Разработки для мегапроектов

Крупные проекты, реализуемые ОАО РЖД в рамках долгосрочной программы развития, создают новый спрос на качественную рельсовую продукцию. Железнодорожники намерены нарастить закупки металлопродукции, прежде всего рельсового проката, на 8,4 млн тонн в ближайшие шесть лет, и поставщикам придется ориентироваться на растущие требования к техническим характеристикам рельсов, что связано как с постоянным ростом грузонапряженности сети, так и с появлением качественно нового спроса, в частности на рельсы для высокоскоростных магистралей.

Усиление сети

До 2025 года, согласно долгосрочной программе развития ОАО РЖД, железнодорожная инфраструктура заметно расширится. На конец 2018 года эксплуатационная длина железных дорог составляла 85,6 тыс. км, и, хотя планов по росту собственно эксплуатационной длины ОАО РЖД не дает, крупнейшие проекты, предназначенные к реализации до указанного срока, должны заметно расширить сеть. Так, в рамках расширения инфраструктуры Восточного полигона должно быть построено свыше 1,8 тыс. км вторых путей, проект развития подходов к портам Азово-Черноморского бассейна предполагает строительство свыше 700 км, к портам Северо-Запада — свыше 500 км путей, развитие Московского транспортного узла добавит еще около 300 км.

Заметный вклад в расширение инфраструктуры внесут и крупные концессионные проекты — так, проект Северного широтного хода предполагает укладку 200 км вторых путей и 400 км новых путей концессионера, еще 400 км новой инфраструктуры будет создано в рамках проекта Элегест—Кызыл—Курагино. А если в плоскость реализации перейдет программа развития высокоскоростных магистралей (ВСМ), в России появится еще от 300 до 600 км инфраструктуры совершенно нового качества.

Обеспечить рельсовой сталью

Сообразно развитию инфраструктуры ОАО РЖД строит свои планы по закупке рельсов. В последние годы они колеблются на уровне 1 млн тонн, в 2018-м достигли 985,5 тыс. тонн. Наибольший объем поставил EVRAZ — 78,7%, или 775,6 тыс. тонн. При этом свыше 519 тыс. тонн из приобретенных ОАО РЖД объемов — дифференцированно-термоупрочненные рельсы длиной 100 м для укладки на особо грузонапряженных или высокоскоростных участках пути. EVRAZ, в частности, поставил 314,4 тыс. тонн 100-метровых рельсов. Также закупались дифференцированно-термоупрочненные рельсы длиной 25 м и другой рельсовый прокат.

Рельсовый прокат является одной из основных статей закупки металлопродукции ОАО РЖД. Если, по данным компании, в 2018 году централизованные закупки отдельных позиций продукции черной металлургии, в том числе рельсового проката, составляли 1,1 млн тонн, то в 2025 году они должны увеличиться до 1,3 млн тонн. Общий плановый объем приобретаемой в 2019–2025 годах продукции этой категории — 8,4 млн тонн.

При этом новое строительство не единственный фактор, влияющий на потребность в рельсовой продукции. Интенсивность эксплуатации инфраструктуры растет. По данным ИПЕМ, грузонапряженность железных дорог с 2010 по 2018 год в целом увеличилась на 29%, до 30,4 млн т-км, а на Восточном полигоне — на 35%. Тенденция к росту дальности перевозок при незначительном увеличении протяженности путей говорит о том, что и в перспективе интенсивность использования инфраструктуры будет расти.

Запросы будущего

Растущие потребности железнодорожного строительства диктуют комбинатам, выпускающим рельсовую продукцию, новые стандарты качества. ЕВРАЗ Объединенный Западно-Сибирский металлургический комбинат в Новокузнецке (ЕВРАЗ ЗСМК), основной поставщик рельсов для ОАО РЖД, инвестировал $520 млн в модернизацию рельсового производства, которая открыла перед компанией совершенно новые возможности для развития продуктовой линейки. Обновив базовый продукт (вместо рельсов Р65 Т1 им стали рельсы Р65 ДТ350), EVRAZ приступил к освоению новых категорий рельсов, которые подходили бы для всех типов движения, климатических и географических условий на протяжении всех железнодорожных путей в России и за рубежом.

В феврале 2018 года EVRAZ заключил с ОАО РЖД пятилетний контракт на поставку 3,2 млн тонн рельсов на общую сумму 111,7 млрд руб. Договор, в частности, предусматривает наращивание поставок стометровых рельсов до 360 тыс. тонн в 2020 году. При этом в EVRAZ говорят, что в 2018-м наблюдался повышенный спрос на стометровые рельсы: компания продала более 300 тыс. тонн, мощности по их выпуску на ЕВРАЗ ЗСМК выросли до 350 тыс. тонн. Компания планирует нарастить выпуск стометровых рельсов в РФ до 500 тыс. тонн в год и более.

Новые эксплуатационные вызовы — рост интенсивности и грузонапряженности, повышенная нагрузка на ось — требуют от металлургов рельсов специального качества. Сейчас в EVRAZ фокусируются на разработке и внедрении в промышленное производство трех категорий рельсов: ДТ400ИК для участков пути с кривыми малого радиуса, ДТ370, которые станут развитием базового продукта при все возрастающих нагрузках на полотно, и ДТ350ВС400 для перспективных проектов ВСМ.

