выплесками металла (bled ingots) не должны использоваться.

Chemical composition.

«2. Химический состав стали, из которой прокатываются рельсы, должен находиться в следующих пределах:

| Bessemer. | Open-Hearth.
| 70 lbs. and over, but under 85 lbs. | 85 to 100 lbs. inclusive. | 70 lbs. and over, but under 85 lbs. | 85 to 100 lbs. inclusive.
Carbon | 0.40 to 0.50 | 0.45 to 0.55 | 0.53 to 0.66 | 0.63 to 0.76
Manganese | 0.80 to 1.10 | 0.80 to 1.10 | 0.70 to 1.00 | 0.70 to 1.00
Silicon | 0.07 to 0.20 | 0.07 to 0.20 | 0.07 to 0.20 | 0.07 to 0.20
Phosphorus, not to exceed | 0.10 | 0.10 | 0.04 | 0.04
Sulphur, not to exceed | 0.075 | 0.075 | 0.06 | 0.06

«3. Когда среднее содержание фосфора в металле слитка, используемом в Бессемеровском процессе на любом заводе, ниже 0,08, а в Мартеновском процессе ниже 0,03, содержание углерода должно быть увеличено из расчета 0,035 на каждые 0,01, на которые среднее содержание фосфора в металле слитка ниже 0,08 для бессемеровской стали или 0,03 для мартеновской стали.

«Процентное содержание углерода во всей партии рельсов должно в среднем соответствовать среднему проценту между верхним и нижним пределами.

Shearing.

«Конец блюма, сформированного из верхней части слитка, должен обрезаться до тех пор, пока вся поверхность не покажет качественный металл.

«Весь металл из верхней части слитка, будь то из блюма или рельса, является верхней обрезью.

Shrink

«Количество проходов и скорость стана должны быть отрегулированы таким образом, чтобы при выходе из валков на последнем проходе температура рельсов не превышала ту, которая требует припуска на усадку у горячих пил для 33-футового рельса профиля 100 фунтов в 6-1/2 дюйма для профилей с толстым основанием и 6-3/4 дюйма для профилей А. О. Г. И., и на 1/8 дюйма меньше на каждые десять фунтов уменьшения профиля, эти припуски должны уменьшаться со скоростью 1/100 дюйма на каждую секунду времени, прошедшую между выходом рельса из чистовых валков и его распиловкой.

«Полосы не должны задерживаться с целью снижения их температуры, также не должны использоваться какие-либо искусственные средства их охлаждения между предчистовыми и чистовыми проходами, а также после того, как они пройдут чистовой проход.

Section

«Профиль рельса должен как можно точнее соответствовать шаблону, предоставленному Железнодорожной компанией. Допускается отклонение по высоте на 1/64 дюйма в меньшую сторону или на 1/32 дюйма в большую сторону от указанной высоты, а также на 1/16 дюйма по ширине подошвы; однако не допускаются отклонения в размерах, влияющих на посадку стыковых накладок.

Weight

«Вес рельса должен поддерживаться как можно ближе, после соблюдения предыдущего параграфа, к весу, указанному в контракте.

«Допускается отклонение в одну вторую одного процента от расчетного веса профиля применительно ко всей партии.

«Рельсы будут приниматься и оплачиваться по фактическому весу.

Length

«8. Стандартная длина рельса должна составлять 33 фута.

«Десять процентов от всей партии будут приняты в виде более коротких длин, варьирующихся по 1 футу от 32 футов до 25 футов.

«Допускается отклонение на 1/4 дюйма от указанных длин.

«Все рельсы № 1 длиной менее 33 футов должны быть окрашены в зеленый цвет с обоих концов.

Finishing

«Следует проявлять осторожность при горячей правке рельсов, и результатом должно быть такое их состояние, чтобы они не отклонялись по всей своей длине более чем на четыре (4) дюйма от прямой линии в любом направлении для профилей с толстым основанием и на 5 дюймов для профилей А. О. Г. И. при подаче на прессы для холодной правки. Те, которые отклоняются сверх этого значения или имеют короткие перегибы, должны классифицироваться как рельсы второго сорта и быть соответствующим образом маркированы.

