Vzťah medzi jednotnosťou mikroštruktúry koľajnice s nízkym{0}}zväčšením a iniciáciou poškodenia hlavy koľajnice
Prečo sa defekty centrálnej pórovitosti vo vnútri koľajnice stávajú iniciačnými miestami pre vnútorné defekty hlavy koľajnice?
Centrálna pórovitosť je zhluk vnútorných mikropórov vytvorených počas valcovania koľajníc, čo je typický objemový defekt. Pri opakovanom zaťažení-koľajnice sa tieto mikropóry stanú jadrami koncentrácie napätia, čo spôsobí hromadenie dislokácií-v kovovej mriežke na okrajoch pórov a postupné vytváranie mikrotrhlín. So zvyšujúcim sa počtom zaťažovacích cyklov sa mikrotrhlinky šíria pozdĺž poréznej oblasti k povrchu hlavy koľajnice, prípadne vytvárajú viditeľné vnútorné defekty. Takéto defekty spôsobené vnútornou pórovitosťou sú skryté a nemožno ich odhaliť povrchovou kontrolou v počiatočnom štádiu, často sa identifikujú až po rozšírení, čo predstavuje veľkú hrozbu pre bezpečnosť premávky.
Aké sú hlavné rozdiely v limitoch defektov makroštruktúry koľajníc medzi čínskymi normami a medzinárodnými normami (UIC/EN)?
Medzinárodné normy majú prísnejšie požiadavky na makroštruktúru koľajníc s hlavnými rozdielmi v kontrole segregačných pásov a zmršťovacích dutín. Norma UIC stanovuje, že stupeň segregačného pásma v hlave koľajnice nesmie prekročiť stupeň 1 a nepretržitá segregácia siete nie je povolená; Čínske štandardné bežné-rýchlostné koľajnice umožňujú segregačné pásma až po stupeň 2 s určitou toleranciou pre miernu segregáciu siete. Pokiaľ ide o kontrolu zmršťovacích dutín, medzinárodné normy nevyžadujú žiadne zvyškové zmršťovacie dutiny v oblasti hlavy koľajnice a stojiny, zatiaľ čo čínske normy umožňujú mierne rozptýlené zmršťovacie dutiny v základni koľajnice. Okrem toho medzinárodné normy pridávajú požiadavku na kontrolu „bieleho pásu“, aby sa zabránilo štrukturálnym abnormalitám spôsobeným nerovnomerným tepelným spracovaním.
Aké systematické vplyvy má nerovná makroštruktúra koľajnice na jej mechanické vlastnosti?
Nerovnomerná štruktúra vedie k anizotropii mechanických vlastností koľajnice so zvýšeným rozptylom pevnosti v ťahu a medze klzu v hlave koľajnice a pevnosť niektorých oblastí môže byť nižšia ako projektovaná hodnota. Rázová húževnatosť výrazne klesá, najmä v oblastiach segregačných pásov, kde môže byť rázová húževnatosť znížená o viac ako 40 %, čím sa koľajnica stáva náchylnou na krehké lomy pri nízkych teplotách alebo pri rázovom zaťažení. Zároveň sa výrazne zníži medza únavy chybných oblastí, čím sa skráti únavová životnosť koľajnice o 30 %{5}}50 %, pretože trať nespĺňa požiadavky na dlhodobú prevádzku a v predstihu vstupuje do cyklu generálnej opravy a výmeny.
Ako zlepšiť jednotnosť makroštruktúry koľajníc prostredníctvom riadenia procesu počas výroby?
Riadenie hlavného procesu sa zameriava na fázy výroby ocele a valcovania. V štádiu výroby ocele sa na zníženie obsahu plynov a inklúzií v roztavenej oceli používajú procesy ako vákuové odplyňovanie a RH rafinácia. Medzitým je proces kontinuálneho odlievania optimalizovaný a používa sa technológia elektromagnetického miešania na odstránenie centrálnej pórovitosti a segregácie. Vo fáze valcovania sú teploty otvárania a dokončovania valcovania prísne kontrolované, aby sa zabezpečila úplná rekryštalizácia kovu. Viac{4}}prechodové valcovanie s veľkou redukciou sa používa na zhutnenie vnútorných defektov mikropórov. Okrem toho online kontrola v dokončovacej fáze pridáva proces kontroly makroštruktúry na odmietnutie nekvalifikovaných predvalkov, čím sa zabezpečí interná kvalita koľajníc od zdroja.
Ako posúdiť, či sú vnútorné chyby hlavy koľajnice spôsobené nehomogenitou makroštruktúry na základe údajov z detekcie chýb na mieste?
Posúdenie možno vykonať pomocou charakteristík tvaru vlny ultrazvukových defektoskopov. Vnútorné defekty spôsobené štrukturálnou nehomogenitou zvyčajne vykazujú „difúzne“ alebo „oblakové“{1}} krivky detekcie chýb, a nie jedinú ostrú odrazovú vlnu a miesta defektov sú väčšinou sústredené v centrálnej oblasti hlavy koľajnice. V kombinácii so životnosťou koľajnice, ak sa pri krátkej prevádzkovej dobe koľajnice (menej ako 50 % projektovanej životnosti) objaví veľké množstvo vnútorných chýb a rozloženie chýb nemá zjavnú pravidelnosť, je to vysoko pravdepodobné spôsobené nerovnomernou makroštruktúrou. V tomto čase by sa mali odobrať vzorky zlyhaných koľajníc na anatomickú analýzu a typ vnútorných defektov by sa mal potvrdiť makrotestami vylúhovania kyselinou, aby sa vytvoril základ pre následné obstarávanie a výmenu koľajníc.