Качество рельсов

Качество рельсов, выпускавшихся отечественными заводами в дореволюционный период, было крайне неровным. Причины этого во многом объективны. Однако при частном владении железными дорогами, особенно в концессионный период, когда беспокоились в первую очередь о дивидендах, в истинное положение дела мало кто вникал, и вопрос о качестве русских рельсов получил тенденциозное освещение. Факты низкого качества рельсов, которые периодами действительно имели место, были раздуты железнодорожными предпринимателями, стремившимися очернить отечественную продукцию, чтобы обосновать необходимость закупки зарубежных рельсов. Поскольку в то время вопросы строительства железных дорог занимали многих держателей акций и облигаций, качество рельсов стало предметом обсуждения на самых разных уровнях.

Огульно отрицательная оценка отечественной рельсовой продукции стала чем-то вроде меры технической осведомленности публики и, к сожалению, надолго закрепилась в прессе, в кругах, близких к железнодорожному делу, и даже среди некоторых специалистов. Так, в 1892 г. на Инженерном Совете Министерства путей сообщения рассматривались материалы о выходе рельсов отечественного и английского производства [65]. Сопоставимые по пропущенному тоннажу величины разнятся очень сильно: выход в процентах русских рельсов примерно в 5 раз больше выхода английских. Из этого сравнения были сделаны соответствующие выводы, а между тем оно было просто неправомерно, ибо качество перепрокатных рельсов Брянского завода, сырьем для которых служил, как известно, иностранный металл, противопоставлялось продукции лучших в то время мировых фирм.

В действительности уже в начале 60-х годов русские заводы давали вполне удовлетворительную рельсовую продукцию. Особенно отличались твердостью и износостойкостью демидовские рельсы. Специальные сравнительные испытания рельсов четырех типов, предпринятые в 1870 г. Московско-Нижегородской дорогой, показали, что эти рельсы по своей эксплуатационной стойкости значительно превосходят рельсы иностранного производства. Демидовские рельсы успешно конкурировали даже с привозными стальными рельсами, которые на первых порах не отличались высоким качеством. Секрет этих рельсов заключался в том, что они готовились не из железа в обычном понимании этого слова, а по существу из малоуглеродистой стали, которая была способна принимать закалку. Закаливали рельсы в холодной ванне [81]. Таким образом, в России еще в 60-70-е годы XIX в. применяли объемную закалку рельсов по всей длине. С 1875 г. демидовские заводы начали готовить высококачественную бессемеровскую сталь, рельсы из которой были в числе экспонатов филадельфийской всемирной выставки [6].

Однако цена демидовских рельсов, естественно, была выше, чем рельсовой продукции перепрокатных заводов. Поэтому последняя находила преимущественное распространение на частных дорогах и в глазах держателей акций представляла всю отечественную рельсовую металлургию. В 80-е годы, когда русское рельсопрокатное производство достаточно окрепло, многие дороги уже вполне удовлетворительно оценивали службу рельсов не только демидовского, но и Путиловского, катавского, варшавского заводов. По данным инженера Зенгиреева [67], стальные рельсы, служившие на русских дорогах в 1879 г., характеризовались средним коэффициентом годового выхода 0,417 шт. на версту, а полугодового - с включением летнего периода - 0,137 шт. на версту. Стальные демидовские рельсы имели как годовой, так и полугодовой коэффициенты меньше среднего, а брянского завода - несколько больше среднего. Протяженность дорог, эксплуатировавших русские стальные рельсы, тогда была еще незначительной, так что средний выход определялся в основном службой иностранных рельсов.

Качество рельсов вновь ухудшилось к началу XX в., когда в большом количестве потребовались относительно тяжелые рельсы. Трудности перехода на более тяжелый прокат, сложные связи между размером сечения, степенью обжатия металла, химическим составом и т. д. тогда еще не были изучены в достаточной мере. Рельсы первых партий оказались столь мягкими, что удар обычного плотничного топора оставлял заметный след на головке. Лезвие же топора оставалось неиспорченным. Ясно, что такие рельсы были выведены из строя в короткий срок. Особенно интенсивным был выход по смятию в стыках. Через несколько лет твердость стали удалось значительно поднять, выход по смятию сократился.

Однако на фоне исключительно трудных условий работы пути в России эксплуатационная стойкость относительно тяжелых рельсов оставалась недостаточной. Они выходили из строя главным образом по износу. Зарубежные рельсы этого времени также изнашивались весьма быстро, что отмечалось на международном железнодорожном съезде в Утрехте в 1912 г. Это обусловлено тем, что на рубеже XX в. повсеместно происходило заметное ускорение сталепрокатного процесса. Если прежде рельсы прокатывались за 23-27 проходов по ручьям стана, то теперь - за 11 проходов. Резкое увеличение коэффициента изменения формы в каждом ручье вызывало очень сильные местные пластические деформации металла в изделии.

Сокращение времени процесса прокатки повлекло за собой иное протекание ряда химических и структурных превращений в стали.

Естественно, что столь серьезное изменение в прокатном производстве потребовало улучшения, совершенствования, уточнения всего металлургического процесса. Эта перестройка затянулась надолго. В результате качество тяжелых рельсов за весь последний период существования самодержавия было преимущественно низким. Произошли крупные крушения из-за разрушения рельсов по причине ликвации, структурной неоднородности, пороков металла. Анализ вскрывал, как правило, резкие отклонения в химическом составе, недопустимо большой разброс по содержанию отдельных элементов, особенно вредных примесей. Так, в работе [104] приведен результат анализа химического состава шести преждевременно износившихся рельсов, которые были прокатаны в 1903-1904 гг. из металла на базе хорошей криворожской руды, показавшего превосходные результаты механических испытаний. Содержание фосфора в стали колебалось от 0,074 до 0,216%, а серы - от 0,082 до 0,131%, это привело к резкому понижению эксплуатационной стойкости рельсов.

Неустойчивый химический состав металла связан в некоторой мере с тем, что в производстве стали господствовал скоротечный конверторный процесс. Из двенадцати русских рельсопрокатных заводов, действовавших в 1914 г., пять производили бессемеровскую сталь, три - томасовскую и четыре - мартеновскую, причем мартеновская сталь по уровню знаний того времени считалась даже худшей, чем бессемеровская, ибо результаты испытания образцов из нее показывали несколько меньший предел пропорциональности.