«Расстояние между опорами рельсов в правильном прессе должно быть не менее сорока двух (42) дюймов; опоры должны иметь плоские поверхности и быть без перекоса. Рельсы должны быть прямыми по линии и поверхности, а головка должна быть гладкой после отделки, окончательная правка должна производиться в холодном состоянии.

«Они должны быть распилены под прямым углом на концах, отклонения должны быть не более 1/32 дюйма, и перед отгрузкой заусенцы, вызванные резкой пилой, должны быть удалены, а концы очищены.

Drilling

«10. Круглые отверстия для стыковых болтов должны просверливаться в соответствии с техническими условиями покупателя. Они должны во всех отношениях точно соответствовать чертежу и предоставленным размерам и быть свободными от заусенцев.

Branding

«11. Название производителя, вес рельса, а также месяц и год изготовления должны быть прокатаны выпуклыми буквами и цифрами на стороне шейки. Номер плавки и буква, указывающая часть слитка, из которой был изготовлен рельс, должны быть четко выбиты на шейке каждого рельса, где они не будут закрыты стыковыми накладками. Рельсы должны маркироваться последовательно A, B, C и т. д., причем рельс из верхней части слитка обозначается A. В случае верхней обрези в двадцать или более процентов буква A будет опущена. Рельсы из мартеновской стали должны иметь клеймо или штамп O. H. Вся маркировка рельсов должна выполняться настолько эффективно, чтобы знаки можно было прочитать до тех пор, пока рельсы находятся в эксплуатации.

Drop testing.

«12. (a) Испытания на падение груза должны проводиться на кусках рельса, прокатанных из верхней части слитка, длиной не менее четырех (4) футов и не более шести (6) футов, от каждой плавки стали. Эти испытуемые образцы должны быть вырезаны из рельсовой полосы рядом с любым концом верхнего рельса, по выбору Инспектора.

«Температура испытуемых образцов должна быть от сорока (40) до ста (100) градусов по Фаренгейту.

«Испытуемые образцы должны быть помещены головкой вверх на твердые опоры с радиусом верхней части пять (5) дюймов, с расстоянием три (3) фута между центрами, и подвергнуты ударным испытаниям, при этом баба копра должна падать свободно с следующих высот:

70 lb. rail | 16 ft.
80, 85 and 90 lb. rail | 18 ft.
100 lb. rail | 20 ft.

«Испытуемые образцы, которые не ломаются после первого удара, должны быть надрезаны и испытаны до разрушения.

«(b) (Предлагается предписать в этом параграфе требования в отношении прогиба, установив максимальные и минимальные пределы, как только будут определены надлежащие пределы прогиба.)

Tests.

«13. (A) От каждой плавки стали должны быть испытаны два образца. Если любой из этих испытуемых образцов ломается, должен быть испытан третий образец. Если два из испытуемых образцов ломаются, не обнаружив физического дефекта, все рельсы данной плавки будут абсолютно забракованы. Если два из испытуемых образцов не ломаются, все рельсы данной плавки будут приняты как классификация № 1 или № 2 (в зависимости от того, является ли прогиб соответственно меньше или больше предписанного предела [F]).

«(B) Если, однако, любой испытуемый образец, сломанный при испытании A, обнаруживает физический дефект, верхний рельс от каждого слитка этой плавки должен быть забракован.

«(C) Затем должны быть проведены дополнительные испытания образцов, выбранных Инспектором из верхнего конца любых вторых рельсов той же плавки. Если два из трех этих вторых испытуемых образцов ломаются, остальные рельсы данной плавки также будут забракованы. Если два из трех этих вторых испытуемых образцов не ломаются, остальные рельсы данной плавки будут приняты при условии, что они соответствуют другим требованиям этих технических условий, как классификация № 1 или № 2 (в зависимости от того, является ли прогиб соответственно меньше или больше предписанного предела [F]).