Около 16% пути российских железных дорог — это кривые малого радиуса (меньше 650 м), нагрузка на которые усугубляется интенсивным и тяжеловесным движением, как, например, на Дальнем Востоке. В таких условиях эксплуатации колеса воздействуют на боковые части рельсов, которые быстро изнашиваются. В качестве контрмеры нужны рельсы с повышенным сопротивлением боковому износу. Эту задачу EVRAZ решал неоднократно. До модернизации рельсобалочного цеха ЕВРАЗ ЗСМК для подобных участков выпускались рельсы Т1 категории ИК, отличавшиеся химическим составом, а после модернизации, когда стала применяться технология дифференцированного термоупрочнения (ДТ), создали категорию ДТ370ИК.

Эволюция клиентских взаимоотношений с ОАО РЖД привела к тому, что EVRAZ начал разрабатывать рельсы ДТ400ИК. Они станут следующей ступенью развития категории ДТ370ИК — с большей прочностью на поверхности катания и некоторыми другими улучшенными свойствами. В 2018 году опытную партию рельсов уложили на экспериментальное кольцо ВНИИЖТ в Щербинке, где они проходят наработку до 150 млн т-км брутто в достаточно жестких условиях: грузонапряженность около 300 млн тонн в год, что почти в полтора раза больше, чем на самых грузонапряженных участках железной дороги, и раз в шесть выше, чем среднегодовая напряженность по всей сети. После этого рельсы должны получить сертификацию ФБУ РС ФЖТ на соответствие нормам безопасности — она ожидается уже в июне.

Ждет сертификации и опытная партия ДТ370 — это улучшенная версия базовых рельсов ДТ350, которая должна применяться на участках с радиусом свыше 650 м или на прямых. У этой категории должна быть повышенная твердость на поверхности катания, отвечающая современным условиям эксплуатации: растущим осевым нагрузкам, внедрению инновационных вагонов с повышенной грузоподъемностью и пр.

В EVRAZ отмечают, что культура непрерывных улучшений, в том числе при разработке новых продуктов, привела к смене парадигмы работы с ОАО РЖД и углублению испытательской работы. Поэтому после обязательных испытаний на кольце рельсы ДТ400ИК и ДТ370 будут уложены на определенных участках железной дороги для подконтрольной эксплуатации совместно с ОАО РЖД.

Эксплуатационные свойства предстоит изучать примерно в течение года. По итогам мониторинга предполагается составить методику эксплуатации рельсов и их LCC-модель (life cycle cost, стоимость жизненного цикла), в которой должны использоваться данные о динамике интенсивности износа, скорости развития трещин и т. д. LLC-модель прогнозирует экономический эффект от закупки новых категорий рельсов для ОАО РЖД — предполагается, что он должен достигаться за счет меньшего количества ремонтов и сроков ремонтных окон. Для металлургической компании процесс стал дольше, накладнее, но такой подход в EVRAZ считают более эффективным для налаживания долгосрочных поставок.

Сварить и закалить по-новому

Если сейчас дифференцированно-термоупрочненные рельсы EVRAZ в России производятся только на ЕВРАЗ ЗСМК, то к 2021 году ситуация должна измениться в лучшую сторону. Модернизация рельсобалочного цеха Нижнетагильского комбината компании (ЕВРАЗ НТМК) стоимостью около $215 млн должна добавить мощности по балке и рельсам категории ДТ на 230 тыс. в год, которые явно будут востребованы не только в РФ и СНГ, но и на рынках дальнего зарубежья.

Еще один ключевой проект компании — создание на ЕВРАЗ ЗСМК цеха рельсовых плетей. У существующих в России рельсосварочных производств недостаточно мощностей, чтобы сварить весь объем 100-метровых рельсов, который может произвести комбинат. Кроме того, часто возникают претензии к качеству сварных соединений в рельсовом полотне: около 30% всех рельсов приходится изымать из путей при эксплуатации именно из-за дефектов сварки. Строительство нового рельсосварочного производства на ЕВРАЗ ЗСМК позволит сваривать 100-метровые рельсы в 800-метровые плети.

Совместно с ВНИИЖТ компания провела исследования, которые позволили выявить причины разрушения сварных швов. На основе этих исследований было спроектировано оборудование, позволяющее выполнять сварное соединение, прочность которого не уступает прочности самого рельса. Уже в 2019 году на комбинате планируют запустить лабораторию, оснащенную сварочным, закалочным и испытательным оборудованием. Проект может быть реализован в 2021 году.

Высокоскоростной спрос

Проходят испытания в Щербинке и рельсы ДТ350ВС400, которые, хоть и предназначены прежде всего для высокоскоростного движения со скоростью до 400 км/ч, могут также использоваться и на участках со скоростью до 250 км/ч для обеспечения лучшей плавности хода скоростных составов. Они выдерживают перепад температур в 110?C и нагрузку на ось, на 30% превышающую международные нормы.

Рельсы российских производителей подходят для проектов ВСМ, говорят в ОАО РЖД. Другое дело, что точные расчеты делались прежде всего для ВСМ Москва—Казань. Сейчас парадигма сменилась и как приоритетное для строительства ВСМ рассматривается направление Москва—Санкт-Петербург, параметры которого еще предстоит уточнить. Потребность ВСМ Москва—Казань в рельсах оценивалась в 244,6 тыс. тонн, поясняют в железнодорожной компании. Но каким бы маршрутом ни была проложена первая российская ВСМ, рельсы к ней будут закупаться у российских производителей, отмечают в ОАО РЖД.