«(D) Если любой испытуемый образец, испытание A, не ломается, но при надрезе и испытании до разрушения обнаруживает внутренний дефект, верхние рельсы от каждого слитка этой плавки должны быть забракованы.

Drop testing machine.

«14. Машина для испытания на падение груза должна быть стандартной для Американской ассоциации инженерного обеспечения железных дорог и содержания путей и иметь бабу весом 2000 фунтов, ударная поверхность которой должна иметь радиус пять (5) дюймов.

"The anvil block shall be adequately supported and shall weigh 20,000 lbs.

«Опоры должны быть частью наковальни или прочно прикреплены к ней.

No. 1 Rails.

«15. Рельсы № 1 должны быть свободны от вредных дефектов и изъянов всех видов.

No. 2 Rails.

«16. Рельсы, которые по причине поверхностных несовершенств не приняты как рельсы № 1, будут классифицироваться как рельсы № 2, но рельсы, содержащие физические дефекты, ухудшающие их прочность, должны быть забракованы.

«Рельсы № 2 будут приняты в количестве до пяти (5) процентов от всего заказа. Все рельсы, принятые как рельсы № 2, должны иметь концы, окрашенные в белый цвет, и должны иметь две метки от кернера на стороне шейки рядом с номером плавки около конца рельса, расположенные так, чтобы они не были закрыты стыковыми накладками.

«Рельсы, неправильно просверленные, выправленные или с которых не были должным образом удалены заусенцы, должны быть забракованы, но могут быть приняты после надлежащей доработки.

«Различные классы рельсов при отгрузке должны храниться отдельно.

«Все рельсы должны загружаться в присутствии инспектора.

Inspection.

«17. (a) Инспекторы, представляющие покупателя, должны иметь свободный доступ на заводы Производителя в любое время, пока выполняется контракт, и Производитель должен предоставить им все разумные условия, чтобы они могли убедиться, что рельсы были изготовлены в соответствии с условиями технических условий.

«(b) Для бессемеровской стали Производитель должен перед отгрузкой рельсов ежедневно предоставлять Инспектору результаты определения содержания углерода для каждой плавки и два полных химических анализа каждые двадцать четыре часа, представляющие среднее содержание других элементов, указанных в разделе 2 настоящего документа, содержащихся в стали, для каждой дневной и ночной смены соответственно. Эти анализы должны проводиться на стружке, взятой из ковшового пробного слитка на глубине не менее 1/4 дюйма под поверхностью.

«Для мартеновской стали производители должны предоставлять Инспекторам полный химический анализ элементов, указанных в разделе 2 настоящего документа, для каждой плавки.

«(c) По запросу Инспектора Производитель должен предоставить стружку из пробного слитка для контрольного анализа.

«(d) Все испытания и инспекции должны проводиться на месте производства до отгрузки и должны проводиться таким образом, чтобы не мешать без необходимости работе завода».

СНОСКИ:

[A] Представлено на Ежегодной конференции 21 июня 1910 г.

[B] Эти отчеты были опубликованы в «Трудах» Американского общества гражданских инженеров следующим образом: февраль 1903 г., стр. 43; февраль 1905 г., стр. 60; февраль 1906 г., стр. 50; февраль 1907 г., стр. 69; август 1907 г., стр. 290; февраль 1908 г., стр. 85; февраль 1909 г., стр. 61; февраль 1910 г., стр. 62.

[C] Бюллетень № 118, декабрь 1909 г.

[D] Бюллетень № 118. Декабрь 1909 г.

[E] Перепечатано из Дополнения к Бюллетеню № 121 Американской ассоциации инженерного обеспечения железных дорог и содержания путей (март 1910 г.).

[F] Примечание: Пункт в скобках в разделах A и C должен быть добавлен к техническим условиям, когда будут указаны пределы прогиба.